论文部分内容阅读
中图分类号：C35文献标识码： A
1引言
在沿海、大江、大河的中下游或湖泊附近地区，地表下理有深厚的第四纪覆盖层，其地面浅层主要为松软的粘土、淤泥、淤泥质土、粉砂等或互夹层，这类土的主要特性是凝聚力小，含水量高，颗粒与颗粒之间联接强度小、透水性大，在地下水渗透力的作用下容易引起土的渗透变形—液化流动，当建筑物的基底高程低于地下水位时，基坑开挖中流砂和管涌现象十分普遍，基底土方边挖边涨，挖不及涨，边坡边挖边塌。因此基坑开挖必须采取降水措施。
2轻型井点降水的方案选择
基坑降水的方法很多，有轻型井点降水、喷射井点降水、电渗井点降水、管井降水及深井降水等。降水方案的选择主要是根据土质的渗透系数，一般渗透系数大于10m/d时采用管井降水方法；渗透系数在0.1～10m/d时宜采用轻型井点降水法；渗透系数小于0.1m/d时宜用电渗排水法。对于苏州沿江地区来讲，土质的渗透系数比较适用轻型井点降水，用此方法降水是切实可行的好方法。从技术、经济上比较，采用轻型井点降水具有施工简便、操作易于掌握、设备简单、使用对经济等优点。
轻型井点降水的施工设计与基坑大小、含水层的渗透系数以及基坑的安全和降水深度有关。影响渗水量的关键是土的渗透系数，渗透系数可按地质报告提供数据，无地质报告可参考经验数值可从表1查用。
2轻型井点设备
轻型井点的设备主要有井点管、滤管、集水总管、抽水设备等。井点管为直径38mm或51mm，长为5－7m的无缝钢管，上端用弯联管与总管相联，弯联管用橡胶软管或用透明塑料软管。总管为直径100～127mm的无缝钢管，每段长4m，其上装有与井点管联接的短接头，间距0.8或1.2m。井点管下端为滤管，通常采用长1.0～1.2m，直径38mm或51mm的无缝钢管，管壁钻有直径为12～19mm的呈星棋状排列的滤孔，滤孔面积为滤管表面积的20%～25%，滤管外包有有两层孔径不同滤网，滤管底部均用螺丝套管封闭，以防止泥砂吸入管内。抽水设备由直空泵、离心泵、集水箱等结成。
表1土层渗透系K的经验值
土质名称 K（m/d） 土质名称 K（m/d）
高液限粘土 ＜0.001 砂 细 1～5
粘土质砂 0.001～0.05 中 5～20
含砂低液限粘土 0.05～0.1 粗 20～50
含砂低液限粉土 0.1～0.5 砾类土 50～150
低液限粘土 0.25～0.05 卵石 100～500
粉质砂土 0.5～1.00 漂石（无砂质填充） 500～1000
3轻型井点布置及及计算
井点布置以有效地降低地下水、有利于施工运行为前提。应根据基坑大小与深度、土质、地下水位高低与流向、降水深度要求等确定。
3.1平面布置
平面布置根据基坑形状来确定，当沟槽宽度小于6m，可采用单排线状井点，布置于地下水流的上游一侧；如宽度大于6m或土质不良，则用双排线状井点；面积较大的基坑宜用环状井点。井点管距基坑边一般1m左右。
3.2高程布置
井点降水深度H
H≥H1＋△h＋iL＋l
式中H－井点管的埋置深度（m）；
H1－井点管埋设面至基坑底面的距离（m）；
△h－降水后地下水位至基坑底面的安全距离，一般取0.5～1m；
L－井点管中心至基坑中心的水平距离（m）；
i－降水曲线坡度，双排或环状井点为1/10，单排为1/4～1/5；
L－滤管长度（m）
井点管标准长度一般为6m，如计算出的H值大于6m，可降低井点的埋置面，将埋置面布置在接近地下水位线（事先挖槽）。使降水深度增加。当一级降水达不到降水深度时，可采用二级井点。井点管露出地面长度一般为0.2m。
3.3井点计算
计算涌水量Q：
Q=1.366K（2H0－S）S/lgR－lgX0
式中：Q－井点系统总涌水量（m3/d）；
K－渗透系数（m/d）；
H0－含水层有效带深度（m）；
R－抽水影响半径，R＝1.95S√H0K（m）；
S－水位降低值（m）；
X0－基坑假想半径（m）；
单根井点管最大出水量q：
q＝65πdlK1/3
式中：q－井点管最大出水量（m3/d）；
d－滤管直径（m）；
l－滤管长度（m）；
井点管数量n：
n＝Q/0.8q
井点间距D（m）
D＝L/n
实际采用的井点管间距应与总管上接頭尺寸相适应。即采用0.8、1.2、1.6或2.0m。
4轻型井点轻型井点系统安装与运用
4.1井点系统安装
井点系统的安装程序是：先放总管，再埋设井点管，用弯联管将井点管与总管接通，然后进行抽水设备的安装与调试。
井点管埋设采用水冲法，它分为冲孔与埋管两个过程。冲孔时，先用起重设备将直径70mm的冲管吊起并插在井点的位置上，然后开动高压水泵，将土冲松，冲孔时将冲管垂直插入土中，并作上下左右摆动，以加剧土体松动，边冲边沉。冲孔深度大于井点管埋深0．5m，以防止冲管拨出后部分土砂粒沉于孔底而影响井点管的埋深。
井孔冲孔后，立即拔出冲管，插入井点管，并在井点管与孔壁之间迅速填灌砂滤层，以防孔壁坍塌，填砂至滤管顶1．5m以上，以保证水流畅通。井点填砂后，用粘土封口，以防漏气。
4.2井点系统的使用与拆除
（1）井点系统安装完毕后，进气试抽，以检查系统有无漏气，开始抽水后一般不能停抽，因为时抽时停易引起井点管滤网堵塞。
（2）井点系统运行后要求连续工作，施工电源为双电源，且二者能互相切换。
（3）主体工程施工完成并进行土方回填后，拆除井点系统，借助倒链，拔出井点管，所留孔洞用砂土填实。
5工程实例
太仓新区娄江路污水管工程，原地面标高▽2.5m，地质情况为：高程▽1.0以上为粘土，▽1.0～▽-4.8为粉砂土，渗透系数K＝2.16m/d，▽-4.8以下为淤泥质亚粘土，渗透系数K＝0.03m/d，因渗透很小，为不透水层。地下水位标高为▽1.5m。沟槽底标高▽-2.0～▽-3.0，平均开挖深度为5.0m。沟槽底宽2.6m，开挖放坡为1：0.5，上口宽7.6m，拟在两沟槽边1m外布置双排线状井点，井点管长5m，滤水管长1m，管径3.8cm。根据污水管两井之间距离为50m,两井之间为一施工区域，取沟槽长60m作为计算段进行井点计算。
根据公式计算：
井点埋深：H＝5+0.5+0.1×4.8+1＝6.98m。
总渗水量：Q＝1.366×2.16×（2×6.3-4.5）×4.5/（lg32.4-lg18.93）＝461m3
单管流量：q＝65×3.14×0.038×1×2.161/3＝10.03 m3
井点最少数量：n＝461/（0.8×10.03）＝58根
井点最大间距：D＝120/58=2.06m
根据以上计算，井点埋深大于标准井点管长度6m，根据地下水位标高及上层1.5m为粘土，土质较好，故在两侧先挖1.2m深的槽，再插井点管，这样保证了管底埋深，管口露出地面22cm，满足使用要求。井点最大间距为2.06m，考虑沟槽开挖连续性，两端头不设井点管，加上井点管堵塞等不利因素及井点管标准间距，采用管距1.6m。沟槽开挖及井点布置见附图。
现场井点安装使用后，井点降水效果很好，沟槽底有着明显的排水后的“干燥”现象，小雨情况下槽底无积水。但在轻型井点系统的工作过程中，存在着井点系统局部排水量低、井点出水间断、不稳定和因施工操作不当而使井点不起作用等现象，现将其原因分析如下：
(1)由于工程全长2km，沿线土层有变化，在设计计算时，井点管根数与间距均按假设为均质粉砂土层计算结果确定，而实际地质较复杂，局部含水层为亚粘土或粉砂层与亚粘土互层，K值小于设计取定Ｋ值时，影响到井点系统的总排水量，因此，出现井点系统的出水量差异。
(2)在轻型井点施工中，因施工操作不当而造成井点系统出水量间断或失去排水作用的原因有以下三种：
①井点管冲孔内滤料回填土不符合要求，有极个别的井点管甚至有不回填滤料的现象，因泥沙堵塞过滤器而使井点管不能吸水。
②冲孔封口不严，使井点系统真空度降低，主要填筑封口土料没有用粘性土，封口土层厚度小于1m而造成。
③滤管外滤层绑扎不牢，在井点管冲沉中脱落，造成堵塞。
6结束语
基坑降水工作直接影响工程的安全及工期，若井点布置合理，运行、管理措施得力，可以确保工程施工达到事半功倍的效果。实践证明，在苏州沿江地区，对于细砂、粉砂层的地层，采用轻型井点降水是一种好方法。
1引言
在沿海、大江、大河的中下游或湖泊附近地区，地表下理有深厚的第四纪覆盖层，其地面浅层主要为松软的粘土、淤泥、淤泥质土、粉砂等或互夹层，这类土的主要特性是凝聚力小，含水量高，颗粒与颗粒之间联接强度小、透水性大，在地下水渗透力的作用下容易引起土的渗透变形—液化流动，当建筑物的基底高程低于地下水位时，基坑开挖中流砂和管涌现象十分普遍，基底土方边挖边涨，挖不及涨，边坡边挖边塌。因此基坑开挖必须采取降水措施。
2轻型井点降水的方案选择
基坑降水的方法很多，有轻型井点降水、喷射井点降水、电渗井点降水、管井降水及深井降水等。降水方案的选择主要是根据土质的渗透系数，一般渗透系数大于10m/d时采用管井降水方法；渗透系数在0.1～10m/d时宜采用轻型井点降水法；渗透系数小于0.1m/d时宜用电渗排水法。对于苏州沿江地区来讲，土质的渗透系数比较适用轻型井点降水，用此方法降水是切实可行的好方法。从技术、经济上比较，采用轻型井点降水具有施工简便、操作易于掌握、设备简单、使用对经济等优点。
轻型井点降水的施工设计与基坑大小、含水层的渗透系数以及基坑的安全和降水深度有关。影响渗水量的关键是土的渗透系数，渗透系数可按地质报告提供数据，无地质报告可参考经验数值可从表1查用。
2轻型井点设备
轻型井点的设备主要有井点管、滤管、集水总管、抽水设备等。井点管为直径38mm或51mm，长为5－7m的无缝钢管，上端用弯联管与总管相联，弯联管用橡胶软管或用透明塑料软管。总管为直径100～127mm的无缝钢管，每段长4m，其上装有与井点管联接的短接头，间距0.8或1.2m。井点管下端为滤管，通常采用长1.0～1.2m，直径38mm或51mm的无缝钢管，管壁钻有直径为12～19mm的呈星棋状排列的滤孔，滤孔面积为滤管表面积的20%～25%，滤管外包有有两层孔径不同滤网，滤管底部均用螺丝套管封闭，以防止泥砂吸入管内。抽水设备由直空泵、离心泵、集水箱等结成。
表1土层渗透系K的经验值
土质名称 K（m/d） 土质名称 K（m/d）
高液限粘土 ＜0.001 砂 细 1～5
粘土质砂 0.001～0.05 中 5～20
含砂低液限粘土 0.05～0.1 粗 20～50
含砂低液限粉土 0.1～0.5 砾类土 50～150
低液限粘土 0.25～0.05 卵石 100～500
粉质砂土 0.5～1.00 漂石（无砂质填充） 500～1000
3轻型井点布置及及计算
井点布置以有效地降低地下水、有利于施工运行为前提。应根据基坑大小与深度、土质、地下水位高低与流向、降水深度要求等确定。
3.1平面布置
平面布置根据基坑形状来确定，当沟槽宽度小于6m，可采用单排线状井点，布置于地下水流的上游一侧；如宽度大于6m或土质不良，则用双排线状井点；面积较大的基坑宜用环状井点。井点管距基坑边一般1m左右。
3.2高程布置
井点降水深度H
H≥H1＋△h＋iL＋l
式中H－井点管的埋置深度（m）；
H1－井点管埋设面至基坑底面的距离（m）；
△h－降水后地下水位至基坑底面的安全距离，一般取0.5～1m；
L－井点管中心至基坑中心的水平距离（m）；
i－降水曲线坡度，双排或环状井点为1/10，单排为1/4～1/5；
L－滤管长度（m）
井点管标准长度一般为6m，如计算出的H值大于6m，可降低井点的埋置面，将埋置面布置在接近地下水位线（事先挖槽）。使降水深度增加。当一级降水达不到降水深度时，可采用二级井点。井点管露出地面长度一般为0.2m。
3.3井点计算
计算涌水量Q：
Q=1.366K（2H0－S）S/lgR－lgX0
式中：Q－井点系统总涌水量（m3/d）；
K－渗透系数（m/d）；
H0－含水层有效带深度（m）；
R－抽水影响半径，R＝1.95S√H0K（m）；
S－水位降低值（m）；
X0－基坑假想半径（m）；
单根井点管最大出水量q：
q＝65πdlK1/3
式中：q－井点管最大出水量（m3/d）；
d－滤管直径（m）；
l－滤管长度（m）；
井点管数量n：
n＝Q/0.8q
井点间距D（m）
D＝L/n
实际采用的井点管间距应与总管上接頭尺寸相适应。即采用0.8、1.2、1.6或2.0m。
4轻型井点轻型井点系统安装与运用
4.1井点系统安装
井点系统的安装程序是：先放总管，再埋设井点管，用弯联管将井点管与总管接通，然后进行抽水设备的安装与调试。
井点管埋设采用水冲法，它分为冲孔与埋管两个过程。冲孔时，先用起重设备将直径70mm的冲管吊起并插在井点的位置上，然后开动高压水泵，将土冲松，冲孔时将冲管垂直插入土中，并作上下左右摆动，以加剧土体松动，边冲边沉。冲孔深度大于井点管埋深0．5m，以防止冲管拨出后部分土砂粒沉于孔底而影响井点管的埋深。
井孔冲孔后，立即拔出冲管，插入井点管，并在井点管与孔壁之间迅速填灌砂滤层，以防孔壁坍塌，填砂至滤管顶1．5m以上，以保证水流畅通。井点填砂后，用粘土封口，以防漏气。
4.2井点系统的使用与拆除
（1）井点系统安装完毕后，进气试抽，以检查系统有无漏气，开始抽水后一般不能停抽，因为时抽时停易引起井点管滤网堵塞。
（2）井点系统运行后要求连续工作，施工电源为双电源，且二者能互相切换。
（3）主体工程施工完成并进行土方回填后，拆除井点系统，借助倒链，拔出井点管，所留孔洞用砂土填实。
5工程实例
太仓新区娄江路污水管工程，原地面标高▽2.5m，地质情况为：高程▽1.0以上为粘土，▽1.0～▽-4.8为粉砂土，渗透系数K＝2.16m/d，▽-4.8以下为淤泥质亚粘土，渗透系数K＝0.03m/d，因渗透很小，为不透水层。地下水位标高为▽1.5m。沟槽底标高▽-2.0～▽-3.0，平均开挖深度为5.0m。沟槽底宽2.6m，开挖放坡为1：0.5，上口宽7.6m，拟在两沟槽边1m外布置双排线状井点，井点管长5m，滤水管长1m，管径3.8cm。根据污水管两井之间距离为50m,两井之间为一施工区域，取沟槽长60m作为计算段进行井点计算。
根据公式计算：
井点埋深：H＝5+0.5+0.1×4.8+1＝6.98m。
总渗水量：Q＝1.366×2.16×（2×6.3-4.5）×4.5/（lg32.4-lg18.93）＝461m3
单管流量：q＝65×3.14×0.038×1×2.161/3＝10.03 m3
井点最少数量：n＝461/（0.8×10.03）＝58根
井点最大间距：D＝120/58=2.06m
根据以上计算，井点埋深大于标准井点管长度6m，根据地下水位标高及上层1.5m为粘土，土质较好，故在两侧先挖1.2m深的槽，再插井点管，这样保证了管底埋深，管口露出地面22cm，满足使用要求。井点最大间距为2.06m，考虑沟槽开挖连续性，两端头不设井点管，加上井点管堵塞等不利因素及井点管标准间距，采用管距1.6m。沟槽开挖及井点布置见附图。
现场井点安装使用后，井点降水效果很好，沟槽底有着明显的排水后的“干燥”现象，小雨情况下槽底无积水。但在轻型井点系统的工作过程中，存在着井点系统局部排水量低、井点出水间断、不稳定和因施工操作不当而使井点不起作用等现象，现将其原因分析如下：
(1)由于工程全长2km，沿线土层有变化，在设计计算时，井点管根数与间距均按假设为均质粉砂土层计算结果确定，而实际地质较复杂，局部含水层为亚粘土或粉砂层与亚粘土互层，K值小于设计取定Ｋ值时，影响到井点系统的总排水量，因此，出现井点系统的出水量差异。
(2)在轻型井点施工中，因施工操作不当而造成井点系统出水量间断或失去排水作用的原因有以下三种：
①井点管冲孔内滤料回填土不符合要求，有极个别的井点管甚至有不回填滤料的现象，因泥沙堵塞过滤器而使井点管不能吸水。
②冲孔封口不严，使井点系统真空度降低，主要填筑封口土料没有用粘性土，封口土层厚度小于1m而造成。
③滤管外滤层绑扎不牢，在井点管冲沉中脱落，造成堵塞。
6结束语
基坑降水工作直接影响工程的安全及工期，若井点布置合理，运行、管理措施得力，可以确保工程施工达到事半功倍的效果。实践证明，在苏州沿江地区，对于细砂、粉砂层的地层，采用轻型井点降水是一种好方法。