深基坑气动井点降水关键技术研究.pdf

2024 年第 1 期155中国高新科技CIVIL ENGINEERING|土木建筑深基坑工程是指在建筑施工过程中需要进行挖掘的深度超过一定限制（通常为 10m）的特定部位，其建造难度和风险极高。其中，地下水位较高、土壤松软易塌方、施工周期长等问题，对深基坑建设提出了更高的技术要求。因此，深基坑气动井点降水技术应运而生。该技术通过利用管道将进水口引入负压区域使其形成负压，从而达到控制地下水位的目的。这种技术虽然能够有效解决深基坑建设中的降水困难，但其核心技术气动井点降水还有很多细节需要探讨与完善。本文主要针对深基坑气动井点降水所涉及的关键技术展开探讨，旨在更好地进行气动井的设计及优化，监测井内水位以规避操作风险。1气动井点降水原理储气罐是用来储存螺旋空气压缩机装置所生产的高压气体。利用分气组合装置，把所贮存的高压气体送入已设置好的自控箱中。在井筒底部安放 1 台水气交换机，并在交换机上连接 1 条吸气管和 1 台传感器。将水气置换器安装于竖井的水中，再把进水口的单边阀门打开，使水流进水泵腔内。然后，排水系统将空气输送到泵上，在压力影响下，进水方向的单向阀门被关闭，出水方向的单向阀门被开启，从而使水从管路中流出。最后，空腔中的气体被排放出去，进水单向阀自动打开，让水重新流入空腔中。如此循环反复，最终实现了基坑水沉降的目的。2深基坑气动降水技术施工流程及要点2.1施工流程基坑井点气压降水技术的施工过程包括以下步骤：（1）进行位置测量和钻孔。（2）安装井管并进行抽水，再进行钻孔等作业。具体而言，施工人员需在基坑中挖泥浆沟（坑），并利用井机进行井孔定位和成孔。（3）在井筒中填充滤料，并对上段进行密封处理。（4）进行井洗试抽等作业，并布置相应的排水管线。（5）安装降水泵，实现整个降水过程。2.2施工要点（1）测定井的位置。井位根据设计图纸并利用全站仪进行定位。在浇注底板前，内井要在后浇区留出 10 12 个井，以确保持续的降水，并确保在基础下方 1m 的 位置。（2）埋设护管。首先使用手工挖好的泥浆槽，然后埋上 10mm 的钢护套，在套管定位时，以井心为圆心，按照护管半径来确定护管的位置。在护管到位后，用压力将护管埋深 50cm，护管的埋设应准确无误，中间点的误差不能超过5cm。（3）开钻成孔。将泥浆泵放入泥浆池中，使泥浆注入井深基坑气动井点降水关键技术研究宁雷刘贺朱淋郭强衡水中建哈院项目管理有限公司，河北 衡水 053000摘要：深基坑开挖时，由于要深入地下一段距离，因此当基坑范围很大时，会接触到不同类型的地下水。传统的排水方法很难将大量的地下水排出，从而影响基坑的稳定性、围护结构的安全，严重时还会威胁到周边建筑的安全。文章从基坑开挖时的降水措施着手，重点论述气动在基坑中的技术运用和施工方法。通过以上措施，能够有效解决基坑开挖过程中出现的排水问题，从而保证了施工的质量与安全。关键词：深基坑；气动井点降水技术；施工文献标识码：A中图分类号：TU753文章编号：2096-4137（2024）01-155-03DOI：10.13535/ki.10-1507/n.2024.01.47Research on key technologies of dewatering of pneumatic well point in foundation pitNING Lei,LIU He,ZHU Lin,GUO QiangHengshui Zhongjian Harbin Institute Project Management Co.,Ltd.,Hengshui 053000,ChinaAbstract:Deep foundation pit excavation,due to deep underground a distance,so when the scope of the foundation pit is large,it will contact with different types of groundwater.The traditional drainage method is difficult to discharge a large amount of groundwater,which affects the stability of the foundation pit,the safety of the enclosure structure,and even the safety of the surrounding buildings.Starting from the dewatering measures during the excavation of foundation pit,the paper emphatically discusses the technical application and construction method of air floating in foundation pit,which can be used as reference for similar projects.The above measures can effectively solve the drainage problems in the process of foundation pit excavation,so as to ensure the quality and safety of construction.Keywords:deep foundation pit;pneumatic well point dewatering technology;construction 2024 年第 1 期156中国高新科技土木建筑|CIVIL ENGINEERING 中，持续下钻，调整钻柱，防止钻头偏斜，在 2m 深度后提高钻速，以利于钻井。（4）下井管。在完成钻孔后，应尽快下井管，下入过程中不能撞击井壁，以免造成井壁塌方。在下管前，要选择不带砂管的无裂口管。管节和管间连接处用竹条、编织袋等材料包裹，每根管间距 20cm 左右，并用 8#铅线系好，然后用轨道上的钢丝绳把井管吊入井内。安装完毕后，井管高度应达到 20cm 或更高。（5）填滤料。在简井完成后，对管周进行充填，选择 0.2 0.5cm 的非胶质连续级配砂石，在回填过程中，要确保井眼不出现偏转，避免因两侧回填高差太大而造成井眼倾斜。距离洞口 2m 处，上方用粘土封堵，盖面采用钢制。（6）洗井。在洗井时，要注意排出的水流速度由大到小，先混后清；还可以用原来的钻机泵注入清水，即用清水换浆，再进行循环冲洗。（7）布置排水管线。沿着基坑周边布置的排水主管道是 UPVC 直径为 DE160mm，在基坑地面之下提前埋设一条输水管线，通过这条管道将雨水输送到下水道中。（8）装泵。在将水气换热器、气管、管道安装好后，将水泵降到井下。（9）降水。在降水量前，应测量每个水井的水位并做以下记录：用水泵抽干后，将抽干的水经 DN40mm 管排至主管道，再送入沉降池，经 3 次沉降后水质达标，排入市政污水管网。3气动降水井点降水设计实例分析3.1项目概况该项目位于山东省滨州市，总建筑面积约为 379279m2。由于基坑开挖面积较大，且深度达到地下 10m 左右，加之地下水资源充沛，给地基及基础施工带来了一定难度。因此，在该项目的地下工程施工过程中，为解决工期紧张、高地下水位和施工成本等问题，采用了气动降水的施工方法。3.2井点布置方案设计与方案参数本文结合山东滨州某工程实际，介绍气压式降水井设计方法。根据现场周围环境条件，结合地质调查所确定的地下水种类，从工程安全角度出发，采用 2.3m3/d 的渗透系数；通过对该工程的勘察，确定该工程长度 180m、宽度 140m、含水层厚 25m，设计水位抬升深度为 4.6m。（1）气动降水井埋设深度 H 计算：m （1）在上述公式中，变量 H1=9m 为从埋设平面至基坑底部的距离；以 h=1m 为变量，计算了基坑最大开挖面至沉降曲线最高点之间的安全距离；采用变量 i 来表征地下水的坡度，对环流型降水，变量 i 的取值为 0.1；用 L 作为变量，代表井点至基坑半径 50m 的最短距离；变量 I 表示过滤管线的长度。综合考虑其他因素，将变量 H 定为 19m。（2）降水影响半径计算：m （2）（3）基坑等效半径计算：（3）（4）基坑总涌水量计算：（4）（5）单井涌水量计算：m3/d （5）（6）井点数：在计算井点数时，需要考虑过滤器的半径 r 为 0.1m，进水部分长度 l 为 0.8m。（6）从各方面的角度来看，在该基坑中总共布置了 100 口气动降水井，根据具体情况将气动降水井的间距设定为 15m。利用泵体抽吸水，经过井点滤水管道，可将坑中的积水全部抽走。3.3测量布置井位在工程开始之前，按设计图对管井进行合理布置。按照基坑开挖的边线，将 2 列管井沿边线的外缘全部排列成一个梅花形，外管井的中心间距约为 12m，内管井的中心间距约为 10m，在负二层的基坑中，将气动降水井平均布置成间距大约 15m、深度大约 19.5m。经测量和放样后，由工作人员配合，在布设好的井点处撒灰点。3.4降水监测（1）对基坑周围进行沉降观测，一旦出现塌陷、大裂缝等情况及时采取措施，封闭基坑围护结构，防止基坑 冒水。（2）在施工过程中要对出水中的含沙量进行实时监控，一旦含沙量较大，则要采取放水措施。（3）在降水工程中，要对降水水量、水位展开观测，并绘制出水量 Q、时间图、水位降深度和时间 t 曲线，并对水位的变化进行详细分析。2024 年第 1 期157中国高新科技CIVIL ENGINEERING|土木建筑4降水效果分析4.1降水数据统计目前，对这组降水井进行了 21 天的连续监测，并从 12 个井点中抽取 21 天的地下水水位资料，如图 1 所示。上面是 12 口抽水井在 21 天内的地下水水位测量资料，现在根据这一取样资料，用统计学方法估算出地下水的平均高度：（6）在给定置信概率 1a=95%的情况下，整体地下水位用 作为平均值，用 S 作为标准偏差，用 n 作为样本量。结果表明，U 的统计量基本符合正态分布。在对数据进行分析的基础上，可以得到整体地下水位的区间估计值为9.330 9.402m。4.2沉降数据统计在基坑边坡顶设置垂直位移监测点，每隔 20m 布设 1 次。这些测点应在内侧钢条顶部刻上“十”字，且应在基坑两侧至少布置 3 个测点，并可共用水平与垂直位移测点。基坑开挖施工时，周围地面会有显著的沉降变化。根据基坑 G1 G10沉降监测点和 G11 G20沉降监测点157 天的观测数据，检测中心对沉降效果展开了评估，结果如图 2 所示。通过对 20 个观测站点 157 天的沉降资料的分析，得出G8站点的沉降最大值为 3.03mm；G3观测点沉降最小，仅为1.83mm。由此得出，地表最大沉降比累积垂直位移阈值小得多，降低沉降效果显著。5深基坑井点气动降水施工质量提升路径在成井作业中，成井事故时有发生，严重影响了降水量，因此，需采取措施提升深基坑井点气动降水施工质量。（1）针对井点施工过程中遇到的钻杆回旋阻力大、抬不起来等问题，应马上将其进行上下移动，但保持不转动。到田边进行回转并逐渐升高来保护孔壁，应使用反丝工具将钻杆逐根返出孔壁。（2）针对井点降雨过程中可能发生的点状降水量较少，井点降水量逐步减少甚至不降的现象，要从提高洗井强度、调整洗井方式、改进泵机装置等方面着手加以解决。6结语在基坑工程中进行基坑排水，不仅可以保证工程的安全性，还可以降低工程对周边建筑的影响，提高经济效益。在实际基坑降水的效果上，气动降水技术具有很好的应用 前景。作者简介：宁雷（1988-），男，河北保定人，衡水中建哈院项目管理有限公司工程师，研究方向：工程管理。参考文献1 高岩，卞晓明，郭靖，等.探究临黄海区域基坑降水施工关键技术研究 J.2020（33）：4304.2 赵小明.上海地区深基坑井点降水及土方开挖施工关键技术 J.建筑工程技术与设计，2017（10）：1106，1071.3 李敏.高层建筑深基坑降水施工技术探究 J.江西建材，2016（21）：76.（责任编辑：肖央然）图2沉降效果图图1降水井地下水水位图观测天数（d）地下水位高度（m）