浅析射流真空轻型井点降水技术应用.pdf

浅析射流真空轻型井点降水技术应用 、 A p p l i c a t i o n o fP r e c i p i t a t i o nT e c h n o l o g yo fJ e tV a c u u m W e l lP o i n t 赵成 ( 云南中铁房地产开发有限公司，昆明6 5 0 2 1 7 ) Z H A OC h e n g ( Y u n n a n C h i n a R a i l w a y R e a l E s t a t e D e v e l o p m e n t C o L t d ，K u n m i n g6 5 0 2 1 7 ，C h i n a ) 【摘要】针对高层建筑的深基础或地下建、构筑物在地下水位以下的含水层中施工时，深基坑的开挖常遇到地下水 涌入或较严重流砂的障碍，提出了采取射流真空轻型井点降水技术。实践表明了该技术的可行性，可以推广。 【A b s t r a c t T h e d e e p f o u n d a t i o n o f h i g h - r i s e b u i l d i n g s o r u n d e r g r o u n d c o n s t n m t i o n , b u i l d i n g c o n s t r u c t i o n i n t h e u n d e r g r o u n d w a t e r l e v e l i n t h e a q u i f e r , t h e e x c a v a t i o n o f t h e d e e p f o u n d a t i o n p i t i s o f t e n e n c o u n t e r e d g r o u n d w a t e r i n f l u x o r s e r i o u ss a n d b a r r i e r s ，t a k i n g j e t v a c u u m w e l l p o i n t d e w a t e r i n g t e c h n o l o g y T h e f e a s i b i l i t y o f t h e t e c h n i q u e i s d e m o n s t r a t e d f r o m t h e p r a c t i c e ，w h i c h c a n e f f e c t i v e l y p r o m o t e t h e t e c h n i q u e 【关键词】井点降水；射流方式；基坑降水 【K e y w o r d s w e l l p o i n t d e w a t e r i n g ；j e t ；d e w a t e r i n g o f f o u n d a t i o n p i t 【中图分类号】T U 4 6 + 3【文献标志码】B【文章编号】1 0 0 7 9 4 6 7 ( 2 0 1 3 ) 0 8 0 0 7 2 - 0 3 由于射流真空井点降水主机抽吸真空的能力近于大气 压，在降水深度、止水作用、改变土体内部物理结构，保障基坑 周围构筑物、地下管线和道路安全方面都有其显著的特色，使 真空井点降水技术在基坑工程施工中更具实用性。 1 真空井点降水施工原理 该设备由离心泵、射流器和汽水分离箱、输送管道等部件 组成。工作水箱加满水后，离心泵将工作水压送至射流器，经 导流管后进入喷嘴高速喷出，混合后在缩管内形成高真空，真 空高达1 0 1 2 k I a 因负压的吸引作用，地下水、气经滤管、井 【作者简介】赵成( 1 9 7 7 。) 。男，云南昆明人，工程师，从事房屋建筑 研究。( 电子信箱) b o d o l w l2 6 c o m 。 管、总管进 水箱，在敞开式水箱内进行水、气分离，地下水在 箱体溢水口溢出，循环往复，完成降水过程，随着水的抽出，使 井中形成o 喷压( 以大气压作为零点) ，从而在土体中产生一 个压差，空隙水压力向井点区转移，同时地基中水分流向井中 并被抽走。随着这过程的发展，土体被挤密，从而达到强度 增加的目的。 由于大气压强的原因，在平原地区一级最大降深为9 5 1 0 m ，在高原地区级最大降深为7 8 m ，据水文地质状况不 同，单机控制基坑延长米6 0 l O O m ，若实施二级或三级降水 止水，平原地区每级降深可达8 m 。高原地区每一级降深可 达6 m 。当基坑开挖到地下水位时，土体中的地下水渗流形成 的动水力会对土体边坡的稳定性构成威胁。真空井点降水原 理为地下水在真空轻型井点主机产生的真空力的作用下由下 万方数据 至上沿静管提升，基坑内的地下水渗流方向则朝下，动水力方 向与重力一致，这种渗流方向增加了土体颗粒压力，提高了土 体的密实度，出现了良好的渗流固结效果，有利于边坡稳定。 在井点周围的土被大气压力所稳定，真空井点群井构成沿边 坡走向的真空连续墙，阻I 匕侧向渗流趋向基坑，消除了边坡的 渗流侧压力，这就增加了土层特别是软土的有效应力和抗剪 强度。真空井点降水止水适用于抽吸土层中潜水、孔隙水及承 压水等；适用于抽吸渗透系数为0 0 18 0 m d 范围的土体中 的水；能够抽吸出土体中的自由水、毛细水和软土质的弱结合 水。 2 真空井点降水施工技术 2 1 井点管埋设 根据井点降水设计方案，测量放线确定井点位置。将简易 井架移到井点位置，机动钻孔，成孔直径为1 3 0 r a m ，保证管壁 与井点管之间有一定间隙，以便于填充砂石，成孔深度比滤管 设计安置深度低5 0 0 r a m 以上，填充砾石。成孔管上下移动时 保持垂直，这样才能使井点降水井壁保持垂直。若在凿孔时遇 到较大的石块和砖块，会出现倾斜现象，此时成孔的直径尽量 保持上下致。成孔后，通过单滑轮，用绳索拉起井点管插入， 井点管的上端应用木塞塞住，以防砂石或其他杂物进入，并在 井点管与孔壁之间填灌砂石滤层。该砂石滤层的填充质量直 接影响轻型井点降水的效果，应注意以下几点： 1 ) 砾石必须采用瓜米石，以防止堵塞滤管的网眼。 2 ) 滤管应放置在井孔的中间，砂石滤层的厚度为4 5 r a m 之间，以提高透水性，并防止土粒渗入滤管堵塞滤管的网眼。 填砾石厚度要均匀，速度要快，填充中途不得中断，以防孔壁 塌土。 3 ) 砾石层的填充高度为自然地面下1 0 m ，必须填至原地 下水位线以上，以保证土层水流上下畅通。 4 ) 井点填充砾石后，井口以下1 0 m 用黏土封口压实，防 止漏气而降低降水效果。 2 2 冲洗井管及其管路安装 通过采用胶管插入井点管底部进行注水清洗，直到流出 清水为止。应逐根进行清洗，避免出现“死井”。管路安装首先 沿井点管线外侧，铺设集水毛管，并用胶垫螺栓把干管连接起 来，主干管连接降水主机，然后拔掉井点管上端的木塞，用胶 基础工程设计I E 呻i r , , , r i n Sn i 一矿埔W o 嵋耐I 管与主管连接好，再用管卡上紧，防止管路不严漏气而降低整 个管路的真空度。主管路的流水坡度按坡向泵房5 的坡度并 用砖将主干管垫好，并作好冬季降水防冻保温。 2 3 检查管路 检查集水干管与井点管连接的胶管的各个接头在试抽水 时是否有漏气现象，发现这种情况应重新连接或用油腻子堵 塞，重新拧紧法兰盘螺栓和胶管的管卡，直至不漏气为止。在 正式运转抽水之前必须进行试抽，以检查抽水设备运转是否 正常，管路是否存在漏气现象。为了观测降水深度及对周边建 筑物的影响，在基坑中心设置个观测井点并在基坑外2 m 设 置2 个观测井以便于通过观测井点测量水位，并描绘出降水 曲线。在试抽时，应检查整个管网的真空度，应达到9 3 3 k P a ， 方可进行正式投人抽水。 2 4 抽水施工 轻型井点管网全部安装完毕后进行试抽。当抽水设备运 转切正常后，整个抽水管路无漏气现象，可以投入正常抽水 作业。开机后个星期后将形成地下降水漏斗，并趋向稳定， 土力- - I - 程可在降水1 0 d 后开挖。 3 工程实例 某项目A 1 栋住宅为2 l 层全剪力墙结构建筑物，位于某 地区，西靠江，基坑周边既有建筑物皆为浅基础。建筑共设置 地下室l 层，基坑开挖深度一6 5 m 。场区内地下水位稳定埋深 为0 9 3 7 5 m ，在部分地段因有生活用水渗入，导致稳定水位 埋深过高，实际稳定水位埋深应在3 0 m 以下。地下水对混凝 土无侵蚀性。主要含水层l 、2 层的渗透系数为2 9 6 5 6 m d 。 该基坑设计挖深- 6 5 0 m ，设计使用真空井点降水的深度为 7 5 0 m ，即正负零标高以下- 8 0 m 。 3 1 基坑涌水量计算 1 ) 涌水量计算 Q = 1 3 6 6 K x ( 2 H S ) s 】g ( 1 十足r o ) 】。 式中，Q 为涌水量；K 为渗透系数，2 9 6 5 6 m d ；哟潜水层厚度， 2 6 4 0 m ；S 为基坑水位降深，2 5 5 5 m ；R 为降水影响半径 9 1 2 3 9 m ，r o 为基坑等效半径，1 9 5 4 3 m ；F 为基坑面 积。12 0 0 m 2 。 计算Q l = 68 9 7 2 3 m S d ，显然6 8 9 7 2 3m 3 d 的涌水量计算结 果应用于工程实践是失群睦敞据。将潜水层厚度脚月罪邕的2 ，趣。 7 3 万方数据 k 为影响地基承载力地下水位的最大影响深度。Z = = = B 4 ，B 为建筑物的宽度，3 6 6 m ，Z = = = H - - 9 1 5 m ，计算Q 产2 1 6 1 m 3 d 。 3 2 真空井点布置与设备选用 本工程拟在坡顶线外侧O 5 l m 处布置真空井点9 6 个， 真空井点沿基坑形状封闭埋设。真空井点的孔径R = 1 3 0 m m ， 孔深h = 8 5 m ，孔距D = I 2 m ，井点管长厶- - 7 5 m ，滤水管长 L - F - 1 m ，设计边坡处降水止水深度1 - 1 = 7 5 m ，即正负零标高 - 8 0 m 。本工程选用2 套真空轻型井点系统，每套主机系统带 动3 3 个井点群孔排水，每套真空井点排水系统控制基坑延长 米为4 2 m 。 3 3 实施效果 两套真空井点设备的排水能力为2 0 0 0 m 3 d 。两套真空井 点设备的运行建立起的真空连续墙阻止基坑外地下水从基坑 边坡渗 ，起到止水作用，设计基坑坡底线处的止水深度月三 7 5 0 m 。通过两套真空并点设备的主动降水止水，基坑内的土 体始终在含水量较低状态下，改善了施工场地的环境。真空井 点抽水过程是缓慢地，降水速度可控的过程，其影响半径小， 可避免因地下水位陡降产生不均匀沉降造成的基坑周围建筑 物、道路和地下管线的危险性，可避免邻近建筑物产生裂缝或 下陷。使用两套真空井点降水设备后，可以根本避免粉细砂层 位可能出现的流砂现象。饱和圆砾土层地下水丰富，土质松， 易滑塌，但是当圆砾层位中的地下水经真空井点降水设备排 水后，圆砾土中的胶结物可使其层位稳定，土质坚硬。真空井 点抽出的地下水为清水，对：E 水管网无污染又可为施工 场地提供供水水源；抽出清水可避免抽水过程因固体物质流 失而造成的地表不均匀沉降的危险性。 l 号真 4 结语 7 4 图1 真空井点降水止水布置平面示意图 通过工程实践表明，仅以降水的单项指标真空井点降水 止水方法与大口径、管井井点相比较，其收费标准略高，但大 口径、管井井点在工程中只体现降水的作用，真空井点设备即 降水又可止水，其止水效果可取代其他方法的止水帷幕，若从 降水和I 匕水的综合费用看，直接经济效益明显。同时使用真空 井点降水止水方法具有稳定边坡，可省去大量支撑材料的效 益。防止流砂及软弱土流变现象的发生，消除工程施工隐患， 确保施工安全。邻近建筑物和道路可以