深井降水和轻型井点降水分析比较

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深井降水和轻型井点降水分析比较

摘要

井点降水是工程建设中一项重要的关键技术,不论高层建筑、市政工程、港 口水利工程或特种工程，在建设中，都会遇到若干深、大基坑的土方开挖施工。在降水工程中往往根据地质条件以及造价、施工等因素将井点降水分为承压井、潜水井、完整井和非完整井等问题。由于井点降水作业其具有施工方便、工艺 占有空间小、工程造价低、工期短等特点,保证了施工工期、质量和安全,在工程建设中得到了广泛的推广和应用。文章首先介绍了研究的背景与意义，以及介绍井点降水的研究现状、并提出本文的研究重点。在第二和第三章分别就深井和轻型井的降水原理和施工作业进行了详细介绍。在理解了两种降水工程的原理和应用实践后,第四章对上述两种方式进行了分类对比,并结合实际的工程实践加以说明,得出文章的研究结论。 关键词：深井降水，轻型井点降水

1绪论

１.１研究背景及意义

现代工程施工过程中，如何处理好地下水是一大难题。地下水对地下工程的整体稳定、地下工程的隆起稳定、地下工程管涌、流砂以及承压水对地下工程底部的突涌等都将产生一定的影响。暗挖段施工较多的地下工程，如果降水效果不好，侧壁滞留水直接影响到暗挖施工的进度和安全;明挖段由于支护结构与主体结构之间没有肥槽以及新型防水材料的应用也对降水效果提出了很严格的要求。地下工程施工不同于一般开挖工程,一是地地下工程绝大部分在地下水位以下,点多、线长、施工时间长；二是要考虑到部分地下工程位于建筑物林立、地下管线密集的繁华地区，在施工过程中，必须处理好与交通、占地的关系，严格控制地面沉降，确保周围地面及建筑（构筑)物与各种管线的安全。另外还要系统分析

大面积长期的降水对地下水资源和周围环境的影响及其控制措施。因此,地下工程施工的降水是一个系统工程,与工程密切相关，必须认真对待并加以解决。

井点降水是工程建设中一项重要的关键技术，不论高层建筑、市政工程、港 口水利工程或特种工程,在建设中,都会遇到若干深、大基坑的土方开挖施工。随着城市建设的发展,旧城改造项目、高层建筑越来越多,施工场地也越来越狭窄，基坑的降水止水工作显得尤为重要。井点降水方法由于具有施工方便、工艺 占有空间小、工程造价低、工期短等特点,保证了施工工期、质量和安全,在工程建设中得到了广泛的推广和应用。

1.2研究状况

由于地下水运动问题本身的复杂性和生产发展水平的限制，尽管人类利用地下水已有几千年的历史，但对地下水运动规律的认识却经历了很长的历史过程。在十九世纪以前，还谈不上对地下水进行科学的定量计算。十九世纪中叶，随着地下水开发利用规模的扩大,生产上有了计算水井涌水量的要求，才有达西(HeｒryDarcy)于18５６年通过长期试验得出的水在多孔介质中的渗透定律,即著名的Darcy定律。这个定律是对地下水运动定量认识的开始，直到今天仍然是地下水运动理论的基础。接着Ｊ.Ｄupult（1863年)以Darcy定律为基础研究了一维稳定流动和向水井的二维稳定运动，以后Ｐ.Fｏrｃhheimｅr等研究了更复杂的渗流问题，从而奠定了地下水稳定流理论的基础。此后数十年内,它对生产实践起过重要作用。但是这种理论不包括时间这个变量，它不能反映不断发展、变化的地下水实际动态,因而具有一定的局限性。１９35年C.VＴhｅｉs(泰斯)在此基础上提出了地下水向承压水井的非稳定流公式。泰斯公式的出现开创了现代地下水运动理论的新纪元。后来许多学者进一步发展了非稳定流理论，解决了一些生产实际中提出的、相对来说也是更为复杂的问题。在群井抽水情况下,大多根据泰斯公式利用叠加原理求解。李佩成教授于2０世纪80年代末提出了“隔离井法”的概念，在工作条件相同，均匀布置的井群抽水时,隔离井在某点引起的水位降深等效于群井抽水时该点产生的水位降深。这为群井抽水时水位降深的计算提供了极为简便的方法，推动了地下水动力学在降水工程中的应用。大体上说,从达

西定律问世到本世纪５0年代以前大约一百年的时间内,基本上只有试验法和解析法,只能解决条件比较简单的一些问题。5０年代以来,由于电子计算机的出现和由之带来的计算方法的发展，给地下水动力学提供了一种崭新的研究方法—数值方法。同时渗流基本理论也更加成熟和完善。这些新的研究方法和坚实的理论基础,使得过去难以解决的许多复杂的地下水运动问题,逐步得到了一定程度的解决。

目前，在井点排水工程中,涌水量、排水井的数量及间距以及地下水位随时间变化的预测等问题,大多数是应用泰斯公式进行计算和解决。

1.3研究内容

本文首先介绍了研究的背景与意义，以及介绍井点降水的研究现状、并提出本文的研究重点。在第二和第三章分别就深井和轻型井的降水原理和施工作业进行了详细介绍。在理解了两种降水工程的原理和应用实践后,第四章对上述两种方式进行了分类对比,并结合实际的工程实践加以说明，得出文章的研究结论。

ﻬ2轻型井点的降水

2．1轻型井点的降水原理

轻型井点降水是指在需要处理的建筑物地基内，沿路线方向以一定的间距埋置井点管（下端为滤管）,再用水平铺设的集水总管将各井点管连接起来,利用真空原理,用抽水设备从井点管抽水,并通过集水总管排出。随着水的抽出,地下水位逐渐降低，土体被挤密，这样,既防止流砂现象的发生,又达到增加地基强度的目的。

2.2轻型井点设计

由于轻型井点降水在基坑降水设计中应用最为广泛,降水的设计计算方

法。

现以基坑为例说明井点降水的设计计算方法。

(1）井点埋深H：

式中:Hｌ为总管平面至基坑底面高度（m)； h为基坑底面至降水后地下水位线的距离（m）； i降水后井点周围水位坡降；

L基坑底中心至井点管中心的水平距离（m); I滤管长度(m)。 （２)单井涌水量计算

无压完整井单井涌水量计算公式为:

式中:H－含水层厚度（ｍ）;

h－井内水深(m； R－抽水影响半径(m); ｒ-水井半径(ｍ)。

承压完整井单井涌水量计算公式为：

式中：H一承压水头高度(m）； M－含水层厚度(m); Ｓ-水井半径（m）。

(３）井点系统(群井)涌水量计算

无压完整井环井井点系统总涌水量计算式，根据群井的相互干扰作用,可推导出如下计算公式:

式中:x0-假想半径（m）;

当矩形基坑的长宽比不大于5时，环形井点可将其看成近似圆形布置，此假想圆的假想半径x0可按下式计算：

式中：F-环形井点所包围的面积（m２） 抽水影响半径Ｒ可近似地按下式计算：

基坑为线性基坑采用无压完整井时,其涌水量为:

式中：Ｌ-线性基坑长度;

无压非完整井的涌水量计算时，上面各式中的H全都代换为有效抽水影响半径从，而H0的确定有其固定的规律。

（４)井点数量和井距的确定 单根井点管的最大出水量q为:

式中:ｄ-滤管直径（ｍ)； Z－滤管长度（ｍ); K-渗透系数（m）； 井点管的最少根数n为;

式中：1．1-备用系数，考虑井点管堵塞等因素；

井点管数量算出后,可根据井点系统布置方式,求出井点管间距Ｄ

式中：L－总管长度(m）； ｎ-井点管根数。

(5）抽水设备的选用

真空泵的类型有：干式(往复式）真空泵和湿式（旋转式）真空泵两种。干式真空泵的型号常用的有W３、W４、WS、W６型泵，可根据所带的总管长度，井点管根数及降水深度选用。

真空泵在抽水过程中所需的最低真空度（h、),根据降水深度及各项水头损失,可按下式计算：

式中:ｈ-降水深度(m)

△h-水头损失，包括进入滤管的水头损失、管路阻力损失及漏气损失等，可近似地按1．0-1.5m计算。

水泵的类型,在轻型井点中宜选用单级离心泵。其型号应根据流量、吸水扬程及总扬程而定。

2．3井点降水沉降量的计算

采用一维固结理论以总应力法将各水头作用所产生的每层土的变形量,迭加起来即为地面沉降量。计算参数的确定,前期参考试验数据并用试算法加以校对，后期应用实测资料加以反算求得。

（1）粘性土层的计算

对沉降区地层结构进行分析,按水文地质、工程地质条件分组,确定沉降层与稳定层；选择合适的渗流公式计算不同时间的地下水位并绘制时间地下水位变化曲线；计算每一地下水位差值下地面的最终沉降量。

式中:-最终固结沉降量，mm；

-城层土的压缩系数1/KPａ,前期参考i层土100-200kPａ的压缩系数,

后期应用实测资料加以反算得到（当水位回升时取回弹系数)；

-层土的初始孔隙比;

－i层土因降水产生的附加应力(应力增量）,kPa

-i层土的厚度,mm。

接着计算某时间每一水位差（应力增量）作用下的沉降量

式中:-某时间固结沉降量,ｍm；

-固结度，它是时间t的函数，即

不同的近似解答。

,对于不同情况的应力从有

最后将每一水位差作用下的沉降量(或回弹量)按时间迭加,即得该时间段内总沉降量,并绘出沉降量一时间关系曲线。

(2)砂层的计算

含水层一般具有良好的透水性，变形可在短时间完成,不需考虑滞后效应。

因而可应用一维固结公式计算沉降量。

式中：

－砂层的变形量,ｍｍ;

－地下水位变化值,ｍ； H－砂层的原始厚度，m；

-体积压缩模量，MＰa;当水位回升时应取回弹模

量,,ｋPa;

－土骨架原始空隙比;

-土的压缩系数；

－土骨架的蠕变回弹系数。

2.4井管的安装及抽水

(1)冲孔埋管

先将水枪对准井点位置, ，垂直插入土中，启动高压水泵进行冲孔,水压控制在0.4-0.5ＭPa。边冲边作上下左右摆动,以加剧土的松动。待水枪下沉到要求的深度时，拔出水枪，迅速插入井点管,用透水性强的填料如粗砂或碎(砾)石在井点管周围分层填灌，至地下水位0．5m处改填粘土固定井点管，以防止漏气。井点管的上端用木塞临时封堵，以防砂石或其他杂物进入。打开临时封堵，注入清水,

若水位迅速下渗，证明该井点管埋设成功,填滤料时，若管中有泥水上升，则说明滤管管网良好。

(2）管路安装

首先沿井点管线外侧,铺设集水总管，并用胶垫螺栓把总管连接起来,总管连接水箱水泵,然后拔掉井点管上端的木塞，用胶管与总管连接,再用10#铅丝扎紧。在正式运转抽水之前必须进行试抽，以检查抽水设备运转是否正常,检查各个接头在试抽水时是否有漏气现象，发现漏气应重新连接或用油腻子堵塞,直至不漏气为止。

（３)抽水

管路安装完毕后，先开启真空泵,抽出管路中的空气,使之成为真空，这时地下水和土中的空气在真空吸力的作用下被吸入集水箱，空气经真空泵排出,当集水箱中存有相当多的水，个管路系统的真空度达到０．5MＰa时，开动离心泵抽水。

2.5轻型井点降水在工程中的实施技巧

(1)井点管间距、埋设深度应符合设计要求，一组井点管和接头中心应保持在一条直线上。

(２)冲孔孔径一般为3０0mm，深度应比滤管底深0.5m以上。

(3)轻型井点使用时,一般应连续抽水(特别是开始阶段)，如时抽时停滤网易堵塞，也容易抽出土粒,使出水混浊。同时由于中途停抽，地下水回升,也会引起土方边坡坍塌等事故。

（４)轻型井点的正常出水规律是“先大后小，先混后清”,否则应立即检查 纠正。

（5）必须经常观测真空度,如发现不足，则应立即检查井点系统有无漏气并采取相应的措施。

（6)在抽水过程中,应调节离心泵的出水阀以控制出水量，使抽吸排水保持均匀,达到细水长流。

（7）抽水过程中，应检查有无“死井”（即井点管淤塞)。如“死井”太多，会影响降水效果，应逐个用高压水反向冲洗或拔出重埋。 ﻬ

3深井降水概念

3．１深井降水概念

深井(管井）井点,又称大口径井点，系由滤水井管、吸水管和抽水设备等组成。具有井距大,易于布置,排水量大，降水深（> 15 m）,降水设备和操作工艺简单等特点。适用于渗透系数大（２０-２50 m3／ｄ）,土质为砂类土,地下水丰富,降水深度大,施工面积大、时间较长的降水工程应用。

地下工程在施工过程中及使用期间有时会因地下水的影响而无法正常运作，此时就必须进行地下水控制， 控制的措施之一就是进行工程降水。浅井工程降水施工较为简单且较好控制,目前应用较广。深井工程降水一直以来由于施工难度大、影响因素繁多且不好控制， 所以工程应用实例较少。

深井工程降水包括承压水深井工程降水及潜水深井工程降水两种情况,由于潜水含水层中井点降水原理相对较成熟,且有较多潜水深井工程降水实例可以借鉴。所以在此重点讨论承压水含水层（深井) 降水工程原理。

3．2深井设计

３．２.1设计计算思路

（１）将基坑进行等效化为一口大井； (2）确定基坑总的涌水量; （3)确定单井出水量； （4）确定井的数量。

3.２. 2设计参数的确定

(1)设计水位降深

在满足施工要求的时候，应尽量选择较小的水位降深,一般降到操作面下 ０１5m即可（有特殊要求的除外)，这样可最大程度上避免降水对地层的影响，不至于造成地基承载力的下降。

(2）管井数量确定

用总的涌水量除以单井出水量，再乘以一定的富余系数即可确定，且此富余系数 ≮１．1。

(3)井深及井径的选择

要想使水位降低至工作面下,可以有 2种途径:

一种是加大井的直径和井的深度,即增大单井的落差，从而达到使最高水位降至操作面下0１5 ｍ;另一种通过均匀布井，控制单井的落差,使水位均匀降至设计要求。前一种布井少,对地层扰动大,如果建筑物对地基要求高时,此方法不可采用(除非施工后注浆），且此方法对原有建筑物也会带来较大的不利影响；后一种方法可能布井较多，但对地层扰动小,对原有建筑的危害也较小,因此条件允许时应优先选用后一种方法。另外井深还要考虑单井的出水量与施工单位现有的

水泵配套。

井深主要是根据水位降深、 所需要的单井出水能力、 水泵的进水口的位置、 含水层的厚度及泥浆淤积深度等因素进行选择。

井径的选择要综合考虑以下几种因素:单井要求的出水量；水泵的直径；当地施工机械及井管的规格，如选用市场常用的规格，价格可能会便宜,对控制成本有益。

(4)渗透系数的选择

渗透系数是降水计算中重要的参数，此参数可以从地质报告中选取,但在大面积布井前，须重新验证，或者搜集附近的实际数据作为参考。

(5)含水层厚度的取值

含水层的厚度也是一个重要的参数，但地质报告中一般不给出，如果没有地区经验，只能通过综合考虑以往施工经验和降水井的深度及地层的规律来确定。也可事先假定一个数值，按完整井模型，采用使含水层厚度按每1ｍ的间隔递增，计算总的涌水量,然后按非完整井的模型,以相同的方法计算总涌水量,最终它们会有一个重合点，这样即可以利用这一重合点，并结合以往经验综合确定含水层厚度。

(6）布井原则

深井一般沿基坑周围离边坡上缘2m左右环形布置，施工允许的情况也可在基坑中布置一部分井（这样降水效果更好)，井点应深入透水层 6-９ｍ,通常应比所需降水的深度深 6-8m,井距一般为8－15 m，井距太大时降水效果不好,如果计算出的数据使井间距> 1５ m,一般要进行修正。其中要考虑到有些水泵坏时,维修的间隔不能给附近水位造成过大的提升，也就是说要有一定的富余度。

3.3井降水计算

工程降水的原理是非稳定流理论及干扰井群理论。通过强抽强排， 使地下水位出现一个局部的负压区域（形成一个影响半径所圈定的小范围的降落漏斗) 从而使地下工程周围的地下水位急剧降低，最终达到控制地下水保证深井地下工程正常进行的目的。

深井单井计算较为简单,计算结果一般与实际较为吻合。但群井计算结果就会千差万别(群井中单井的出水量）。由于降水时一般要采用一个以上的井，降水井同时抽水时，互相形成干扰,无法以单井的计算来判断水位的降深,得出总涌水量。各个规范或者计算手册上所列公式的计算结果一般相差无几，且物理意义明确,很容易理解,具体施工时可以参看《建筑基坑支护技术规程 》（JGJ 1２0 – 9９)《建筑与市政降水工程技术规范 》(ＪGＪ /T 111-98）或者江正荣的《建筑施工计算手册》。降水施工中最重要的一环是确定单井的出水量。

1.等效半径计算 （1）矩形基坑

式中：r ０－基坑的等效半径;ａ、b-分别为基坑的长、短边边长；ｕ-概化系数。

（2)不规则块状基坑等效半径

式中:r 0-基坑的等效半径； Ｆ-基坑的面积。 ２．降水影响半径

（1）潜水含水层

式中:R-降水影响半径,m; S-基坑水位降深,m； k-渗透系数，m/d;H-含水层厚度，m。

（2)承压含水层

3.群井总涌水量

对于均质含水层潜水完整井 （１）基坑远离边界时

式中:Q－基坑涌水量； ｋ-渗透系数;Ｈ-潜水含水层厚度;Ｓ-基坑水位降深；R-降水影响半径;r ０-基坑等效半径。

（２)岸边降水时

(3)基坑位于两地表水体之间或位于补给区与排泄区之间时

对于承压水深井来讲,承其工程降水是通过强抽强排，使深井所在的承压水

含水层中的地下水出现一个局部的负压区域 (由于地层一般较为复杂, 一般不能形成规则的降落漏斗)， 从而使降水孔所圈定的的小范围内的水位在一定时间内降低，再运用各种手段保持这种负压状态的持续，最终达到控制地下水保证深井地下工程正常进行的目的。

根据非稳定流理论及干扰井群理论分析。保证足够的泵量,使所需的降深位置出现在一定的地下水位降落速度 （如小于 １.０0m／d) 以前, 后期的抽水是为了保持地下水位在所需降深处附近延续。可以将这个过程概化成以下物理模型。

图１ 深井工程降水概话物理模型图

水位下降在t时刻的速度ｖ可采用公式(１)进行推算。

对速度求导数，可以得到地下水位下降的加速度a(2）。

也就是说以一定的泵量进行抽水,抽水初期水位是加速下降的,ti（拐点出现的时刻）时刻地下水位下降速度达到最大,之后地下水位下降速度加速减小最终

水位下降速度趋于 0，即当t趋于无穷时水位最终趋于稳定。

根据非稳定流理论,“大井”地下水位降至所需水位埋深时的时间t可以采用(3)进行推算：

工程降水过程中，一般情况下是利用群孔干扰原理, 在地下工程周围布置多个抽水孔， 地下工程内或其附近的地下水位降深的计算方法如下。

假设在无限含水层中任意布置几口抽水井。当井群抽水持续时间较长时，同样会形成一个相对稳定的区域降落漏斗。在此漏斗范围内，第ｊ口井单独抽水对任一点i 产生的降深为:

而几口井抽水对ｉ点产生的总降深, 按叠加原理有：

式中：Ri和 Qi分别为第j口井的影响半径和流量；rij为第ｊ口井至第i点的距离。

3降水对周围环境的影响及其防范措施

在降水过程中,由于会随水流带出部分细微土粒,再加上降水后土体的含水量降低,使土壤产生固结，因而会引起周围地面的沉降，在建筑物密集地区进行降水施工，如因长时间降水引起过大的地面沉降,会带来较严重的后果。

为防止或减少降水对周围环境的影响,避免产生过大的地面沉降,可采取下列

一些技术措施。

(1)采用回灌技术。降水对周围环境的影响，是由于土壤内地下水流失造成的。回灌技术即在降水井点和要保护的建(构）筑物之间打设一排井点,在降水井点抽水的同时 ,通过回灌井点向土层内灌入一定数量的水(即降水井点抽出的水),形成一道隔水帷幕 ，从而阻止或减少回灌井点外侧被保护的建(构）筑物地下的地下水流失,使地下水位基本保持不变，这样就不会因降水使地基自重应力增加而引起地面沉降。

(2）采用砂沟、砂井回灌。在降水井点与被保护建（构）筑物之间设置砂井作为回灌井，沿砂井布置一道砂沟，将降水井点抽出的水,适时、适量排入砂沟,再经砂井回灌到地下,实践证明亦能收到良好效果。

（3）使降水速度减缓。在砂质粉土中降水影响范围可达80 ｍ以上，降水曲线较平缓,为此可将井点管加长，减缓降水速度,防止产生过大的沉降。亦可在井点系统降水过程中,调小离心泵阀，减缓抽水速度。还可在邻近被保护建(构）筑物一侧，将井点管间距加大,需要时甚至暂停抽水。

为防止抽水过程中将细微土粒带出,可根据土的粒径选择滤网。另外确保井点管周围砂滤层的厚度和施工质量，亦能有效防止降水引起的地面沉降。

3.4深井降水施工时应考虑的因素

(１)布井时,周边多布，中间少布;在地下补给的方向多布,另一方向少布。 (2）布井时应根据地质报告把滤水器部分处在较厚的砂卵层中，避免使之处于泥砂的透镜体中，而影响井的出水能力。

（3)钻探施工达到设计深度后，根据洗井搁置时间的长短，宜多钻进 2-3 m,避免因洗井不及时泥浆沉淀过厚,增加洗井的难度。洗井不应搁置时间过长或完成钻探后集中洗井。

（4)水泵选择时应与井的出水能力相匹配,水泵小时达不到降深要求;水泵大时，抽水不能连续,一方面增加维护难度,另一方面对地层影响较大。一般可以准备大中小几种水泵,在现场实际调配。

（5)降水期间应对抽水设备和运行状况进行维护检查，每天检查不应少于 ３次，并应观测记录水泵出水等情况,发现问题及时处理,使抽水设备始终处在正常运行状态。同时应有一定量的备用设备,对出问题的设备能及时更换。

（6)抽水设备应进行定期保养,降水期间不得随意停抽。当发生停电时应及时更新电源保持正常降水。

（７)降水施工前，应对因降水造成的地面沉降进行估算分析,如分析出沉降过大时，应采取必要措施。

(8）降水时应对周围建筑物进行观测。首先在降水影响范围外建立水准点，降水前对建筑物进行观测,并进行记录。降水开始阶段每天观测 2次,进入稳定期后,每天可以只观测一次。

4深井降水和轻型井点降水方法的比较

4.1两种降水方案对比 4.1．1技术对比

在具体施工方案的设计和施工组织设计中,轻型井点降水法具有结构简单,施工方便等特点,适用于土质情况良好,降水深度不大的地区。但是,对于地基土层结构分布中,表层以下地表回填砂含量较少，淤泥层偏厚且水平向渗透性极差的情况，尤其考虑到轻型井点滤管段较短,单级轻型井点有效降水深仅为６米,且滤管段长度均位于淤泥层内,因此，轻型井点的降水效果往往受到极大的限制。

施工场地如果实现经过真空预压处理,地基土体中残留的排水板可为含水层中地下水提供良好的竖向渗流通道，而且其下富含粘性土粉砂层，水平向渗透性良好,在这种情况下,与地基中残留的排水板构成了基坑降水的竖向和水平的地下水渗流通道。依据水文地质特点及工程要求降水深度，并结合现场的实际情况，选用深井井点降水法能够起到理想的降水效果。值得注意的是，施工中滤管段需位于深层粘性土粉砂层才能起到降水效果。

4.1.2经济上比选

由于施工现场环境千差万别，对于大的基坑,考虑电量耗损，其用电量是非常大的，现场供电也有很大的困难:对于采用轻型井点降水方式,需要布置轻型井点较多,假定井点机械每台功率7．5kW，不中断运行时间8-1０个月,电量４1５万kw;同时考虑基坑中间也计划需布置轻型井点进行疏干排水，每级平台开挖前1个月开始，不中断运行时间1个月，其电量将远超过井点机械用电驴,全部轻型井点同时工作所需功率必然超过深井作业的预算。因此，对于较大的基坑作业,轻型井点降水不是最优方案。

对于深井井点,当前一个井建造费（包括4个月运行维护费)约为9500元，以后的8个月每月的维护费约为5０0元/月/台套,每台潜水泵耗电量约为1.５kW,同一作业点的深井数量要小于轻型井，电价同为０．8３元ｋWｈ；对于轻型真空井点，一个井建造费4２0０元(包括4个月运行维护费),以后的8个月每月的维护费约为5０0元/月/台套，但轻型井的数量要多于深井。

通过上述分析不难看出,轻型井点虽然建造费低，但用电量大,与土方开挖施工干扰较大，故对于大型基坑的降水工程来讲，经经济技术比较宜选用深井井点。

4.１．3进度上分析

轻型井点相对于深井井点布点密得多,对基坑土方开挖必将导致干扰程度大得多，从而影响到基坑土方开挖效率，不利于保证大面积基坑土方开挖进度;相

反,采用深井井点则可有效地确保进度。

4．1．4安全上分析

考虑上文中技术上及进度上的要求,一般来讲轻型井点，土方开挖时大量的人、机将处在不完全干地的施工环境下,边坡及坡脚稳定状态较差，安全性方面比选用深井井点降水工艺要差。

而实际工作中，往往采用单一的降水方法,有些时候不能达到设计要求，或者即使能达到设计要求但是从工程参与各方的角度来讲降水方案费时费力费钱。降水方法的选取，应视工程性质、开挖深度、土质特性及经济等因素综合考虑。一般而言、浅基坑（小于6ｍ）以普通轻型井点最为经济;深基坑则应考虑喷射井点；深而大的基坑则应考虑综合降水、即深井井点、喷射井点和轻型井点等各种不同方案的比较、分析与组合,以确定最经济有效的降水方案。为了总结降水设计经验,下文中针对几个不同类型的降水工程进行分析说明。

４.２多层轻型井点环状降水方案替代深井井点降水方案

深井井点的工作原理是利用深井进行重力集水， 在井内用长轴深井泵或井用潜水泵进行排水以达到降水或降低承压水压力的目的。它适用于渗透系数较大(K≥1０-4ｃm／s)、涌水量大、降水较深(可达５0 m) 的砂土、砂质粉土及用其他井点降水不易解决的深层降水。有时候通过实验发现深井的有效降水区域并不显著,这时候可以考虑使用多层轻型井点环状降水方案。

某泵站工程的工程设计总流量为30０ m3／ｓ，装有单泵流量50m３/s、叶轮直径 4．１ m、斜1５度轴伸泵6台。工程实施中基坑拟采用大开挖方式，泵房基坑长（顺水流方向)109．7 m,宽（垂直水流方向)７1.5 m，挖深 １4.５ m,其中集水井部位挖深达 1７．2 m。由于基坑规模大、暴露时间长,如何确保基坑开挖过程及施工期的安全是整个工程成败的关键。研究基坑方案，重点是研究降排水方案，对于潜水及雨水均采用开挖明沟、排水沟,汇集于集水坑内抽走的方法解决。下部地下水抽排方案是降排水方案的核心。为了确保泵房基坑及其他

部位的开挖施工, 以及基础混凝土浇筑的顺利进行,必须采用人工降水方法把水位降至建基面以下。

工程前期地勘过程曾针对承压含水层做过抽水实验。泵站场区浅部承压水层承压水位在EＬ3. 26m- EL3.47 m，承压水头约7. 8 m，抽水试验表明该层渗透系数 Ｋ=２．９×１0-４cm／s,具中等透水性，降深 ３.５m-3. 6m时影响半径3６ m。如需将地下水位降至 EL-9．0 m，基坑日涌水量约在２5０ m3/ｄ~ 350 m３/d。基坑开挖前，施工方在现场进行了深井降水试验，以确定采用何种降水手段。试验深井布置在基坑东南角，井深２2ｍ，成井直径800mm，井底高程为EL-16. 0 m,降水后确保承压水位控制在EL-９.0 ｍ。同时在深井正南隔８ｍ，２０ ｍ,35 ｍ 布置Ｅ1,Ｅ2，E3深水位观测井，在深井正东方向隔８m,19 m,３4 m布置S１，S2,S3深水位观测井。试验结果可看出, 深井的有效降水区域并不显著。后根据深井降水试验结果同时参考周边地区的成功经验，施工方又考虑在基坑开挖时采用多层轻型井点环状降水方案。考虑到要给地连墙留有足够宽的土体以保证地连墙的稳定， 提出四级井点环状布置的方案。按圆弧滑动计算结果， 边坡稳定系数较规范规定的允许值偏大,但考虑到井点会淤堵及长时间连续降雨等因素， 即井点不可能完全有效, 而按照计算如井点完全失效则边坡稳定系数达不到规范要求，故认为所选择的放坡及降水方案并不过分偏于保守而是适宜的。泵房工程的基础开挖土方约 20万方，在实际实施中考虑到深层水泥搅拌桩施工及坑底保护的需要分两期开挖。一期开挖至 EＬ-6． 2 m 左右，历时近四个月;二期待深层水泥搅拌桩施工结束达到强度要求使用小型反铲式挖机配合人工开挖至 ＥL- 8． ０５ m。8月中下旬开始进行泵站底板浇筑，基坑安全渡过了整整一个汛期的考验, 确保了后续工程的顺利实施。实施过程中发现,井点降水前后坡面的干湿程度截然不同,这对坡面的保护极为有利。

４.3土井降水方案替代轻型井点降水方案

轻型井点降水方案施工复杂、造价较高，有时候还会引起地基的不均匀沉降加剧，造成附近建筑物及地下管线不同程度的损坏。这时可根据基坑施工的具体情况因地制宜选择采用土井降水方案，不仅降水效果好、 施工周期短而且造价

便宜。

某综合楼工程，地下1 层、 地上15层，框剪结构，采用桩基。地下室底板为反梁式筏板，场地地层自上而下依次为: # 杂填土,平均厚度 0． 85 m; ∃ 褐黄色粉质粘土, 平均厚度 ２. 5０ m； ％ 灰色砂质粉土, 平均厚 度 2. 10 ｍ； &灰 色淤泥 质粉质粘 土， 厚度６． 60 m。 地下水位在自然地面以下 0． 7０ m。该建筑物东、 西两侧邻近有建筑物,北面有地下管线。基底位于第% 层砂质粉土层, 渗透系数大， 若采用放坡开挖配合井点降水， 必定会引起四周地面的沉陷，危及邻近建筑与地下管线的安全， 不降水开挖亦会发生流砂现象， 故本工程基坑不宜采用大开挖方案。该工程在土方开挖前, 坑内必须先进行预降水, 因基底位于易产生流砂的第% 层灰色砂质粉土层,再加上基础底板设计为反梁式,不降水更难以施工。基坑原定方案为轻型井点降水， 费用较大。经仔细分析认为，在基坑围护结构已解决了阻止地下水渗入的情况下， 坑内可抽出的地下水是有限的。地下水位以下的土层， 在围护结构具有隔水帷幕功能的情况下，其可抽出的地下水只占基坑内总含水量的 ２0%左右。所以否定了轻型井点降水，选择了土井降水方案。

该方案选用直径 ６0 cm 的素混凝土管, 管长 1. 00 m， 每只土井 4只~ ５ 只混凝土管,底节周边密布钻2 ｃm直径的孔，孔间距１0 cｍ，外侧包裹 2层密眼尼龙网布， 在选定的土井位置先挖2.0 m左右的深坑,将第∃ 层褐黄色粘土层大部分挖去， 然后将钻孔混凝土管大头朝下放入坑内， 周边灌注碎石， 其高度为 2 节混凝土管。在混凝土管内以高压水冲刷土层（ 冲刷头插入土中） ， 边冲边用泥浆泵抽出泥浆, 随着冲刷抽浆的进行， 混凝土管下沉。由于混凝土管大头朝下,混凝土管周边的碎石也跟着下沉。随着混凝土管下沉, 上部再套上1节混凝土管， 直至底节混凝土管下沉到基坑底以下设计的深度(本工程仅为80cｍ) 。1 只土井从挖土到下管沉管施工完毕,用时1个工作班(８ h计）。本工程基坑内共设6只土井,由于基底土层为砂质粉土,降水效果好,基坑开挖后基底干燥， 土井降水成功。整套土井降水的费用只有５000元左右，挖土时混凝土管可以回收，耗费的只是部分人工、碎石等材料及泥浆泵折旧,为建设单位节约投

资25万元。

5结论

一般来讲，轻型井点适用于土层渗透系数为 10－3ｃm/s-1０－6ｃm/s 的粉砂、砂质粉土、粘质粉土、含薄层粉砂层的粉质粘土,降低水位深度单级轻型井点为3m-6m、多级轻型井点为 6m-9m。深井井点适用于土层渗透系数不小于 １0- ４ｃm/ｓ、降低水位深度不小于5 m的各种砂土、砂质粉土。基坑施工现场情况比较复杂,有时候单独使用轻型井点或深井井点降水效果可能不会太好，将轻型井点和深井井点结合起来综合利用可能会起到事半功倍的效果。

降水施工现场的情况是千变万化的，需要工程参与各方根据情况因地制宜、 加强观测,同时考虑施工技术和经济方面的因素，多参考同一地区同种类型降水方案的经验数据，采取灵活运用的策略，这样才能真正缩短工期、节约投资,事半功倍地达到设计要求。

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