轻型井点降水在基坑支护中的应用

轻型井点降水在基坑支护中的应用

金玉阳 

（中冶地勘岩土工程有限责任公司，河北廊坊  065201）

【摘要】本文对轻型井点降水工艺方法进行了详细阐述，并通过两个工程应用实例对轻型井点在基坑降水使用中的水文地质和工程条件进行了分析论述，探讨了其适用性。在基坑降水工程中，降水方式方法多种多样，各有各的特点，实际应用中要根据工程具体情况选择合适的降水方法，轻型井点降水法技术成熟，且具有施工简便、对场地要求低、与管井降水等方法相比经济性好等特点，是基坑工程中常用的一种降水方法。

【关键词】轻型井点  基坑降水

1.轻型井点降水工艺方法

轻型井点降水是沿基坑四周每隔一定间距布设井点管，井点管底部设置滤水管插入透水层，上部接软管与集水总管进行连接，集水总管一般Φ150钢管，周身设置与井点管间距相同的Φ40吸水管口，然后通过真空吸水泵将集水管内水抽出，从而达到降低基坑四周地下水位的效果，保证了基底的干燥无水。

超轻型井点降水以轻型井点降水基本原理（真空抽水原理）不变为前题，通过对成孔设备、真空泵、井点管、集水总管全面轻型化改进后产生的最新降水技术,它除完全具备轻型井点降水所有功能外,更具备了结构简单、轻巧、故障少、使用范围广、使用成本低、安全性能好等优点,经过工程施工实践证明是一种更具优越性的降水方法，具体表现在以下几方面：

（1）真空泵使用潜水式射流真空泵取代普通射流真空泵或干式真空泵,该泵将潜水泵与射流器置于同一水箱内,克服了现行真空泵电机不能遇水及外部有转动部件的不足,提高了设备的用电与机械安全性,此外,更具有占地面积小(约0.35平方米),重量轻(约150千克),噪音低，便于安装，适应性广（可安放在低洼有水场地及基坑、坑道内使用,也适用于对噪声要求严格的办公及居民区使用）等特点。

（2）成孔设：使用振冲成孔器成孔,取代现行使用的水冲成孔与钻机成孔,可做到随时需要随时打孔,不受场地条件限制,只要是人可操作的场地即可,且成孔速度快(土层中成孔速度在1米/分钟左右),用水量少(4分自来水管供水即可),使用轻巧方便。

（3）井点管：使用4分钢管做井点管,4分塑料管做滤水管,取代现行的1.5-2寸钢管,使施工变的轻便易行。

（4）集水总管：使用1.5寸钢管取代现行的4-6寸钢管做集水总管,使运输、安装、使用更轻便且占地少,效率高。

（5）连接管：使用4分塑料管做连接管,取代1.5-2寸夹钢丝胶管,不仅经济实用，且直观方便，连接管长短可根据需要随意截取，能直接观察到各井点出水及漏气情况，做到发现问题及时处理。

2.工程应用实例一

某项目包括六栋塔楼和一个地下车库，基坑开挖面积约10000㎡左右，基坑开挖深度约11.5m。由于开挖场区有树木、高压线、电杆、居民房屋等涉及审批、拆迁等问题，不具备打井与开挖条件，为了加快施工进度，解决人员大量窝工及后续施工场地问题，选用了超轻型井点降水结合快速开挖降水方法，实现了分片、分段施工。成功地解决了影响基坑开挖降水的工程问题。

2.1工程地质条件

根据岩土工程勘察报告，基坑开挖降水范围内地层自上而下依次为：杂填土：层厚0～4.2米(高程为-1.5～-5.7m）；粉质黏土、砂质粉土：层厚约4.3m(高程为-5.7～-10m)含1粉质粘土：可塑，湿，2粉细砂：湿，中密，3 粘土，湿，可塑～硬塑；细砂：饱和，中密～密实，含有少量圆砾及卵石 ，局部为中砂透镜体，层厚约2.6m(高程为-10～-12.6m)，含1 粉质黏土：可塑，湿～饱和。

2.2 水文地质条件

在基坑开挖深度范围内，影响基坑开挖范围内分布两层地下水。第一层：上层滞水，埋深4.6～7.7m(-6.1～-9.2m)；第二层：层间潜水，埋深10.0～12.1m(-11.5～-13.6m)。

2.3 基坑开挖降水护坡设计

根据开挖现场的环境条件，调阅岩土工程勘察报告多方分析和论证，结合在该地区施工经验，决定采用复合土钉墙支护与超轻型井点降水相结合的方案，方案如下：

（1）复合土钉墙：设计开挖倾角73°，土钉水平间距1.5m，竖向间距1.3m，土钉倾角10°，土钉孔径Φ110～130mm，土钉长度7.0～9.0m；预应力锚索水平间1.5m，成孔直径不小于150mm，水平向下15°，采用1860级高强钢绞线，局部因回填土中障碍物土钉和预应力锚索无法成孔时采用加大放坡角度，改变间距和长度的方法处理。

（2）超轻型井点降水设计

当基坑开挖至地下水位标高附近时（约为-7.5m），在基坑中紧贴土钉墙面采用振冲成孔器施工超轻型井点，井径Φ100mm，井间距1.2m，井深5～6m。井点管采用1寸钢管，滤水管采用聚乙烯塑料管，长0.4～0.5m,钻Φ6mm滤水孔，孔间距20～30mm，正方形或梅花状布置，外包80目尼龙滤网2～3层，集水管采用1寸钢管，集水总管与井点管之间采用1寸聚乙烯管紧密插接。采用潜水式射流真空泵抽水，抽出的水用小型潜水泵排至基坑外指定地点。

2.4开挖支护及降水施工

根据设计方案，基坑北部具备前期开挖施工条件，首先进行基坑北部施工。当基坑开挖支护至约-7.5m超轻型井点施工作业面时，发现现场实际水位和勘察报告中水位偏差较大，实际第二层潜水水位约在-9.0m，且-7.5-9.0m范围内多为硬塑状粉质黏土，振冲成孔器成孔困难。根据现场实际情况对方案进行了变更，井点位置设计为-9.0m，井深变更为3.5m。土钉墙与超轻型井点位置关系详见图1：土钉墙与超轻型井点位置关系图。

图1：土钉墙与超轻型井点位置关系图

设计变更后很顺利进行了井点施工，并根据总包方分段施工要求对北部约5000㎡范围进行分段降水。分段降水施工布置详见图2：分段降水施工平面位置图。

图2：分段降水施工平面位置图               图3：基坑开挖清底后效果图

2.5开挖降水效果

经过3天超轻井点封闭抽水后，基坑水位降至-11.5m以下，满足基坑开挖清槽要求，达到了预期的降水效果，详见图3：基坑开挖清底后效果图。

3.工程应用实例二

某工程建筑物高度为99.6m，地下三层（采用立体机械停车）。该基坑大致呈方形，南北长约86m，东西宽约71m，基坑深度原设计为17.0m，基坑支护结构采用桩锚＋土钉墙联合支护，共设计护坡桩221根，桩径800mm，桩长19.0m，原设计三道预应力锚索（基坑加深后，变为四道预应力锚索），基坑4m以上采用土钉墙支护。基坑采用管井井点降水，共布置降水管井39眼，井深30m。

3.1 工程地质条件

场地土主要为第四系冲、洪积形成的粘性土、砂土，上覆杂填土，根据钻孔揭露情况将该场地土划分为10个主要工程地质层，自上而下依次为：杂填土：层厚1.4～4.6m；②细砂：层厚约8.7～11.4m；③细砂：层厚约8.7～11.4m；③1粉质黏土：层厚约0.2～2.4m ；④细砂：层厚约5.3～10.3m；⑤粉质黏土：层厚约2.5～7.5m ；⑥细砂：层厚约9.4～14.1m；⑦细砂：层厚约8.7～11.4m。

3.2 水文地质条件

该场地地下水类型为孔隙型潜水，勘察时稳定地下水位埋深为5.60m～6.80m，场地砂土含水层（②层细砂）综合渗透系数可按6.0m/d计算。

3.3基坑深度加深变更

基坑护坡桩和管井降水井已经施工完成80%时，收到建设单位通知，由于设计变更，基坑需加深2.0m（基坑深度变为19.0m），施工现场的情况是：基坑东半部已挖深度约12.0m，且基坑四周距围墙非常近，场地狭窄，基坑外侧已无法施工降水井，而场地水量非常丰富，基坑南侧距离唐山南湖仅1公里左右，基坑内侧施工降水井可能引起基坑侧壁倾斜、周围建筑物变形过大，且与土方开挖施工形成交叉作业，难度很大。

首先对管井降水方案进行了设计复合，要保证水位降深达到要求需增加降水井50眼。变更前后管井降水设计计算结果见表1。

表1：设计变更前后管井降水设计计算结果表

当基坑开挖至接近原设计标高时出现流砂、渗流及坍塌等现象，影响基坑整体安全，详见图4：基坑原设计标高处出现流砂、渗流及坍塌现象图。为此，施工现场采取了在护坡桩外侧堆放砂袋，堆放砂袋的过程中下放滤水管，在护坡桩内侧注入水泥砂浆的办法临时加固，详见图5：堆沙袋处理效果图。

图4：基坑原设计标高处出现流砂、渗流及坍塌图5：堆沙袋处理效果图

该加固方案虽然临时防止了流砂、渗流、坍塌现象的继续扩大，但距设计变更后的基坑底仍有2.0m的距离，因此必须采取有效的降水止水措施，以保证基坑干槽作业、基坑侧壁及周围建筑物的变形符合规范要求。

3.4方案讨论

基坑外侧已无法增加降水管井，只能在基坑内侧采取必要的降水措施。目前基坑降水常用的方法有：轻型井点、电渗井点、喷射井点、管井井点等，可根据土的渗透系数、降低水位的深度等选用，其详细情况见表2：基坑降水方法对比表。

表2：各种降水方法对比表

由于喷射井点和电渗井点费用较高、施工较困难，坑上管井井点已无法施工，坑底管井井点施工又可能引起基坑侧壁倾斜、周围建筑物变形较大、与土方开挖施工形成交叉作业等问题。

轻型井点降水具有机具设备简单，使用灵活，装拆方便，降水影响半径小，对基坑周围建筑物的沉降影响小，不影响土方开挖等优点。

基坑深度17.0m～19.0m为④层细砂（每隔0.3-0.5m左右均有0.1-0.2m左右的粉土、粉质粘土夹层），适宜轻型井点的适用条件和施工条件，且轻型井点的降低水位深度在6米左右（本工程降深约3.0m），降深符合要求，综上可知，我们采取了基坑下采用轻型井点降水，基坑上部利用原来的管井井点继续降水，即

“管井和轻型井点结合的方式”对本基坑进行降水。

3.5轻型井点施工

沿基坑四周于第四道锚索位置上首先布设一级轻型井点，一桩一井点，井管长度为3.0m（滤水管长度0.5-0.8m，并采用80目的砂网包裹），角度约为30°，每25～30个井点连接一个7.5KW的真空泵进行降水；每2个真空泵设置一个1m（长度）×1m（宽度）×1.5m（深度）的集水坑，集水坑设置2台1.5KW，10立方/小时的泵，将集水坑的水抽至基坑上部的管井输水管道中（正常抽水时，只启动一台水泵，另一台为备用水泵）。真空泵抽水24小时后，第四道锚索下0.8m-1.5m左右为“干槽”，48小时后四道锚索下1.5m左右为“干槽”，72小时后仍没有下降趋势，无法满足基坑侧壁完全干作业。

为加快降水速度，在一级轻型井点下1.5m左右布设二级轻型井点，井管长度、滤水管长度、角度以及间距同一级轻型井点相同；真空泵抽水24小时后，第四道锚索下2.5m左右为“干槽”，48小时后，第四道锚索下完全干槽，降水止水效果非常明显，满足了基坑侧壁完全干作业的要求。

轻型井用于基坑降水时，要求不间断的连续抽水。在降水过程中，应派专人观测水的流量，对井点系统每天进行维护、观察，一旦发现漏气、淤塞、出水不畅或死井等情况，应及时进行处理，确保轻型井点降水效果良好。

3.6开挖降水效果

经过轻井点封闭抽水后，基坑水位降至基底以下，满足基坑开挖清槽要求，达到了预期降水效果，详见图6。

图6：轻型井点降水效果图

4.结束语

在充分考虑工程现场施工实际情况和工程地质及水文地质情况，在保证施工进度和施工难易程度的前提下，轻型井点降水法既能够疏干基坑内的滞水，又能够消除因滞水沿基坑槽壁渗流造成边坡失稳等缺陷，同时又能够有效防止基坑周边已有建筑物的不均匀沉降等问题，那个保证拟建建筑物地基基础干槽作业、基坑边坡及周围建筑物的稳定与安全，具有很好的应用前景。

轻型井点降水受降深和出水量的限制，一般只适用于较浅基坑和总涌水量较小的基坑，和管井降水相结合，对基坑局部开挖较深的部位，比如电梯井、集水坑等位置进行降水是一种很好的选择，实际应用时应结合工程条件和现场环境、地质条件等因素综合考虑使用。

参考文献

[1] JGJ 120-2012 建筑基坑支护技术规程[S].

[2] JGJ111-2016 建筑与市政工程地下水控制技术规范[S].

[3] GB 50497-2009 建筑基坑工程监测技术规范[S].

[4] 化建新，郑建国. 工程地质手册（第五版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2018.

作者简介：

金玉阳，男，1987年9月，汉族，吉林长岭，大学本科，工学学士，工程师，岩土工程方向，主要从事岩土工程设计、施工及项目管理工作