潜水地层深基坑降水施工工法

1、工艺原理

1.1 降水设计

根据地下水类型、基坑形状及含水层构造等特点，采用《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》(GB50307-1999)第8.5.8条中的“大井法”，公式如下：

Q=1.336k(2H-S)S/lg(1+R/r0)

式中：H含水层厚度或静止水位至含水层底板的距离。

      k:渗透系数，取k=50m/d；

      R:影响半径，取R=175m；

ro:基坑等效半径，ro＝η（B+L）/4

=175（m）

R—降水影响半径（m）；

S—基坑水位降深（m）取3米；

K—渗透系数（m/d）K取50m/d；

H—含水层厚度（m）H取17m；

基坑管井数量计算

N=kQ/Pε

k-安全系数 取1.1 

P-潜水泵抽水能力

ε-潜水泵工作效率 0.8

1.2 抽水试验

根据降水设计中的降水井施工进行等间距布置，先施工3-5口降水井进行抽水试验。在中间井连续不间断抽水24小时并保持水位稳定，对抽水井和观测井的水位进行测量，近似的绘制水力漏斗线。

1.3 回灌支管控制

保持井内地下水位稳定，淘汰之前使用的电子控制方式，即使用电子开关，水位达到一定高度时开启，抽至潜水泵是关闭的做法。基本原理即为抽水量=回灌水量+渗水量。在井口水管处安装三通并配置可以调节流量的阀门，在抽水初期没30min测量一次水位，记录水位下降值，抽至设计要求水位降后（一般为管底以上2米，潜水泵以上1米）处打开回灌水阀，加密观测地下水位，调节回灌水阀流量，根据地下水位波动情况调节回灌量至井内地下水位基本稳定后连续观测3d（避免由于渗水量的变化引起的井内水位变化）。在之后每天的水位观测的基础上进行微调。

2、施工工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺流程如下

降水设计—测放井位－安装钻机－钻进成孔－下井管－回填滤料－安泵试抽—抽水试验—回灌调节－正常排水—过程维护。

2.2 操作要点

2.2.1测放井位：根据明挖段深井井点平面布置图测放井位，当布设的井点受地面障碍物或施工条件的影响时，现场可作适当调整。

2.2.2安装钻机：旋挖钻机停靠稳定，钻头对准钻孔中心，保证钻杆竖直，保证钻进平稳对机体无扰动。

2.2.3下井管：管材进场后，应检查无砂管是否有损坏。下管前必须测量孔深，孔深符合设计要求后，开始下井管。用底托将井管托住，每节井管间用竹条及铁丝在空口绑扎，依次下放，直至井底。井口应高出地面0.5m，并覆盖。

2.2.4回填虑料：井管下好后，填虑料。虑料为2mm—5mm圆砾石，滤料含泥量（含石粉量）≤3%，填料时，滤料沿井管外四周均匀填入，保持连续，避免填料速度过快或不均与造成虑管偏移及滤料在孔内形成架桥现象，填至常水位标高以上2m，洗井后滤料下沉，及时补充滤料，要求实际填料量不小于95%的理论计算量，待下料完成后上面可用黄粘土回填至井口。

2.2.5安泵试抽：下管、填滤料完成后立即进行洗井，特殊情况下，成井—洗井时间间隔不能超过24小时，井管安装完成后进行安泵试抽。注意水泵电缆与管道系统在抽水过程中不被损坏，现场要在这些设备上进行标识。抽水与排水系统安装完毕，即可开始试抽水。

2.2.6降水观测

降水期间对地下水动态进行观测，并对地下水动态变化进行及时分析，当地下水位急剧变化时，及时分析原因（如水泵损坏，地下含水构筑物突然破裂漏水，区域地下水位上升等），及时采取相应处理措施。

3、劳动组织

4、材料和机具设备

4.1材料配置：

4.1.1潜水泵（满足扬程及抽水量的要求）

4.2.2回灌阀及抽水管

4.3.3 电箱（一机一闸）

4.3.4 无砂管

4.3.5 尼龙网、虑砂网

4.3.6 回填豆石滤料（含水层深度填埋）

4.2机械设备及仪器配置

4.2.1旋挖钻机（或其他钻孔设备）

4.2.2水位计：1台

5、质量控制

5.1降水井构造

井管采用无砂砼滤水管，在预制砼管鞋上放置井管，同时水位以下包缠一层60尼龙网（八层楼区段），缓缓下放。当管口与井口相差200 mm时，接上一节井管，接头处用尼龙网裹严，以免挤入泥砂淤塞井管，竖向用3—4条30 mm宽、长2—3 mm的竹条用2道铅丝固定井管。为防止上下节错位，在下管前将井管依井方向立直，吊放井管要垂直，并保持在井孔中心，为防止雨水、污水、泥砂或异物落入井中，井管要高出地面不小于20㎝，并加盖或捆绑防水雨布临时保护。井管下入后立即填入滤料。滤料应具有一定的磨圆度，滤料含泥量（包括含石粉）≤3% ，粒径4—7 mm，填砾料时，滤料沿井管外四周均匀填入，宜保持连续，要避免填料速度过快或不均造成滤管偏移及滤料在孔内架桥现象，洗井后滤料若下沉应及时补充滤料。要求实际填料量不小于95%理论计算量。

5.2钻进成孔：施工时在水位线以上直接干钻，人工清理土方，到含水层后，加入适量清水，保证钻进时不塌孔。钻进过程要保持连续，一次成孔。井颈误差不超过20mm，垂直度误差≤1%，井深满足设计井深要求。

5.3回填虑料：井管下好后，填虑料。虑料为2mm—5mm圆砾石，滤料含泥量（含石粉量）≤3%，填料时，滤料沿井管外四周均匀填入，保持连续，避免填料速度过快或不均与造成虑管偏移及滤料在孔内形成架桥现象，填至常水位标高以上2m，洗井后滤料下沉，及时补充滤料，要求实际填料量不小于95%的理论计算量，待下料完成后上面可用黄粘土回填至井口。

5.4试运行

5.4.1试运行之前，准确测定各井口和地面标高、静止水位，然后开始试运行，以检查抽水设备、抽水与排水系统能否满足降水要求。

5.4.2在降水井的成井施工阶段应边施工边抽水，即完成一口投入降水运行一口，在基坑开挖前，将基坑内地下水降到基坑底开挖面以下0.5m深。

5.4.3开始抽水时，因出水量大，为防止排水管网排水能力不足，可以间隔的逐一启动水泵，抽水开始后，逐井检查单井出水量和出水含砂率。

抽水含砂率控制：为防止因抽地下水带出底层细颗粒物质而造成地面下沉，抽出水的含砂率必须保证，粗砂含量＜1/50000，中砂含量＜1/20000，细砂含量＜1/10000。当含沙量过大，可将水泵上提，若含沙量仍然较大，重新洗井。

5.5 降水运行 

5.5.1基坑内降水应在基坑开挖前进行，做到能在基坑开挖前降低基坑内的地下水位；

5.5.2降水运行期间，现场实行24小时值班制，值班人员应认真做好各项记录，做到准确齐全。

5.5.3降水运行过程中对降水运行的记录，应及时分析整理，并提交降水运行记录。

6、安全与环境保护

6.1降水钻机在进场后进行安全检查，保证在施工过程中的安全性。

6.2施工用电保证一机一箱一闸一漏，降水井及电箱编号管理，用电线路每日检查，确保用电安全。

6.3安装水管专人指挥。

6.4钻孔的渣土及时清运，确保施工场地整洁。

6.5成井后用木板覆盖并用标牌明显标识。

6.6在施工期间应始终保持施工现场良好的排水状态，注意污水、脏水不能直接排入永久性排水渠道。同时，做好地表排水工程防止水土流失。

6.7 降水过程中应对周边管线、道路、建筑物等进行监测，如发现较大沉降应及时采取回填、注浆加固等措施。

7、工程实例

7.1 西安市小北门立交工程

7.2 西安地铁二号线TJSG-18标会展中心站

7.3 西安市五污进水总管顶管工作井

7.4 西安地铁一号线TJSG-13标长乐坡站