CN102051886A

CN102051886A - 一种轻型井点降水施工技术

Info

Publication number: CN102051886A
Application number: CN 201110025209
Authority: CN
Inventors: 苏学灵; 陈璐; 张建平; 李胜; 黄绍派; 李海忠; 何玉玺; 龙洪; 甘瑾
Original assignee: HUIZHOU HYDROPOWER CONSTRUCTION CO Ltd
Current assignee: HUIZHOU HYDROPOWER CONSTRUCTION CO Ltd
Priority date: 2011-01-24
Filing date: 2011-01-24
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2031-01-24
Also published as: CN102051886B

Abstract

本发明公开一种轻型井点降水施工技术，先采用普通地质钻机经泥浆护壁钻进成孔后，安装过滤管形成管井，再在过滤管内采用高压水喷射冲洗，破坏护壁泥浆结构层，并使过滤管管周自形成过滤层，然后将前端设有潜水泵的出水管设置于过滤管内，最后启动潜水泵实现井点降水；管井直径为小于等于200mm，管井间距为3～10m，出水管上还设置有回水管。本发明是在传统轻型井点降水的基础上进行了改进，通过调整钻孔机械、管井的直径和井距，管井成井技术，同时结合调节流量控制抽水技术，不但取得很好的降水效果，而且移动方便、施工速度快、影响范围小、节约能源、装拆方便，可适用于弱～强透水土层的中、小深度自然放坡的基坑开挖。

Description

一种轻型井点降水施工技术

技术领域

本发明涉及基坑轻型井点降水技术，尤其涉及一种改进型轻型井点降水施工技术。

背景技术

我国海滨旅游业近年发展迅速，近海区域市政、水利基础设施建设日益增多，往往这些工程均处于第四系海陆交互相沉积的粉砂、中砂和砾砂层中，有较强的富水性和透水性，工程性质较差。基坑开挖涉及到基坑排水问题。

传统的轻型井点降水施工方法是基坑开挖降排水措施中的常用方法，因为大部分开挖深度在8米内，如果降水成功，则基坑开挖可省去支护而采用自然放坡，也免除了开挖过程中坑内排水，降低工程成本，缩短施工时间。根据工程实际，传统的轻型井点降水施工方法存在以下问题：

（1）由于采用大孔径，造孔成井设备笨重，占地面积大，移动不方便，孔井壁结构复杂，造价高、施工慢。

（2）由于井壁结构复杂、四周容易被泥皮堵塞，砂层补给水极不稳定，水泵很难稳定工作且易损坏。

（3）单井降水漏斗效应不明显，井间地下水位部分范围下降不明显或基本不降，达不到预期的效果。

（4）传统的轻型井点降水施工适应性差，同一型号水泵不能适应不同透水性的地层及抽水过程中管井出水量的变化。

（5）传统的轻型井点降水施工方法还存在两个明显的不足：由于采用大口径、大流量、大间距的降排水法，降水影响范围大，对地面建筑物和地下水环境都可能存在破坏性的影响。

（6）传统的轻型井点降水施工方法成井的费用高、速度慢。

（7）在轻型井点降水技术中，理论上，当要求抽水井水位降低到施工要求位置后，管井来水量与抽水量相当，井内水位保持不变，来水量与抽水量达到一个动态均衡状态。在实际施工中，这种状态很难达到，一是水泵流量小于来水量时，水位降不下去，或是水泵流量大于来水量时，管井很快被抽干，水泵干转或频繁启动；二是随着各个管井开始抽水，场地地下水（水位、流量）是一个动态变化过程，水泵流量不可能随着这个动态过程调整；三是不同地段的地层的渗透性、透水量是不同的，不可能对不同渗透性、透水量的各地层分别选择相应的流量的水泵。

（8）现有的井点降水技术中，是采用自动控制仪控制抽水技术，通过上、下水位感应仪自动控制器来控制水泵的工作。然而，使用感应仪存在四种弊端：

一是地下水位来回变化，不能稳定控制在最低深度位，影响基坑降水效果；

二是管井内环境很容易使感应仪失灵，会出现水位高时水泵不抽水、水位低时水泵在干转等情况；

三是水泵频繁停机、启动，会使水泵容易发生故障和损坏；

四是井点降水一般来讲用水泵都比较多，所需自动控制仪及配套材料也就多，增加了井点降水成本。

所以，如何在传统的轻型井点降水法的基础上，探索出一种既轻便快捷、又安全经济、高效的井点降水法是具有重要意义的。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种移动方便、施工速度快、影响范围小、节能能源、装拆方便，且降水效果好的，适用于弱～强透水土层的中、小深度自然放坡的基坑开挖的轻型井点降水施工技术。

本发明的上述目的是通过如下方案予以实现的：

一种轻型井点降水施工技术，该技术是在传统的轻型井点降水施工技术的基础上，主要针对管井直径、管井间距、成井机械、造孔工艺、成井工艺和抽水控制这六个因素进行了参数调整，具体是先采用普通地质钻机经泥浆护壁钻进成孔后，安装过滤管形成管井，再在过滤管内采用高压水喷射冲洗，破坏护壁泥浆结构层，使过滤管管周自形成过滤层，然后将前端设有潜水泵的出水管设置于过滤管内，潜水泵的位置在靠近过滤管底部处，最后启动潜水泵实现井点降水；所述管井直径为小于等于200mm，管井间距为3～10m，所述出水管上设有出水流量控制阀。

上述轻型井点降水施工技术中，发明人对管井直径进行调整，将现有的管井直径从300～500mm，变为200mm以下；同时还相应地对管井间距进行调整，从现有的管井间距的不小于10m，变为3～10m，管井间距由土层透水性及降水深度确定；小管径的管井可以根据场地土层实际情况的变化，易于调整和变更，比如调整间距（加密或变疏）、孔深（加深或变浅）等：场地土层透水性大、基坑开挖深度大、基坑开挖边线离地表明水（补给源）近，所需的井点就越密（井点间距越小）；相反，场地土层透水性小、基坑开挖深度小、基坑开挖边线离地表明水（补给源）远，所需的井点就越疏（井点间距越大）。

传统的轻型井点降水施工技术中，普遍是采用普通桩机（回转钻或冲击反循环钻）钻孔，套管跟管钻进造孔，成孔后安装过滤筛管，然后拔出套管从而成井的技术，孔径大、设备笨重、施工成本大；而在本发明的轻型井点降水施工技术中，由于管井直径的减小，所以造孔机械不必采用普通桩机，只需采用普通的地质钻机即可得到与普通桩机一样的钻孔效果，省工省时、操作轻便；所述普通地质钻机如常用的普通地质钻机有100型、150型和200型等等，均可实现本发明。

本发明的轻型井点降水施工技术中，造孔和成井是采用普通地质钻机经泥浆护壁造孔后，安装过滤管形成管井，减轻了成孔难度和费用，极大提高成孔进度。

上述轻型井点降水施工技术中，在采用普通地质钻机经泥浆护壁钻进成孔后，安装过滤管形成管井，然后用高压水冲洗器在过滤筛管内反复冲射孔壁、破坏护壁泥浆结构层，并且把过滤管管周土层的细粒土冲出随水流带走、粗颗粒成分残留在过滤管外周，在过滤管管周自形成过滤层；或者由于过滤管管周细粒土被冲走、管周土层不断下沉，在地面上向管周投放过滤料，过滤料随管周土层不断下沉、形成过滤层；用高压水冲洗器在过滤筛管内反复冲射孔壁、破坏护壁泥浆结构层，可很好地改善管周土层的透水性，又能形成过滤层。

上述轻型井点降水施工技术中，过滤管为高孔隙率PVC过滤管，孔隙率大于30%，有利于对管周孔壁的喷射冲洗。

上述轻型井点降水施工技术中，过滤管外包过滤网，过滤网目数为20～24目；因为过滤管的筛孔较大，所以过滤网起到阻隔作用，可防止潜水泵抽水的时候大量泥沙进入过滤管内。

上述轻型井点降水施工技术中，潜水泵采用深井潜水泵，流量10～40 m³/h，泵外径100～150mm。

上述轻型井点降水施工技术可适用于弱～强透水土层的中、小深度自然放坡的基坑开挖，如适用于粉土、细纱、粗砂、砂砾或卵石土层的中、小深度自然放坡的基坑开挖，也可以与其他基坑支护措施一起联合应用。

上述轻型井点降水施工技术中，本发明人针对现有抽水控制技术的缺点，采用一种新的调节流量控制抽水技术，该技术不需要采用感应仪，只是在出水管上再设置一个回流管，该回水管的一端与出水管连接，另一端置入过滤管内且略高于潜水泵位置处，通过调节出水流量及回水量来控制抽水，可以使水泵适应不同地层的透水性以及抽水过程中管井出水量的变化，使水泵连续、正常工作，同时保证管井水位稳定在最低水位（水泵进水口处），避免水泵的频繁停机、启动及管井水位的起伏变化；所述回水管上设有回水流量控制阀；本发明的调节流量控制技术，其具体工作原理为：当管井抽水后，若出水管口处水流均衡、饱满、持续时，说明井内水位还没降到最低，可以开大出水流量控制阀，若出水管出水不饱满、不时有空气时，说明井内水位比较低了，此时关小出水流量控制阀，使部分水量通过回流管回流回井内，使井内水位维持在最低稳定水位处，该最低稳定水位处是比潜水泵口稍高一点的位置，防止水泵干转。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1. 本发明的轻型井点降水是针对传统轻型井点降水的缺陷，在传统轻型井点降水的基础上进行了改进，通过调整钻孔机械、管井的直径和井距，管井成井技术，同时结合调节流量控制抽水技术，不但可取得很好的降水效果，而且移动方便、施工速度快、影响范围小、节能能源、装拆方便，可适用于弱～强透水土层的中、小深度自然放坡的基坑开挖；

2. 本发明的轻型井点降水技术，其造孔成井机械由普通桩机改为采用普通地质钻机经泥浆护壁钻进造孔，省去了下套管和拔套管等环节，成孔（管井）快、效率高、移机方便和节约成本；

3. 本发明的轻型井点降水技术，成孔后直接下过滤筛管，采用高压水冲洗器在过滤筛管内反复冲射孔壁、破坏护壁泥浆结构，把土粒及细沙等颗粒随喷射水流带出管井外，粗颗粒在滤网的阻隔下，留在过滤网周边，形成管周过滤层，或在冲洗同时在管周回填碎石形成过滤层，不但避免了传统的在套管和过滤管间填充形成过滤层，而在套管拔起时往往把过滤管带起的弊端，而且能改善管周土层的透水性，增加管井抽水量；

4. 本发明的轻型井点降水技术采用小井径、密井距的方法，可以在满足降水深度的情况下，缩窄降水管井浸润线的范围，避免了大面积的抽水，从而减小抽排水对周边水环境和地上地下建筑物的影响，通过小管井、密间距，只在基坑边较小范围内形成水位下降，满足基坑干地施工的要求，此外，小管径的管井可以根据场地土层实际情况的变化，易于调整和变更，比如调整间距（加密或变疏）、孔深（加深或变浅）等；

5. 本发明的轻型井点降水技术采用调节流量法控制抽排水，在出水管增设回流分支管，同时在出水管和回流管上安装流量控制闸阀，通过闸阀控制，在井内渗水较小时，经回流管回流一部分水量回管井，保持管井最低水位满足水泵工作要求；保持管井水位稳定，不仅可防止水泵干转和频繁起动而损坏，亦能使大流量的水泵可以及时适应管井出水量的变化，提高了水泵的利用效率，减少水泵的用量，同时也省却了购买自动控制器和安装的大量费用和成本。

附图说明

图1为本发明轻型井点降水技术的原理结构简图；

图2为本发明轻型井点降水技术的调节流量控制结构简图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步地描述，但具体实施例并不对本发明做任何限定。

惠州巽寮海滨公路工程位于广东省惠东县巽寮镇的大亚湾海滨，是X210省道的一段，是开发巽寮滨海度假休闲区的关键性项目。

该工程市政排水涵纵向布置于道路左侧，基坑开挖深约5～6m。建基面处于第四系海陆交互相沉积的粉砂、中砂和砾砂层中，潜水的水位埋深较浅（仅1.2m），富水性好，渗透系数大，基坑距离海边水面边界100～150m；工程性质较差且富水易造成涌水、流砂。

方案一：采用传统的钢板桩支护方案

通过工程试验段，从成效来看，基槽用钢板桩支护有很明显的缺点：

（1）采用9m长的拉森IV型钢板桩造价高，如采用12m长的桩造价更昂贵；钢板桩材料一次性投入费用高，占用流动资金多；

（2）基槽土方在钢板桩支护工况下开挖工效降低严重，机械作业困难，耗挖土机台班比敞开情况下多4～5倍；

（3）结构物施工作业受狭窄空间束缚，结构物施工工效严重降低；

（4）钢板桩止水、截渗效果较差，加上其长度有限而导致绕渗严重，基坑开挖过程中及主体结构施工过程中发生大量的抽水工作，无法使基坑在无水的施工条件下进行结构物施工；

（5）由于基坑开挖面上的卸荷引起坑底土体向上位移和水压差的原因，在采用钢板桩支护的工况下仍有流砂现象发生，存在安全隐患。

方案二：采用本发明的轻型井点降水技术

本实施例的轻型井点降水技术的管井构造如图1所示，先采用普通地质钻机经泥浆护壁钻进成孔后，安装过滤管1形成管井，再在过滤管1内采用高压水喷射冲洗，破坏护壁泥浆结构层，使过滤管1管周自形成过滤层4，然后将前端设有潜水泵3的出水管2设置于过滤管1内，潜水泵3的位置在靠近过滤管1底部处，最后进行地面出水管布设后，启动潜水泵3实现井点降水；所述出水管2上设有出水流量控制阀21。

根据本实施例的具体土层结构，本实施例的管井直径为150mm，管井间距为8m，管井的深度为10m。

主要机械设备：

造孔机械：XY-100型地质钻机；

潜水泵：深井潜水泵，流量10～40 m³/h，泵外径100～150mm。

上述出水管井内部分采用镀锌管，其直径是1.5寸，井外部分采用PVC管。

上述过滤管1采用高孔隙率PVC过滤管，孔隙率大于30%，孔隙率大了才能有利于高压水流对管周外孔壁泥浆层的冲射破坏。

上述过滤管1外包过滤网6，过滤网6目数为20～24目。

如图2所示，本实施例的出水管2上还设置一个回水管5，该回水管5的一端与出水管2连接，另一端置入过滤管1内且略高于潜水泵3的位置处，通过调节出水流量及回水量来控制抽水；当管井抽水后，若出水管口处水流均衡、饱满、持续时，说明井内水位还没降到最低，可以开大出水流量控制阀，若出水管出水不饱满、不时有空气时，说明井内水位比较低了，此时关小出水流量控制阀，使部分水量通过回流管回流回井内，使井内水位维持在最低稳定水位处，该最低稳定水位处是比潜水泵口稍高一点的位置，防止水泵干转。

上述回水管5上设有回水流量控制阀51。

对比方案一的效果和方案二的效果后发现：

方案二的轻型井点降水技术，其所采用的设备均为小型化、轻型化的设备、材料，且基本都可多次周转使用，在适应地层的基坑施工中，同比方案一，可显著节约施工成本，极大地提高了人机工效，节约工期，提高经济效益；而且采用方案二的技术，基坑内无渗流、无明水，边坡稳定，消除了安全隐患，另一方面降水影响范围显著减小，对周边地层扰动轻微，保证了周边地上地下建筑物的安全。

Claims

1.一种轻型井点降水施工技术，其特征在于该轻型井点降水施工技术是先采用普通地质钻机经泥浆护壁钻进成孔后，安装过滤管形成管井，再在过滤管内采用高压水喷射冲洗，破坏护壁泥浆结构层，使过滤管管周自形成过滤层，然后将前端设有潜水泵的出水管设置于过滤管内，潜水泵的位置在靠近过滤管底部处，最后启动潜水泵实现井点降水；所述管井直径为小于等于200mm，管井间距为3～10m，所述出水管上设有出水流量控制阀。

2.根据权利要求1所述一种轻型井点降水施工技术，其特征在于所述过滤管为高孔隙率PVC过滤管，孔隙率大于30%。

3.根据权利要求2所述一种轻型井点降水施工技术，其特征在于所述过滤管外包过滤网，该过滤网目数为20～24目。

4.根据权利要求1所述一种轻型井点降水施工技术，其特征在于所述潜水泵为深井潜水泵，流量为10～40 m³/h，泵外径为100～150mm。

5.根据权利要求1所述一种轻型井点降水施工技术，其特征在于所述出水管上设置有回水管，该回水管的一端与出水管连接，另一端置入过滤管内且略高于潜水泵位置处，所述回水管上设置有回水流量控制阀。

6.根据权利要求1～5所述任一项的一种轻型井点降水施工技术，其特征在于所述轻型井点降水施工技术适用于粉土、细纱、粗砂、砂砾或卵石土层。