水工建筑中基础减压施工技术的应用

水工建筑中基础减压施工技术的应用

邵广辉

广东省电白县水电建筑安装工程公司525400

摘要：本文以工程实例为主，介绍减压井在基础施工中的技术应用，在施工中均采用基础减压，取得了较好的效果。

关键词：水工；基础；减压；影响因素；效果

1工程案例

本文以某涝站为例，介绍减压井在基础施工中的应用，本工程水工建筑物的深基础施工，在施工中均采用基础减压，取得了较好的效果。

2设计方案及布置

2.1计算依据

主要包括：①工程地质和水文地质资料，特别是抽水试验的资料；②对降低地下水位的深度要求；③施工现场的平面图；④排水设备的资料；⑤主体工程和基坑开挖工程的施工方法与进度。

2.2计算程序

2.2.1基坑总渗流量计算

把矩形基坑模拟成一个等径的圆，采用环形完整井群降低潜水模型的管井公式进行计算：

其中，H为含水层厚度（m）；S为地下水位在井中降深（m）；K为含水层的渗透系数（m/d）；rc为降水井半径（m）；r0为群井等值半径（m）；R为降水漏斗的影响线（m）；n为井数；

Q′为稳定水位时单井抽水量，（m3/d）；h0降水中心含水层厚度（m）。换算成环形完整井群模型的降压面积为960m2（20m×48m），承压水水降深9.9m。经计算初步确定为12口潜水完整井。成井技术参数为：成型的井径为0.3m；为加大降水漏斗坡度，井底高程初步确定2-2m～-6m；在26.0m以下采用无砂混凝土滤水管，26.0m以上采用混凝土实管；滤水管外包80目尼龙丝滤布，滤料采用细度模数3.5左右的粗砂，滤料填至27.5m（7.5m以下可能有层间水），7.5m以上采用粘土球、粘土封堵。

2.2.2基坑坑底稳定性验算

根据承压水位，验算泵站基坑坑底的稳定性，即突涌的安全系数F，按盖重理论计算，稳定安全系数有2种表达式：

其中，hp为坑底高程，即覆盖层顶面高程，（m）；hs为砂层顶板高程，本工程平均为2-1.3m；h为基坑承压水头（m）；y′为浮容重，本工程为0.85t/m3；yw为1.0t/m3；yc为覆盖层容重，平均为1.85t/m3。按照地质图和施工图高程，代入上式的计算结果如表1所列。

一般F1选用1.8～2.0，F2选用1.3～1.5，根据计算可知，即使是在冬季枯水期施工时，本工程的F1、F2的值均低于安全值的下限，即承压水头将对基坑开挖造成渗流破坏，因此，在进行基础施工时，必须降低地下水位。

2.3井的平面布置

井点的平面布置主要取决于地下水位补给方式、基坑的平面形状和要求降低水位的深度。布置原则是不能影响建筑正常施工，不能距基础太远。井应沿周边呈梅花形布置。同时还应考虑以下几点：①基坑四角的井间距应该布置得较小；②靠近地下水流方向的一边，井距应布置得较小；③多级抽水时，下一级的井距应较上一级的井距为小。

2.4井的数量和间距

井的数量由各模型干扰井计算公式确定，在实际布井时，为防止发生井点故障，应增加5%～10%的井点数量以确保降水效果。井间距应根据工程地质和水文地质条件确定。当间距过大时，则会延长水位降低的时间，在渗透系数较小的土中排水影响特别明显；当间距过小时，则会造成井与井之间的滤管侧面进水量大为减少，整个井点系统的排水量减少井距的大小一般以下列情况为宜：轻型井点d=（5～10）2πrc；管井井点d=（15～25）2πrc；其中，rc为井半径；d为井间距。

3影响减压井降压效果的因素

3.1施工降压时段

施工降压时间决定降压的难易程度，在施工安排时，应根据工程进度要求，将降低地下水位时间尽量安排在地下水位较低时间。春天地下水位较低，降压容易；汛期地下水位较高，降压难。

3.2设备的选用

减压井排水设备的数量和型号由排水量和扬程确定。由于计算的基坑总渗流量是稳定渗流时形成稳定降落渗水曲线的流量，但基坑最初渗流量应该考虑比稳定渗流量增大10%～20%左右。确定扬程除应考虑井内最大降深输水距离外，还应考虑水头损失。由于减压工程的特殊性和连续性，必须考虑设备的富裕系数，而且要根据采购条件准备一定数量的备用设备，但设备也不要过大过多，以免增加成本浪费资源。

3.3水文地质及工程地质

水文地质及工程地质是工程施工减压设计的重要条件。地下含水量的多少、地下水的补给条件及走向决定着井的布置、井的深度和井的结构。

3.4运行管理

减压施工时间跨度较长，全天候运行。因此，施工单位必须予以高度重视，确保万无一失，施工现场电源应得到保证，当系统电停电时不超过10min即可启动备用电源。

3.5井的深度、数量和位置

井孔底深入丰水层3m～6m为宜，但过深则涌水量加大，需配备较大功率的设备，造成无谓的浪费。在施工中应根据施工减压井试抽的实际效果（根据测压井得出），及时增减井的深度和数量，调整井的位置，做到施工时调整设计，弥补理论计算参数取值与实际不符的缺陷。

3.6井管的滤网和反滤层

井管分为实管和滤管，上部为实管，下部设滤管，井点滤管（无砂管）的布置高度要考虑各种类型的地下水（潜水、层间水和承压水）的高程。为使滤管既具有良好的透水性，在抽水时又不得把细料带走，因此，在滤管外需包过滤网，过滤网外设砂砾过滤层。

3.7成井工艺、井的结构和反滤料的影响

井的结构、成井工艺及反滤料回填的质量决定井能否出水、出水量大小。有的井管接头没处理好，井管整体性差，导致接头在侧压力作用下出现裂缝、大量涌砂而导致井报废；有的井洗井不及时被泥浆糊住，洗不出来，抽不出水。

4施工应用效果

根据设计计划按照北-西-南-东的顺序，分别布置2口、4口、2口、4口，同时为检查减压效果，在减压井施工前先施工3口测压井。在实际施工时，先施工了北侧两口降水井，通过观察发现井底高程在-4m以下，涌水量明显增大，确定井底高程为-5m～-9m（井深20m～24m）；在施工西侧井时，发现对降低承压水水头效果十分明显，判断泵站出口（西侧）河的越流补给明显，决定在西侧打5口井，这5口井运行后承压水水头已降至21.8m。但为形成有效环行井群，仍在南侧布置2口井，东侧布置1口井，共计10井。通过测压井观测，10口井全部起用可将地下水水头降至20m左右，完全可以满足施工需要。在实际施工中，根据不同的施工时间和施工部位，减压井全部或部分运行，合理有效的发挥了起用。

5结束语

在深基础的基坑开挖施工中，降低地下水位设计和施工是较复杂的，在今后的工作中仍要不断的探索和总结，使降压设计和施工更完善合理，从而达到加快工程工期、提高工程质量的目的。