建筑基坑管井井点降水施工工法
1前 言
在地下水位以下的含水丰富的土层中开挖大面积基坑时，采用一般的明沟排水方法，常会遇到大量地下涌水，难以排干。当遇到粉、细砂层时，还会出现严重的翻浆、冒泥、流砂现象，不仅使基坑无法挖深，而且还会造成大量水土流失，使边坡失稳或附近地面出现塌陷，严重时还会影响附近建筑物的安全，当遇到有此种情况出现，一般应采用人工降低地下水位的方法施工。
管井井点排水作为人工井点降水方法中的一种，因其具有设备简单，施工方便，降水量大等特点已成为地下水位丰富的建筑基坑降水的常用方法。掌握该方法在项目上的应用，不仅可使公司相关技术人员掌握建筑基坑降水排水上的一门常用的施工方法，而且也可丰富钻前工程上的降排水的施工途径。
2特点
管井井点又称大口径井点。它具有排水量大,抽水效果好,施工井点少,各井点相互独立,设备简单；而且，井点降水可大大改善施工操作条件，提高工效，加快施工进度，工程费用较低等特点,是人工降低地下水位中被经常采用的降水方式。
3适用范围
管井井点降水的施工方法适宜于在含水层的渗透系数在1.0～200m/d范围内的,地下水比较丰富的地区。因其单眼井排水量大、可由浅到深进行动态降水，该方法可适用各种水文地质条件，可降低的水位深度达3～5m。
4工艺原理和设计概述
管井井点作为井点排水方法的一种，是在基坑开挖前，沿开挖基坑的四周、或一侧、两侧埋设一定数量深于坑底的井点滤水管或管井，以总管连接或直接与抽水设备连接从中抽水，使地下水位降落到基坑底0.5～1.0m以下。
4.1工艺原理
管井井点降水的工艺原理是用水泵将土中水分排除后，利用土体中动水压力的减小或消除，大大提高了边坡的稳定性，边坡可放坡，可减少土方开挖量；另外，由于渗流向下，动水压力向下，井点降水法的实施可增加土颗粒间的压力使坑底土层更加密实；因此，采用管井井点降水法降低地下水位，可使施工人员在无水干燥的条件下开挖土方和进行基础施工。不但可避免大量涌水、冒泥、翻浆，而且即使在粉细、粉土地层开挖基坑，也可防止流沙现象的发生。
4.2设计概述
主要根据场区降水要求、降水范围、水文地质情况、场区外临近建筑物等方面的资料,结合大口径钻孔桩成孔技术和水井成井技术进行技术设计,设计步骤如下。
4.2.1单井设计
包括单井成井直径、成井井深、井身构造三个方面。
1 成井直径:在设计时结合施工成井技术、降水速度、抽水机具的下入,一般成孔直径为400～700 之间。
2 成井井深:以大于地下水降深底平面2 m～4 m 为宜。
3 井身构造:目前一般采用钢管滤管、水泥滤管、钢筋笼滤管。
4.2.2 降水场区井数确定
根据开挖场区基坑面积、设计井深和井径、单井影响范围,求出整个场区的排水量和单井排水量,来得出降水井数。降水井数的确定还应考虑单井井距。
4.2.3降水井位的安排
井位安排时主要根据开挖基坑外边缘结构考虑,当开挖基坑外边缘有护坡桩时,降水井位置设计应距离护坡桩外边净距离1. 0 m～1. 5 m;无护坡桩时,其设计应考虑放坡坡度,并距离坡度上边缘1. 5 m 左右即可。
5工艺流程和操作要点
5.1 工艺流程
5.1.1管井井点降水的施工工艺流程见图1.
5.1.2 施工步骤
1 测量防线，定好井位，按施工图放出井的中心点。
2 以定好的井位点为中心，600mm为直径作圆，向下开0.50m作为井口。
3 用泥浆护壁冲击钻机向下钻孔，钻至要求深度。
4 成孔后，用钻机卷扬机提升架安井管。将直径为300mm井管下入孔内。井管接头采用焊接工艺。
5 安装完井管后，在无砂滤水井管外侧与井壁之间填砾料。
1）砾料应缓慢填入，防止冲歪井管，一次不可填入过多。
2）接近井口0.50m处，用粘土封严，以防地面水、雨水流入。 6 成井完毕后，立即用空压机洗井活清水抽洗。
1）将空压机气管及喷嘴放进井内，先洗上面井壁，然后逐渐将水管下入井底。
2） 打开空压机，空气将快速经各管壁向井壁程漩涡状喷射，借气水混合冲力迅速破坏泥浆壁，并将泥浆及细砂携带到井外，直至水清砂尽。
7 安放潜水泵，安装抽水控制线路，修筑排水沟及沉砂池。成砂池采用C20混凝土底板，M5水泥砂浆砖砌池壁，池壁内外两层用防水砂浆抹灰一遍，水池内侧采用防水采用防水处理。
8 试抽水。并检修漏水主管、翻转、不出水的水泵组。抽水采用每井每泵排管（可采用3寸钢管）降水，地面排管集中到沉砂池，抽出的水经过沉砂池过滤后，再集中排入市政管道中，沉砂。池制作位置靠近城市管网接入口的下水道。
9 正式抽水。测定每个管井初始水位、流量。
10 日常监控
图1 工艺流程图
5.1.3 施工操作要点
1 管井井点设备的制作。管井井点工作时,沿基坑周边每隔一定距离设置一个管井,每个管井单独用一台水泵抽水,从而降低地下水位。根据管井材料,可分为金属管井、竹木管管井及混凝土管管井等。目前施工中较为常用的是金属管井,它的过滤部分采用直径为200mm以上的钢筋焊接骨架,外缠锌铁丝,再外包孔为1～2mm的滤网,长约2～3m,其管身直径为200～500mm,吸水管宜为50～100mm的胶管或钢管,抽水时其下端应沉入管井最低水位以下,必要时应装设逆止阀。抽水机械常采用10～20cm的离心水泵,也可采用浸没式潜水泵或深井泵等。
2 管井井点的布置。沿基坑外围四周呈环形或沿基坑两侧或一侧布置。井中心距基坑边缘距离,根据所用钻机及钻孔方法而定,当采用冲击式钻机用泥浆护壁时为0.5～1.5m。用套管法时不小于3m,管井的施工深度和间距,根据需降水面积和深度以及含水层的深度系数等因素确定。
3 管井的施工与使用。
管井的渗水井管的施工,宜采用泥浆护壁钻孔法。即在钻机钻孔的同时向孔内投放泥浆,护住井壁,以免地下水渗出时造成塌孔。
2）钻进成孔时，尽量采取快速钻进,避免钻进时间过长,钻具对井壁机械扰动和冲洗浸泡而造成坍孔、缩颈、泥皮过厚等不良现象,以免影响成井降水质量和效果。同时,应根据地层合理选择技术参数,调整泥浆粘度和密度,在保证孔壁稳定的前提下,尽量降低泥浆的粘度和密度,防止因泥浆过浓和失水量过大而影响渗透能力;
3）钻孔直径应比管井外径大150～250mm,井管下沉前应清孔并保持滤网通畅。井管与土壁之间用3 ～15mm 的砾石填充作为滤层。地面下0.5m以上为黏土填充夯实。
下井管时,严禁摆动,造成井壁的损坏和坍垮。井管下到设计孔深位置后,稍微向上拉伸提直,固定在孔口中心,使井孔与孔壁之间环状间隙均匀合理,便于填砾,提高单井出水率。
5）填砾方面。a.砾料选择。选择时应根据场区内主含水层砂粒直径和填砾技术要求,一般选择1 mm～8 mm 的混合砾料。b. 投砾。投砾时首先将冲孔器下入距井管内底端100 mm～200 mm ,冲洗液通过
冲孔器冲洗井管,并通过井管内外侧返回地面。在送水同时,向井管外四周间隙内均匀投入混合砾料,砾料顶水而下,不易中途堵塞。随砾料的不断投入,及时向上提升冲孔器。砾料填至井口地表2 m 时,则投砾结束,再用粘土分层填实至地表。
6）抽水洗井方面。投砾结束后,及时下放潜水泵于井管内水位以 下3 m～5 m ,迅速起动电源抽水,随水位不断下降,水泵也同时下放,直至距井底0. 5 m 左右为止。如此反复进行,直至抽出的水质洁净、不含泥砂为止。
7）抽水过程中,应经常检查机械部分。如电动机、传动轴、电流、电压等。并观测和记录管井内水位降深和流量。井管用完后,可用人字拔杆,倒链将井管拔出,以备再用。所留孔洞用砂砾填充夯实。
6材料和设备
管井井点降水施工主要涉及的土建材料有制作吸水管的直径为50～100mm的钢管（或者塑料管），直径为200mm上的钢管、塑料管或混凝土管。用做焊接滤水管的φ14钢筋，外包孔眼为1～2mm滤网。 用于建造排水的混凝土管或PVC管材，水泥砂浆，防水剂等等。 由井点管、连接管、排水主管及抽水设备组成的井点设备见表1.
7劳动组织及安全
7.1 降水施工管理及劳动力组织
降水施工管理人员组成见表2.
表2
劳动力力安排见表3.（数量是以10工程实例的工程量为参考） 表3 7.2 施工安全保证措施
1 现场配备专职人员、质检员、施工员负责施工现场安全检查。 2 严格按照安全规范用水、用电、机械操作。
3 操作工、电焊工、电工等严格按照相关操作规程操作，持证上岗。
4 所有施工人员及操作人员进场后，均必须进行安全及技术交底。
5 现场监测与控制。
1）正常出水规律为“先大后小，先混后清”。为防范抽水带走土层中的细颗粒，在降水时要随时抽出的地下水是否有混浊现象。抽出的水中泥沙含量过大不但会增加周围的沉降，而且会使井管堵塞，井点失效。
2）降水必然会形成降水漏斗，从而造成周围地面的沉降，建立沉降系统观测网，定期进行水位沉降观测。以便及时了解沉降对周围环境的影响，如果沉降较大应及时采取补救措施。
3 ) 井点降水对周围建筑物造成沉降是由于地下水流动的原因，可采用以下措施预防。
a.减缓降水速度。在临近被保护的建筑物一侧注意观测水位，适时间隔井位抽水，必要时尚需设置回灌井点。
b.防止将土粒带出的措施。确保井点管周围砂滤层厚度和施工质量，井点管上部0.50m范围内用粘土封死，亦可防治土粒带出。管井在卵石层内才开始采用缠丝滤水管，上部砂层内仍用光壁混凝土管，可有效阻隔砂层进入管井。同时，滤水管进水空隙尽量控制砂层涌出的程度。
c.整个降水过程应由业主委托第三方专业单位进行基坑及周边建（构）物的变形观测工作，一旦出现不利于建筑物稳定的变形，及时采取措施进行补救，以免造成不良后果。
d.为保证基坑的安全，沉砂池及排水管道应严格防渗防漏。
8质量要求
8.1降水质量要求
1 井管必须直立于井中心，上端应保持水平。
2 精的顶角偏斜不得超过1度，以保证泵组上下井道通畅。 3 每打完一口井要用量测井深，以保证井深偏差≤20cm。 4 成孔孔径600mm，偏差≤10cm.
5 吊放井管，检查管内外是否有杂物、粘土，以防止影响透水性。 6 洗井后的泥沙量控制在10％以内。
7做好成井工序交接验收记录。
8.2 抽水期间质量控制
1 抽排水管线安装完毕，试抽水时有漏水。气现象要及时检修。 2 如有泵不上水的现象，要及时检修、更换。
3 及时了解抽水情况，以防止无水干转烧坏，根据施工要求确定启动和暂不抽水井点数量。
8.3 降水后质量控制
1 降水完毕后，应根据工程结构特点和土方回填进度，陆续关闭及拨出井点泵组。土中所留的孔洞应立即砂土填实。如果地基有坑渗等要求时，孔口应按有关要求填塞。
2 拆除井点应自底层开始，在下部井点拆除期间，上部井点应继续抽水。
9效益分析
管井井点降水是人工强制性降水中针对丰富地下水的降排较为普及的施工方法，前景广阔。设备构造简单，施工方便，不仅能大大改善施工操作条件，提高工效，加快施工进度，而且在同等人工降水方式中具有工程费用较低等特点。以同样适用于涌水量较大，降水较深的深井井点降水比较，以工程实例xx为例，可节约造价约25万元，由此可见，根据工程的具体情况，正确的选用合理的人工降水方式，不仅将取得良好的经济效益，也能保证基坑在正常施工的环境下，不对周边建筑物设施和环境的安全使用起到根本性的影响。 10应用实例
xxx标段地下车库基础工程,总建筑高21.9m，基坑深5.2m.基坑底面积约9800m2,该场地静止水位埋深为0.5～3.5m。本工程采用管井井点降水方案，方案设计基坑抽降地下水位从自然地面以下1.0～1.5m，降至自然地面以下7.5m。按相关数据分析计算，并结合场地实际降水方案，该方案沿建筑基坑布置降水井24口(见右图）。 降水井深度：h=21m；井孔直径≥600mm，井管内径300mm；降水井排水采用管道内排水系统，并在现场设沉砂池。井内排水由泵管就近接入沉砂池，最终排入市政雨水管道。本工程利用28天的工期，完成降水设施并投入使用。从实际情况看,在降排水初期,经取样测定井点出水含砂量,均小于十万分之一,
在运行过程中各
井点未出现涌砂
现象,基坑稳定,
基坑成槽后基底
干燥，使面积约
11500m2的基坑内
地下车库的顺利
施工得以保证。