轻型井点降水实例分析

所属栏目：工业设计论文发布日期：2010-08-23 14:37 热度：

　　摘要：轻型井点降水速度快,施工简便,安全可靠,水位方便控制,已越来越被人们广泛的应用.本文结合某厂房工程成功的工程实例作简要介绍.
　　关键字：轻型井点，降水
　　在基础工程施工中经常会遇到地下水的问题，特别是在市区繁华地段施工，基坑面积大，深度大时更为棘手，如果施工措施不当，就会造成不同程度的经济损失和人员伤亡，这种情况屡见不鲜。
　　轻型井点是沿基坑四周每隔一定距离埋入井点管（直径38--51MM，长5--7M的钢管）至蓄水层内，利用抽水设备将地下水从井点管内不停抽出，使原有地下水降至坑底以下。在施工过程中要不断的抽水，直至施工完毕。
　　工程概况：
　　某厂房设备基础施工，基坑底宽8m，长12m，基坑深4.5m，挖土边坡1:0.5，基坑平、剖面如下图所示。经地质勘探，天然地面以下1m为亚粘土，其下有8m厚细砂层，渗透系数K=8m/d,细砂层以下为不透水的粘土层。地下水位标高为－1.5m。采用轻型井点法降低地下水位。
　　图1.jpg
　　一、轻型井点的设计
　　轻型井点降水法施工的计算步骤为：
　　1）确定井点系统的布置方式（平面布置和高程布置）。
　　2）计算涌水量。
　　3）计算井点数量和井距。
　　4）抽水设备选用。
　　1）井点系统的布置
　　根据本工程地质情况和平面形状，轻型井点选用环形布置。为使总管接近地下水位，表层土挖去0.5m，则基坑上口平面尺寸为12m×16m，布置环形井点。总管距基坑边缘1m，总管长度
　　L=[(12+2)+(16+2)]×2=64(m)
　　水位降低值
　　S=4.5-1.5+0.5=3.5(m)
　　采用一级轻型井点，井点管的埋设深度（总管平台面至井点管下口，不包括滤管）
　　HA³H1+h+IL=4.0+0.5+×()=5.2(m)
　　采用6m长的井点管，直径50mm，滤管长1.0m。井点管外露地面0.2m，埋入土中5.8m（不包括滤管）大于5.2m，符合埋深要求。
　　井点管及滤管长6＋1＝7m，滤管底部距不透水层1.70m（（1+8）-（1.5+4.8+1)=1.7），基坑长宽比小于5，可按无压非完整井环形井点系统计算。
　　2)．基坑涌水量计算
　　按无压非完整井环形点系统涌水量计算公式（式1—23）进行计算
　　Q=
　　先求出H0、K、R、x0值。
　　H0：有效带深度，按表1－16求出。
　　s’=6-0.2-1.0=4.8m。根据查1－16表，求得H0：
　　H0=1.85（s¢+1）=1.85（4.8+1.0）=10.73（m）
　　由于H0>H(含水层厚度H=1+8-1.5=7.5m)，取H0=H=7.5（m）
　　K：渗透系数，经实测K=8m/d
　　R：抽水影响半径，（m）
　　x0：基坑假想半径，x0=（m）
　　将以上数值代入式1—28，得基坑涌水量Q：
　　Q==1.366×8×（m3/d）
　　3）计算井点管数量及间距
　　单根井点管出水量：
　　q=65pdl=65×3.14×0.05×1.0×=20.41（m3/d）
　　井点管数量：
　　n=1.1»31（根）
　　井距：
　　D=»2.1（m）
　　取井距为1.6m，实际总根数40根（64÷1.6=40)。
　　4）抽水设备选用
　　抽水设备所带动的总管长度为64m。选用W5型干式真空泵。所需的最低真空度为：
　　hk=10×(6+1.0)=70(KPa)
　　所需水泵流量：
　　Q1=1.1Q=1.1×570.6=628（m3/d）=26（m3/h）
　　所需水泵的吸水扬程：
　　Hs³6+1.0=7(m)
　　根据Q1、Hs查表得知可选用2B31型离心泵。
　　二、轻型井点施工
　　1、施工准备
　　施工机具
　　1）滤管：φ38～55，壁厚为3.0mm的无缝钢管或镀锌管，长2.0m左右，一端用厚为4.0mm的钢板焊死，在此端1.4m长范围内，在管壁上钻φ15mm的小圆孔，孔距为25mm，外包两层滤网，滤网采用编织布，外部再包一层网眼较大的尼龙丝网，每隔50～60mm用10号铅丝绑扎一道，滤管另一端与井点管进行连接。
　　2）井点管：φ38～55，壁厚为3.0mm的无缝钢管或镀锌管。
　　3）连接管：透明管或胶皮管，与井点管和总管连接，采用8号铅丝绑扎，应扎紧以防漏气。
　　4）总管：φ75～102钢管，壁厚为4.0mm，用法兰盘加橡胶垫圈连接，防止漏气、漏水。
　　5）抽水设备：根据设计配备离心泵、真空泵或射流泵，以及机组配件和水箱。
　　6）移动机具：自制移动式井架(采用旧设备振冲机架)、牵引力为6t的绞车。
　　7）凿孔冲击管：φ219×8的钢管，其长度为10m。
　　8）水枪：φ50×5无缝钢管，下端焊接一个φ16的枪头喷嘴，上端弯成大约直角，且伸出冲击管外，与高压胶管连接。
　　9）蛇形高压胶管：压力应达到1.50MPa以上。
　　10）高压水泵：100TSW-7高压离心泵，配备一个压力表，作下井管之用。
　　2、材料
　　粗砂与豆石，不得采用中砂，严禁使用细砂，以防堵塞滤管网眼。
　　3、技术准备
　　1）详细查阅工程地质勘察报告，了解工程地质情况，分析降水过程中可能出现的技术问题及采取的措施。
　　2）凿孔设备与抽水设备检查。
　　4、平整场地
　　为了节省机械施工费用，不使用履带式吊车，采用碎石桩振冲设备自制简易井架，因此场地平整度要高一些，设备进场前进行场地平整，以便于井架在场地内移动。
　　2、井点安装
　　
　　1）安装程序
　　
　　井点放线定位→安装高压水泵→凿孔安装埋设井点管→布置安装总管→井点管与总管连接→安装抽水设备→试抽与检查→正式投入降水程序。
　　
　　2）井点管埋设
　　
　　a根据建设单位提供的测量控制点，测量放线确定井点位置，然后在井位先挖一个小土坑，深大约500mm，以便于冲击孔时集水、埋管时灌砂，并用水沟将小坑与集水坑连接，以便排泄多余水。
　　
　　b用绞车将简易井架移到井点位置，将套管水枪对准井点位置，启动高压水泵，水压控制在0.4～0.8MPa，在水枪高压水射流冲击下套管开始下沉，并不断地升降套管与水枪。一般含砂的粘土，按经验，套管落距在1000mm之内，在射水与套管冲切作用下，大约在10～15min时间之内，井点管可下沉10m左右，若遇到较厚的纯粘土时，沉管时间要延长，此时可增加高压水泵的压力，以达到加速沉管的速度。冲击孔的成孔直径应达到300～350mm，保证管壁与井点管之间有一定间隙，以便于填充砂石，冲孔深度应比滤管设计安置深度低500mm以上，以防止冲击套管提升拔出时部分土塌落，并使滤管底部存有足够的砂石。
　　
　　凿孔冲击管上下移动时应保持垂直，这样才能使井点降水井壁保持垂直，若在凿孔时遇到较大的石块和砖块，会出现倾斜现象，此时成孔的直径也应尽量保持上下一致。
　　
　　井孔冲击成型后，应拔出冲击管，通过单滑轮，用绳索提起井点管插人井孔，井点管的上端应用木塞塞住，以防砂石或其他杂物进入，井在井点管与孔壁之间填灌砂石滤层。该砂石滤层的填充质量直接影响轻型井点降水的效果，应注意以下几点：
　　
　　（1）砂石必须采用粗砂，以防止堵塞滤管的网眼。
　　
　　（2）滤管应放置在井孔的中间，砂石滤层的厚度应在60～100mm之间，以提高透水性，并防止土粒渗入滤管堵塞滤管的网眼。填砂厚度要均匀，速度要快，填砂中途不得中断，以防孔壁塌土。
　　
　　3、砂石滤层的填充高度，至少要超过滤管顶以上1000～1800mm厂-般应填至原地下水位线以上，以保证土层水流上下畅通。
　　
　　4、井点填砂后，井口以下1.0～1.5m用粘土封口压实，防止漏气而降低降水效果。
　　3）冲洗井管
　　将φ15～30mm的胶管插入井点管底部进行注水清洗，直到流出清水为止。应逐根进行清洗，避免出现“死井”。
　　4）管路安装
　　首先沿井点管线外侧，铺设集水毛管，并用胶垫螺栓把干管连接起来，主干管连接水箱水泵，然后拔掉井点管上端的木塞，用胶管与主管连接好，再用10#铅丝绑好，防止管路不严漏气而降低整个管路的真空度。主管路的流水坡度按坡向泵房5‰的坡度并用砖将主干管垫好。并做好冬季降水防冻保温。
　　5）检查管路
　　检查集水-下管与井点管连接的胶管的各个接头在试抽水时是否有漏气现象，发现这种情况应重新连接或用油腻子堵塞，重新拧紧法兰盘螺栓和胶管的铅丝，直至不漏气为止。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，管路是否存在漏气现象。在水泵进水管上安装一个真空表，在水泵的出水管上安装一个压力表。为了观测降水深度，是否达到施工组织设计所要求的降水深度，在基坑中心设置一个观测井点，以便于通过观测井点测量水位，并描绘出降水曲线。
　　在试抽时，应检查整个管网的真空度，应达到550mmHg(73.33kPa)，方可正式投入抽水
　　3、抽水
　　轻型井点管网全部安装完毕后进行试抽。当抽水设备运转一切正常后，整个抽水管路无漏气现象，可以投入正常抽水作业。开机7d后将形成地下降水漏斗，井趋向稳定，土方工程可在降水10d后开挖。
　　三、注意事项：
　　1、土方挖掘运输车道不设置井点，这不影响整体降水效果。
　　2、在正式开工前，由电工及时办理用电手续，保证在抽水期间不停电。抽水应连续进行，特别是开始抽水阶段，时停时抽，会导致井点管的滤网阻塞。同时由于中途长时间停止抽水，造成地下水位上升，会引起土方边坡塌方等事故。
　　3、轻型井点降水应经常进行检查，其出水规律应“先大后小，先浑后清”。若出现异常情况，应及时进行检查。
　　4、在抽水过程中，应经常检查和调节离心泵的出水阀门以控制流水量，当地下水位降到所要求的水位后，要减少出水阀门的出水量，尽量使抽吸与排水保持均匀，达到细水长流。
　　5、真空度是轻型井点降水能否顺利进行降水的主要技术指数，现场设专人经常观测若抽水过程中发现真空度不足，应立即检查整个抽水系统有无漏气环节，并应及时排除。
　　6、在抽水过程中，特别是开始抽水时，应检查有无井点管淤塞的死井，可通过管内水流声、管子表面是否潮湿等方法进行检查。如“死井”数量超过10%，则严重影响降水效果，应及时采取措施，采用高压水反复冲洗处理。
　　7、在打井点之前应勘测现场，采用洛阳铲凿孔，若发现场内有旧基础、隐性墓地等应及早上报。
　　8、如粘土层较厚，沉管速度会较慢，如超过常规沉管时间时，可增大水泵压力，但不要超过1.5MPa。
　　9、主干管流水坡度流向水泵方向。
　　10、如在冬季施工，应做好主干管保温，防止受冻。
　　11、基坑周围上部应挖好水沟，防止雨水流入基坑。
　　12、井点位置应距坑边2～2.5m，以防止井点设置影响坑边土坡的稳定性。水泵抽出的水应按施工方案设置的明沟排出，离基坑越远越好，以防止渗下回流，影响降水效果。
　　13、如场地粘土层较厚，这将影响降水效果，因为粘土的透水性能差，上层水不易渗透下去采取套管和水枪在井点轴线范围之外打孔，用埋设井点管相同成孔作业方法，井内填满粗砂，形成二至三排砂桩，使地层中上下水贯通。在抽水过程中，由于下部抽水，上层水由于重力作用和抽水产生的负压，上层水系很容易漏下去，将水抽走。
　　

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