輕型井點法排水施工技術

1、輕型井點法排水施工技術當水工建筑基礎深度低于地下水位時,在開挖基坑和澆筑混凝土過程中,必須不斷地利用排水實施排出基坑里的積水和滲水。按排水方式通常分為明式排水和人工降低地下水兩種。而選擇排水系統(tǒng)方案時,又必須根據(jù)工程的等級、規(guī)模、工期、基坑面積、地質情況、基坑深度、水頭大小、滲水量等因素進行設計。當坑底與地下水高差較大時,地質又屬細砂、粉細沙,在地下水的動水壓力作用下,則易產(chǎn)生滑坡、坑底會出現(xiàn)隆起擾動現(xiàn)象,給基坑開挖帶來很大困難,則應采取管井法或井點法進行基坑排水?，F(xiàn)將在流砂地區(qū)基坑開挖應用輕型井點排水施工技術作一簡介。1 輕型井點排水的特點目前,在不同的土層中有不同的“井點排水"方

2、法:電滲井點排水法用于粘性土層;噴射井點排水法與輕型井點排水法則用于沙土層,管井井點用于礫石層。這里所說的輕型井點是指與電滲、噴射、管井等各種其他井點法相區(qū)別的一種井點型式。井點排水是利用布置在坑基周圍的井點抽水后,形成相互干涉的漏斗,而達到降低水位的目的。輕型井點排水與一般排水的主要區(qū)別在于以下三點:1.1井管直徑比其他排水井管小,一般為2"，故又稱針式井點管。1.2井的間距小,一般為0.8m-1.60m。因此井的數(shù)量多。1.3 排水過程分為兩步:首先通過真空泵將夾氣的地下水抽到集水罐中,然后再由水泵將集水罐中具有一定負壓的水排走。這兩步實際是連貫起來同時進行的。這里由于真空泵的特

3、殊作用,因此掌握真空度大小對于水泵出水量及地下水位的下降值有很大的影響。真空度過大過小,均使水泵排水量減少,地下水位降低值減少。根據(jù)某工地的資料在海拔1000-1l00m地區(qū),最適宜的真空度為500mm汞柱,相當于6.75m水柱高。輕型井點排水適用于滲透系數(shù)為0.1-80m/d的流沙地區(qū),包括粉砂、細砂、中砂、粗砂地區(qū)的排水,降低水位的深度3-12m,據(jù)國家標準規(guī)定:水位降深為3-6m時采用一級(單層)井點排水,水位降深為6-9m時采用二級(雙層)井點排水,水位降深為9-12m時采用三級(三層)井點排水。其井點排水法如圖所示。推薦精選井上排水示意圖2 輕型井點排水的水文地質調查在井點排水的地段

4、,必須事先進行水文地質調查確定建筑段地層結構巖性以及了解含水層的性質、水位、水壓大小、四周補給來源及水量?？睖y深度應低于基坑下一定深度。試驗工作應取得透水性、顆粒成份、孔隙度、容重、天然含水量資料,根據(jù)上述資料計算排水量,并設計排水系統(tǒng),確定井點間距、排水級別、設備各部尺寸型號?；佑克縌(m3/h),基坑面積F(m2）,水位降深S(m)和滲透系數(shù)K(m/d)之間近似有下式關系:Q=0.004F·S·K根據(jù)Q值可選擇水泵型號(水泵排水量應比Q大)在各種流砂層中井點間距參考表1表l 流砂層中井點間距參考表3 輕型井點排水設備包括井點管、總管、聯(lián)結膠管、真空罐、真空泵(配電動

5、機)、水泵(配電動機)。3.1 井點管:直徑在流砂地層中均以2"較合適,長度7m,其中花管段(濾水段)長1.5m,管壁穿孔,孔隙率25%,外焊6縱筋6根,再纏各種濾層如棕皮、玻璃絲布、尼龍絲布或銅絲布等,其外再繞一層18號鉛絲,隙距1mm做保護層,底部以木塞堵死。3.2 總管:用以收集各井點管之來水,并將其輸送到真空罐中?？偣苤睆皆诹魃暗貙又幸?-8"較合適,每節(jié)長度3-4m,總管上按一定間距(井距)焊支管(2"),總管兩端焊接法蘭盤用以互相連接,在與真空罐相連的一段法蘭盤螺孔應做成長圓形,以利連接。3.3 聯(lián)結膠管:用于聯(lián)結井點管與總管上的支管,直徑2"

6、;(內徑)每節(jié)長推薦精選1.05m,應用埋鋼絲的耐壓膠管,用于聯(lián)結總管用的彎管,宜用6-8"的埋鋼絲膠管,以法蘭盤與總管相連。管路系統(tǒng)中的水頭損失直接影響凈吸程:H吸=二H凈吸+V2/2g+H吸損式中: V水泵進口流速(m/s)；F重力加速度(m/s2)；H吸損一吸水管內水頭損失(m)。當真空度為500mm時H吸等于6.75m,H吸損越大,則H凈吸越小。總管損失具有決定意義,管徑小,流速V加大,慣性損失也將加大。此外總管也不能過長,太長的H吸損也加大,根據(jù)流量大小,一臺真空泵可擔負80-150m總管長的抽吸真空,相當于300-600m2基坑的范圍。3.4 真空罐:用以收集總管輸入的夾

7、氣地下水,其頂端與真空泵聯(lián)接,將氣體排出,下端與水泵聯(lián)接用于排水,真空泵體積應在1.5m3以上,以便有一定量的水氣調節(jié)余地,其直徑1.2m,高度1.6m,用4mm鋼板焊接而成。側面裝玻璃管水位計,用其觀測罐中水位。3.5 水泵:在流砂地層中選6"離心泵,自吸式泵或往復式活塞泵均可滿足排水要求。水泵與電動機要求用聯(lián)軸器聯(lián)結。3.6 真空泵:采用水環(huán)式真空泵最合適,國產(chǎn)PMK-2型排氣量6-252m3/h,配10KW電動機,PMK-3排氣量60-690m3/h,配28KW電動機。兩種真空泵的最大真空度為685mm汞柱,一臺PMK-2型真空泵可擔負80-160m長總管抽吸任務,水環(huán)真空泵在

8、運轉前應該注一定量清水,以便產(chǎn)生水封。真空泵由泵殼(鑄鐵)、泵軸、葉片、軸承等部分組成,泵體上有四個孔管與外界相通,這四個孔管分別為吸氣管、排氣管、水環(huán)孔及放水孔。其中吸氣孔管與真空罐頂排氣管相連,排氣孔管與大氣相通,水環(huán)孔與水泵排氣孔相通,放水孔一般不開,當需要將真空泵中的水倒出時使用。真空泵的葉片為5mm厚的鋼板片,輻向鑲焊在軸上,由于焊接不牢,容易松動,損壞泵體,因此使用時防止用力敲擊泵軸,以免使葉片脫落。4 輕型井點管的沖設及管路安裝形式及安裝高程井點管的沖設用沖槍沖孔后安放,亦可與沖槍同時下人,井管周圍,可不填反濾。下人后管口應與總管上的支管口水平,50根井管在10h可沖設完畢。沖設

9、井點前,應先裝總管,總管沿抽水水流方向應有0.25-0.5%的上仰坡度,集水總管的接頭用法蘭盤聯(lián)結時應墊橡皮墊防止漏氣?？偣苎b好后,即在其支管口相應部位沖設井點,井管與支管相距60cm,各井點應沖成一條直線,管口等高,以便安裝膠管。井點管推薦精選(總管)布置形式根據(jù)基坑形狀及施工條件有下列三種:1.線形,2.環(huán)形,3.U形。基坑寬度3-4m寬的溝用線形單排,4-6m寬用雙排線形,寬度較大的基坑泵用環(huán)形(矩形、梯形、圓形)布置,受到前段已修好建筑物聯(lián)結段的限制時,采用開口的環(huán)形即U形。開口處應向已有建筑物中套進一部分,當開口邊長之半量R時(影響半徑),U型布置是允許的。U形布置時,抽水機組應擺在

10、總管中間, 使總管對流沙地區(qū)R值在60-l00m之間。布置井點時,應盡量縮小井點包圍面積,以增加降深度?？偣茉诃h(huán)形和U形布置時,必須使各個邊的總管擺在同一平面內,降低成層土中的地下水位時,應盡可能將濾水管段埋設在透水性較好的土層中。在沖設井點同時,應在各部位同時沖設水位觀測井。如要求增加降水深度,可考慮布置雙層(二級)或三層(三級)井點。井點拔出時,需用長棍撬起。沖設井點用沖槍,長7.5m,直徑1.5",無縫鋼管,沖頭長23cm,沖嘴1",焊接頂部帶倒刺彎頭與高壓膠管聯(lián)結。沖設時立人字架或三角架。安裝抽水機組的高程:應盡量降低安裝高程,建議裝在原始地下水位以上30-50cm

11、,以增加吸程,防止停機時水淹。井管的花管部分在抽水過程中應始終位于最低水面以下,以防漏氣。5 井點排水設備運轉程序安裝完畢后,經(jīng)檢查無誤即可開機抽水。開機順序是先打開排氣閥,接著開真空泵,待真空罐水位計中水位上升到中間時再開水泵,水泵運轉前可不預先灌注水,將進水閘閥打開即可。真空泵在運轉前應在進水口灌注清水,以便在水泵中尚無水時產(chǎn)生水封。停機時,先關真空泵接著關水泵及閘閥。倒機時,先關1號機組中的排氣閥門,打開2號機排氣閥,開2號機真空泵,關1號機真空泵,開2號機水泵及進水閘閥,關1號機水泵及進水閘閥。6 真空度與排水量的調正在抽水過程中,罐內真空度始終穩(wěn)定在一個數(shù)值上,如真空度小則開大排氣閥

12、,仍不能達到預計適宜真空度值時,說明管路系統(tǒng)漏氣,查出并用軟皂涂抹堵塞。如果真空值過大產(chǎn)生倒吸時,可關小排氣閥門,直到預計適宜真空度。真空度是由裝在罐頂?shù)恼婵毡碜x出,在未抽真空前,指針在“0"值,抽真空后指針逐步上升到預定值(汞柱mm數(shù))。當真空度調到適當值時,觀察真空罐水位計,并調正水泵進入閘閥,控制流量,應使水位計中水位始終保持在玻璃管中間部位。當水位上升時開大水泵閘閥,水位下降時關小水泵閘閥。開機后即在地下水位觀測管中測量地下水水位,當管中水位降到設外坑底高程以下時,即可開挖,邊坡直立在淺基中也是可以的。開機后不能中途停車,遇故障應倒機推薦精選,并即刻檢查。7 實例某排水涵洞工

13、程為雙排鋼筋混凝土箱形3.5×1.9(寬×高)m,洞身長79m,底板基礎凈寬8.3m。全部工程都在地下水位以下,地基為粉細砂,滲透系數(shù)20m/晝夜?；痈浇幱诠喔惹B透水包圍之中,施工時先采取明挖施工,發(fā)生大量涌砂垮坡,無法施工;如采用管井法排水,井內水很快被抽干,水泵經(jīng)常中斷運行,既不經(jīng)濟,效果又差。后采用一級輕型淺井點排水后,成功地完成基坑開挖和混凝土澆筑。但因基坑總長達100余米,一套井點設備不可能一伏包圍完,所以采用分段施工法施工,每分段長20m左右,基坑寬16-17m,接近方形,井點布置成環(huán)形或U形。施工設備:PMK-2型真空泵2臺,6B-18型水泵2臺,自制真

14、空罐一個(直徑1.2m,高1.6m,用4mm鋼板焊成)。該工程海拔高1000-1l00m,真空高度500mm汞柱,相當于水柱高6.75m?？偣苤睆?"時,每節(jié)長3.5m,共24節(jié),每節(jié)總管上焊三根支管,支管間距(即井距)為1.2m。每節(jié)總管兩端焊裝法蘭盤,互相聯(lián)結時墊以橡皮塾圈防止漏氣。聯(lián)接膠管2"。井管直徑2.5",每根長7m,花管1.5m,花管繞雙層90目銅絲布,共計68根,井管外圍未填反濾料,濾水情況良好。施工過程中,保持集水箱內真空度為60-80kPa,相當于吸水高度6-8m,扣除各種損失,地下水下降深度為4-5m,可以滿足該工程的施工要求。后檢查,總管、

15、真空罐及井管中均未發(fā)現(xiàn)淤砂現(xiàn)象。井點管采用沖樁法施工。沖樁設備為4BA-8型離心泵一臺,配套28KW電動機,耐壓膠管2",長數(shù)10m,沖槍結構如前所述。沖一根7m深的井管需5-10min。總管布置時應嚴格測設,使各邊的總管擺在同一個平面內,并使整個平面向集水罐0.25-0.5%的上仰坡度,支膠管應平支,不使下垂而產(chǎn)生憋氣現(xiàn)象。水泵等排水設備安裝在原始地下水位以下30cm,避免太高或太低。施工中由于條件所限,水泵、真空泵、電動機均為皮帶傳動,皮帶長時間工作易斷,應.改用聯(lián)軸器。按上述施工方法實施,達到了預期效果,保證工程的順利施工。8 施工中應注意的幾個問題8.1 真空泵的吸水高度(H真)與不同地區(qū)海拔高度有關,應符合下列關系:H'真=H真-10+H地式中:H地不同海拔的大氣壓力水頭(m),10為當水泵地點海拔為零時的大氣壓水頭為10.33時選用的近似值。H真是水泵最大吸水高度(出廠性能表上查)。H真為不同海拔的允許真空吸水高度。選用真空泵時應進行必要驗算。如水泵安裝高程過高推薦精選,水泵吸不上水,或發(fā)生噪音、振動、效率降低等現(xiàn)象。同時要考慮工地施工水泵的備用量。8.2 當要求地下水位降低的深度超過68m時,分層控制超過三層時,基坑內管道太多,妨礙交通影響施工;且當上層井點發(fā)生故障時,會造成地下水位