浅谈减压井降水技术在深基坑开挖过程中的应用

关键词：减压井；深基坑; 降水；预防

 

管井的用处较多，如城市工矿企业抽取地下水或抽取矿泉水、农村抽取地下水来进行大面积灌溉。由于管井有许多优于轻型井点和喷射式井点的特点，所以在国内外，管井也被大量应用于各类工程，例如降低地下水位、减少地下承压水的压力等。

一、减压井构造与特点

　　减压井的结构简单的说就是安放一根管子在地下，为了便于含水层中的地下水能够顺利的流入管内，在设计管子时需抽取地下水的含水层部位有一段是透水的，为便于地下水能够顺利的流入，管子的直径通常要比钻孔的内径小，以便将符合要求的滤料填入管外。如此一来，地下水就会比较通畅的流入管内，而且因为滤料的作用，便能将地层中的泥沙阻隔在管外，在避免影响抽水设备正常工作的同时也可以减少由于抽取地下水引起的地面沉陷。

　　在地下工程的应用上，减压降水管井与轻型井点和喷射机井点相比较有适用水温地质条件广、降水深度较大、单眼井排水量大、可由浅到深进行动态降水等特点。

二、减压井的一般设计

1．我们要根据水文地质资料和工程需要来计算降水地区的总涌水量。这方面的计算与一般井点计算的内容应该说基本上是相同的。

2．我们可根据工程的减压降水要求以及水文地质资料来计算管井数量和单井出水量，并且选择合理的抽水设备。在挑选井管时，要根据抽水设备型号以及最大外径来确定井管合适的内径。通常情况下，井管内径要比标记在抽水设备的铭牌上的井管内径大50mm以内为宜。首先考虑井管较为适合的过滤器类型和长度，并计算出过滤器有效的孔隙率。由允许入管流速计算过滤器长度的公式得出:

L=Q÷(Ag×Vg)式中: Q一一设计单井出水量;

Ag一一过滤器的进水面积;

Ag二过滤器外表面积只过滤器孔隙率。

Vg=相应含水层的允许入管流速，查表。

由入井渗透流速的计算公式可得:

L=Q÷(Ag×Vg)式中:AJ一一过滤器的进水表面积。计算内容同上。

Vj ，一一允许人井渗透流速(相应含水层)。

另外，也可以按照经验系数公式来计算得出:L=Q×a÷d式中:a一一经验系数，查有关表格。与含水层的渗透系数相关。例如当K=15~3Om/d时，a=50。d——过滤藕外径。填砾井时应将填砾厚度包括在内计算。依照已选用的过滤器的类型及确定的管井并结合工程情况和规范来确定井径。在施工之前要检查钻井设备的性能，并检查已定井径是否能施工。一般来说，管井的出水能力一定要大于管井的设计出水量，设计者必须根据管井的实际出水量对管井的出水能力进行调节。

3． 较为常见的缠丝过滤器以及包网过滤器(不填砾)这两种过滤器具有安装深度比较大、要求井径比较小、对井斜要求相对比较低、施工速度比较快和成本相对低的优点的同时，也具有过滤器的有效孔隙率比较小、进水阻力比较大的缺点，所以缠丝过滤器和包网过滤器这两种过滤器不适用于细砂含水层。

　　填砾过滤器是先由井管入井，再在外周人工填砾。人工填砾过滤层与含水层相接触，孔隙率较大，由于过滤器只是阻挡填入的砂石，所以填砾过滤器的有效孔滤比较大。这样的过滤器比较适合用于细颗粒和细砂粒钾泥的含水层。缺点是井深相对不深，井径较大，对井斜的要求比较高，对填砾的规格和施工有着较为严格的要求等等。

三、减压井降水技术在深基坑开挖过程中的应用

　　基坑降水的方法有很多，比如喷射点降水、轻型井点降水、辐射井点降水、电渗井点降水、自渗井点降水、管井井点降水等，但各种方法的适用范围都是有一定条件限制的，应根据基坑所在地的具体水文地质条件、基坑的尺寸、基坑的深度和基坑周边的环境条件来进行选取。由于是基坑开挖比较深，水位降低幅度比较大，基坑比较宽，从土层的可降性来分析基坑的安全和技术经济的角度来说，采用深井管减压井降水是深基坑的优化治水方案，满足了在降低水位的同时尽量少抽水的思想。

（一）减压井降水施工时应考虑的因素

　　在基坑开挖时，根据水文地质条件在基坑周边开凿出不同管井不同深度的降水管，从而迅速降低基坑中的地下水位，有很强的可调性和人为控制性，能有效的组织地下水进入到基坑中，并且提高基坑边坡土体的稳定性，改善力学性质等，但是在施工的过程中应采取有效的保障措施，以免事故的发生。

（二）管井布置

    根据地下水的分布情况以及地层分布的情况，根据单井出水量的估算来确定管井的深度。根据基坑的实际情况来进行管井的平面布置。根据基槽总涌水量以及其他自然因素等等铺设排水系统。

（三）降水井施工安全措施 

　　降水井施工过程必须严格遵守操作规程,在岗人员须戴安全帽,起落钻具下不允许站人,不能将下入井管时使用的管钳、扳手等工具放在底部,专人负责用电,自动控制箱须接上地线放在距地面至少1.2 m以上处,用防水胶布包扎电缆接头。

1．对于深基坑是否能够安全施工的问题，承压水是至关重要的，需认真去对待，必须进行现场非稳定流抽水试验来确定承压水的渗透系数。

2．降承压水的时间须与挖土和结构密切配合，承压水抽取和停抽数值须通过实际计算来确定。

（四）基坑监测

由于工程基坑比较深，降水深度比较大，施工必然会影响到周围的环境，因此，应该建立起较为完整的监测系统，在基坑开挖工作以及降水过程中的监测项目包括以下内容：监测地下水位的变化，监测基坑的漏、渗、冒水、管涌、潜蚀等；注意边坡土体顶部和基坑的周围地表的垂直位移、水平位移和开裂等情况；区域工程降水对地下水造成的影响；开挖后，基坑的周围不应堆放任何土方、设备或其它材料等。当不可避免时，为避免边坡失稳、坍塌等情况发生，必须将地面荷载控制在计算允许的范围内。

（五）次生灾害预防

　　在基坑降水的开挖过程中，我们可以采取一些措施来防止因降水对周围建筑物带来的影响或损害，根据实际情况，我们可采取的预防措施有以下几种：1、减缓降水速度，且勿将土粒带出。可通过加长井点，并且减缓降水速度，土的粒径对滤网进行改换，加大砂滤层的厚度，从而达到防止抽水过程中将土粒带出的目的。2、将固体抗渗屏幕又称止水帷幕，设置在降水区域和原有建筑物之间的土层中。即为使基坑外的地下水的渗流路径能够延长的同时，并且保持水位，将一道封闭止水帷幕设置在基坑的周围。止水帷幕可单独设置，也可以结合挡土支护结构。常用的有密排灌注桩法、深层搅拌法、压密注浆法。3、回灌井法。即为保持原有的地下水的水位，在建筑物靠经基坑一侧，用回灌井（沟）向土层内灌入足够量的水，以求最小程度的影响临近建筑物的沉降。

（六）其它紧急情况预防

　　由于在基坑开挖以及降水施工过程中的施工周期比较长，会有很多的非人为因素影响，导致停工，例如暴雨、降水期间停电等等。为防止发生这些突发事件，需采用一些保护措施。总  结：

建筑基坑降水工作特别是对深基坑的降水工作，会直接影响到工期和工程的安全问题,若合理布置降水井,井管及滤料的选择均正确,成井工艺也适合当地地质条件,且运行、管理措施均得力,这样，就可以确保工程施工的安全顺利进行。在深基坑开挖中采取减压井降水措施,既经济又实用，若相关措施得以保证,那么施工就可以取得较好的效果。