CN113202122A - 基于超级压吸联合抽水系统的基坑降水施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑施工技术领域，公开了一种基于超级压吸联合抽水系统的基坑降水施工方法，用于提高现有的基坑降水方法的降水效果，该方法包括：步骤一、成井施作；步骤二、抽水系统和排水系统施作：对降水井进行真空泵投入、连接送气系统的送气管道铺设、连接真空抽水系统的排水管道铺设和电缆线铺设以及井口密封得到真空疏干深井和超级压吸联合抽水系统；步骤三、洗井和试抽水、多井施作；步骤四、基坑降水：通过坑外水位观测井对开挖基坑的坑外水位变化情况进行监测得到监测数据，通过监测数据和超级压吸联合抽水系统，按照大于‑0.06MPa的真空度将开挖基坑内的积水真空抽吸至基坑内排水系统，通过基坑外排水系统对开挖基坑进行基坑外的地表排水。

Description

基于超级压吸联合抽水系统的基坑降水施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，尤其涉及基于超级压吸联合抽水系统的基坑降水施工方法。

背景技术

在基础施工中，基坑开挖完成后，可能会存在基坑底部存在地下水或者地表水流入基坑的情况，而基坑底部存在地下水或者地表水流入基坑会影响施工的安全性和进展，因而，基坑的降水也成了基础施工中一个重要工艺。目前，基坑的降水方法一般为采用集水明排的方式清除基坑内积水，或者通过排水沟将基坑内的地表水排出。

但是，上述基坑的降水方法，由于无法兼顾地质水土或水中含沙量或其他因素的影响，导致了其适用性不大，且其操作繁杂和降水效率低，从而，导致了现有的基坑降水方法的降水效果较低。

发明内容

本发明提供一种基于超级压吸联合抽水系统的基坑降水施工方法方法、装置、设备及存储介质，用于提高现有的基坑降水方法的降水效果。

本发明提供了一种基于超级压吸联合抽水系统的基坑降水施工方法，所述基于超级压吸联合抽水系统的基坑降水施工方法包括如下步骤：

步骤一、成井施作：确定开挖基坑的钻井井位和预计算井间距，按照10cm-20cm的深度，将预先准备的护孔管垂直埋设进所述钻井井位的原状土中，通过进场的钻机，按照1.10-1.15的泥浆比重，对埋设护孔管的钻井井位进行钻进清孔处理，得到清理后的钻孔，并将井管和滤水管依次放入到所述清理后的钻孔中，并通过滤料和填土，对所述清理后的钻孔中的井管进行围填，得到待填砂钻孔，对所述待填砂钻孔进行填砂处理，得到降水井；

步骤二、抽水系统和排水系统施作：对所述降水井进行真空泵投入、连接送气系统的送气管道铺设、连接真空抽水系统的排水管道铺设和电缆线铺设，并通过分段过滤器，将铺设后的每个降水井的井口进行密封，得到真空疏干深井和所述真空疏干深井对应的超级压吸联合抽水系统，并在开挖基坑内所述真空疏干深井的旁侧施作基坑内排水系统，在开挖基坑的外侧施作基坑外排水系统和坑外水位观测井，所述基坑内排水系统包括排水沟；

步骤三、洗井和试抽水、多井施作：对所述真空疏干深井的初始水位进行观测，得到观测水位数据，根据所述观测水位数据，对所述真空疏干深井依次进行空压机洗井和试抽水，得到试验数据，根据所述试验数据调整所述预计算井间距，得到降水井数量，根据所述降水井数量进行孔位布设、成井施作、洗井、试抽水以及抽水系统和排水系统施作，得到其他的多个真空疏干深井和每个真空疏干深井对应的超级压吸联合抽水系统；

步骤四、基坑降水：通过所述坑外水位观测井对所述开挖基坑的坑外水位变化情况进行监测，得到监测数据，通过所述监测数据和每个真空疏干深井对应的超级压吸联合抽水系统，按照大于-0.06MPa的真空度，将所述开挖基坑内的积水真空抽吸至所述排水沟，并通过所述基坑外排水系统，对所述开挖基坑进行基坑外的地表排水，其中，在基坑降水过程中，当所述开挖基坑开挖至设计标高时，根据真空疏干深井的出水量大小确定需封井的真空疏干深井，对所述需封井的真空疏干深井进行封井处理。

可选的，所述通过所述监测数据和每个真空疏干深井对应的超级压吸联合抽水系统，按照大于-0.06MPa的真空度，将所述开挖基坑内的积水真空抽吸至所述排水沟，包括：

通过每个真空疏干深井对应的超级压吸联合抽水系统中的可编程控制器，根据所述监测数据计算送气压力、送气量和送气时间；

通过所述送气系统和所述送气管道，按照所述送气压力、所述送气量和所述送气时间，对所述开挖基坑内每个真空疏干深井进行送气，得到送气后的真空疏干深井；

通过每个真空疏干深井对应的超级压吸联合抽水系统中的水气分离装置，计算所述送气后的真空疏干深井中的涌水量和出水量；

通过所述真空抽水系统、所述排水管道、所述涌水量和所述出水量，按照大于-0.06MPa的真空度，将所述送气后的真空疏干深井中的积水和气体抽吸至所述排水沟。

可选的，所述通过所述真空抽水系统、所述排水管道、所述涌水量和所述出水量，按照大于-0.06MPa的真空度，将所述送气后的真空疏干深井中的积水和气体抽吸至所述排水沟之后，还包括：

对真空疏干深井抽吸后的开挖基坑进行水位降至坑底下的深度检测，并检测所述真空疏干深井抽吸后的开挖基坑的出水含砂量；

当检测到深度为1m，且所述出水含砂量符合设计参数时，停止真空抽吸所述真空疏干深井抽吸后的开挖基坑内的积水，所述设计参数包括粗砂含量小于1/50000、中砂含量小于1/20000和细砂含量小于1/10000。

可选的，所述通过所述基坑外排水系统，对所述开挖基坑进行基坑外的地表排水，包括：

通过所述基坑外排水系统，对所述开挖基坑进行基坑外的地表排水，并对地表排水后的开挖基坑外的水位降后地质情况进行勘测；

当所述地表排水后的开挖基坑外的水位降至卵石层的设计位置时，停止对所述开挖基坑进行基坑外的地表排水。

可选的，所述降水井的井深小于或等于加固地面深度，所述降水井的井底与开挖面之间的距离为3m-4m；所述降水井的底板面下侧设置高度为3m-5m的过滤器段。

可选的，所述降水井的井深为22m-30m；所述井管的轴心间距为10.0m-20.0m、半径为273mm；所述滤水管的半径为273mm、埋深为3m-29m。

可选的，所述降水井的井口高于地表，所述井口与所述地表之间的距离为0.20m-0.50m；

所述滤料采用中粗砂，所述滤料的回填深度为地面以下5m；

所述降水井的井深偏差小于或等于±50cm；

所述井管的截面尺寸偏差小于或等于±2mm、长度偏差小于或等于±20cm。

可选的，所述排水沟低于所述开挖基坑的底面，所述排水沟设置于所述开挖基坑内的两侧；

所述排水沟包括按照15m的间隔，对距离基坑开挖边缘线2m处进行设置的横向水沟；

所述排水沟的沟深为0.3m、底宽为0.3m；

所述排水沟的沟底设置坡度为0.2％-0.5％的纵坡。

可选的，所述坑外水位观测井的井深大于或等于所述开挖基坑的基坑开挖深度；所述坑外水位观测井的数量包括一个或一个以上，每两个坑外水位观测井之间的间距为20m；

各坑外水位观测井均包括多段滤管，每段滤管的长度大于或等于5.0m。

可选的，所述基坑外排水系统包括挡水墙、截水排水沟和防护栏；

所述挡水墙的宽度为200mm、高度为200mm；

所述截水排水沟环绕所述开挖基坑，所述述截水排水沟的截面尺寸为300mm×300mm；

所述防护栏设置于所述开挖基坑的四周。

本发明提供的基于超级压吸联合抽水系统的基坑降水施工方法，通过成井施作、抽水系统和排水系统施作、洗井和试抽水、多井施作和基坑降水的施工方法，工序简单、安全可靠、可操作性较高、选择可靠性较高，以及通过采用超级压吸联合抽水系统，对开挖基坑内的积水进行真空抽吸，能够对淤泥质黏土、淤泥质砂土层和粉土层等进行疏干降水，适用于各类口径和材质的疏干深井，以及适宜水中含少量砂的条件，兼顾了地质水土或水中含沙量或其他因素的影响，适用性大，降水效率高，从而提高了现有的基坑降水方法的降水效果。

附图说明

图1为本发明基于超级压吸联合抽水系统的基坑降水施工方法一个实施例的流程示意图；

图2为本发明实施例中降水井井管样图的一个场景示意图；

图3为本发明实施例中排水沟的一个示意图；

图4为本发明实施例中空压机洗井原理的一个示意图；

图5为本发明实施例中超级压吸联合抽水系统的一个示意图。

附图标记：

1-井管；2-清理后的钻孔；3-滤水管；4-沉淀管；5-滤料；6-填土；7-排水沟；71-水沟；72-横向水沟；8-基坑开挖边缘线；9-集水井；10-真空疏干深井；11-空压机；12-进气管；13-阀门；14-排水管；15-泥浆池；16-送气系统；17-送气管；18-真空抽水系统；19-出水端。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

参照图1，图1为本发明基于超级压吸联合抽水系统的基坑降水施工方法一个实施例的流程示意图，该方法包括如下步骤：

101，成井施作：确定开挖基坑的钻井井位和预计算井间距，按照10cm-20cm的深度，将预先准备的护孔管垂直埋设进钻井井位的原状土中，通过进场的钻机，按照1.10-1.15的泥浆比重，对埋设护孔管的钻井井位进行钻进清孔处理，得到清理后的钻孔，并将井管和滤水管依次放入到清理后的钻孔中，并通过滤料和填土，对清理后的钻孔中的井管进行围填，得到待填砂钻孔，对待填砂钻孔进行填砂处理，得到降水井。

准备成井设备和成井材料，并将成井设备和成井材料搬运到开挖基坑。成井设备包括钻机，钻机为正循环钻机，正循环钻机的钻头为带保径圈的三翼钻头，钻头的直径按设计及规范要求选用，通过使用这些钻头施工稳定性好，能确保成孔质量，能有效控制成孔中的缩颈现象，为确保工程质量奠定基础。成井材料包括井管、滤水管、填砂、滤料和填土(粘土)等。

确定开挖基坑的钻井井位和预计算井间距，其中，可通过模拟计算井数，根据井数和开挖基坑的面积计算可得预计算井间距。将正循环钻机搬运放置在钻井井位的硬粘土或碎石道渣上，正循环钻机的放置水平方向、护孔管中心点、磨盘中心点和大钩应成一垂线。按照10cm-20cm的深度，将预先准备的护孔管垂直埋设进钻井井位的原状土中，通过粘土对护孔管的外围进行填实夯实。通过正循环钻机，通过泥浆比重为1.10-1.15的地层自然造浆，对埋设护孔管的钻井井位进行泥浆护壁回转钻进成孔和清孔处理，得到清理后的钻孔，其中，钻孔的孔径为650mm，清理后的钻孔的孔斜小于或等于1％(采用水平尺，对钻机的转盘进行校平)，要求整个清理后的钻孔的孔壁圆整光滑，钻进时不允许采用有弯曲的钻杆，每钻进一根钻杆应重复扫孔一次，并清理孔内泥块后再接新钻杆，终孔后应彻底清孔，当返回泥浆内不含泥块以及返出的泥浆含砂量<12％时提钻。

将井管和滤水管依次放入到清理后的钻孔中：按设计井深事先将井管排列和组合，当将井管放入到清理后的钻孔中时，按标高严格控制钻孔所成的降水井的底部，并且保持井口的标高一致，井管应平稳入孔，找平每节井管的两埠，每节井管的下端坡角为45度坡角，当将两节井管进行焊接时，对两节井管进行方向找直，并进行对称焊接，以确保焊接垂直，完整无隙，保证焊接强度，以免脱落。为了保证井管不靠在井壁上和保证填砂厚度，在滤水管上下部各加一组扶正器。保证环状填砂间隙厚度大于150mm。滤水管为钢管，滤水管的孔隙率≥30％。

降水井井管样图如图2所示，将井管1放入到清理后的钻孔2中，滤水管3安装至井管1中，井管1和滤水管3的底部安装有沉淀管4，沉淀管4采用钢管，沉淀管4的管径为273mm、高度为1m，底口用同厚钢板焊接。根据地下水监测站所处位置和含水层情况选用不同粒径和级配磨圆度较好的硅质砂、砾石为主的滤料5，对清理后的钻孔2中的井管1的外围进行围填，将填土6于围填的滤料5的上侧，填充至清理后的钻孔2中的井管1的井口处，得到待填砂钻孔，其中，填充的厚度大于或等于150mm，围填的滤料5高于滤水管3顶部，围填的滤料5与滤水管3顶部之间的距离大于2m，滤料5的体积大于或等于95％。充填滤料5顶端至井口井段的环状间隙进行封闭和止水，封闭和止水的材料选用粒径为20～30mm的半干状黏土球，以阻止各含水层之间的联系。

填砂为中砂和/或粗砂，将填砂沿待填砂钻孔的孔壁(井壁)的四周均匀填入，并随填随测填砂顶面的高度，不得超过设计高度，水平向填砂厚度不小于150mm，垂向填砂高度严格按设计图纸进行，得到降水井。

进一步地，上述的降水井的井深小于或等于加固地面深度，降水井的井底与开挖面之间的距离为3m-4m；降水井的底板面下侧设置高度为3m-5m的过滤器段。

进一步地，上述的降水井的井深为22m-30m；井管的轴心间距为10.0m-20.0m、半径为273mm；滤水管的半径为273mm、埋深为3m-29m。

降水井的不同的开挖区间中的井深也相同，以及滤水管的埋深也不相同，例如：某项目中的基坑开挖划分为区间一期和区间二期，区间一期包括两个开挖区域，区间二期包括四个开挖区域，则该项目区间一期两个开挖区域的降水井分别为井深为24m的28口降水井(滤水管的埋深为：3.5m-7m、8m-15m、18m-23m)和井深为25m的9口降水井(滤水管的埋深为：3.5m-7.5m、9m-17m、20m-24m)，该项目区间二期四个开挖区域的降水井分别为井深为26m的4口降水井(滤水管的埋深为：3.5m-7.5m、8.5m-18m、20m-25m)、井深为27m的7口降水井(滤水管的埋深为：3.5m-7.5m、8.5m-18m、21.5m-26m)、井深为29m的5口降水井(滤水管的埋深为：3.5m-7.5m、9m-20m、23.5m-28m)和井深为30m的4口降水井(滤水管的埋深为：3.5m-7.5m、9m-21.5m、24m-29m)。

进一步地，上述的降水井的井口高于地表，井口与地表之间的距离为0.20m-0.50m；滤料采用中粗砂，滤料的回填深度为地面以下5m；降水井的井深偏差小于或等于±50cm；井管的截面尺寸偏差小于或等于±2mm、长度偏差小于或等于±20cm。

降水井的成孔直径偏差为±20mm，井管的沉设深度偏差为±0.20m，井管的间距偏差为±1.00m，孔口段粘土封填的厚度大于或等于1.5m。降水井的井身应圆正，上口保持水平，井管的顶角及方位角不能突变，井管安装倾斜度不能超过1度。

102，抽水系统和排水系统施作：对降水井进行真空泵投入、连接送气系统的送气管道铺设、连接真空抽水系统的排水管道铺设和电缆线铺设，并通过分段过滤器，将铺设后的每个降水井的井口进行密封，得到真空疏干深井和真空疏干深井对应的超级压吸联合抽水系统，并在开挖基坑内真空疏干深井的旁侧施作基坑内排水系统，在开挖基坑的外侧施作基坑外排水系统和坑外水位观测井，基坑内排水系统包括排水沟。

真空疏干深井的布置原则为：井平面位置在最终施工时应避开坑内支撑、格构柱、和坑内加固等位置，过滤器以分断面过滤器为主；对于开挖基坑内的真空疏干深井的水位观测井不再另行补设，在初次开挖部位任意选择一口真空疏干深井停止抽水作为水位观测井使用。每台真空泵配置真空疏干深井的数量可根据管路系统内的真空度调整，一台真空泵配置3口-5口真空疏干深井。分段过滤器采用滤管，滤管为钢管，分段过滤器应刷洗干净，分段过滤器包括桥式过滤器和圆孔过滤器，桥式过滤器的缝隙均匀，为

1.5mm-2.0mm，圆孔过滤器的孔径为10mm-15mm，外包一层60目滤网，60目滤网为60目单层尼龙网。

对降水井进行真空泵投入、连接送气系统的送气管道铺设、连接真空抽水系统的排水管道铺设和电缆线铺设，并通过分段过滤器，将铺设后的每个降水井的井口进行密封，以得到真空疏干深井和构造真空疏干深井对应的超级压吸联合抽水系统。

进一步地，上述的排水沟低于开挖基坑的底面，排水沟设置于开挖基坑内的两侧；排水沟包括按照15m的间隔，对距离基坑开挖边缘线2m处进行设置的横向水沟；排水沟的沟深为0.3m和底宽为0.3m，排水沟的沟底设置坡度为0.2％-0.5％的纵坡。

排水沟如图3所示，排水沟7包括设置于开挖基坑内的两侧的水沟71，以及按照15m的间隔，对与基坑开挖边缘线8之间的距离为2m处进行设置的横向水沟72，横向水沟72的中间部位旁侧设置有集水井9，通过横向水沟72将水流汇入集水井9，排水沟7的沟深0.3m和底宽0.3m，排水沟7的沟底设置坡度为0.2％-0.5％的纵坡。通过排水沟7将水流汇入集水井9。

当施工基坑内排水系统的防水层时，若基坑积水仍无法排干，则通过土工布包裹碎石对排水沟7进行回填，得到排水盲沟(未在图中显示)，通过排水盲沟将开挖基坑的地下水(积水)进行排水。在每段开挖边坡底部设置一个集水井9，集水井9的截面尺寸为1m(长)×1m(宽)×1m(深)，集水井9用于边沟汇水抽排，对排水沟7和集水井9的内壁进行厚度为2cm的砂浆抹处理，避免积水浸泡基坑。当施作底板垫层时，对排水沟7和集水井9进行碎石回填，对碎石回填的排水沟7和集水井9进行垫层施作。

进一步地，上述的坑外水位观测井的井深大于或等于开挖基坑的基坑开挖深度；坑外水位观测井的数量包括一个或一个以上，每两个坑外水位观测井之间的间距为20m；各坑外水位观测井均包括多段滤管，每段滤管的长度大于或等于5.0m。

进一步地，上述的基坑外排水系统包括挡水墙、截水排水沟和防护栏；挡水墙的宽度为200mm、高度为200mm；截水排水沟环绕开挖基坑，述截水排水沟的截面尺寸为300mm×300mm，截面积为90000平方毫米；防护栏设置于开挖基坑的四周。

在开挖基坑外沿四周设截水排水沟，保证场外地表水不流入基坑。截水排水沟设在挡水墙外侧，截水排水沟的宽度为300mm和深度为300mm，每隔50m-100m设1个基坑外集水井，基坑外集水井的截面尺寸为600mm×600mm×600mm，基坑外集水井的沟底铺厚度为10cm的素混凝土垫层，截水排水沟设0.2％的坡度。基坑开挖过程中，在每个基坑开挖区间的基坑四周设置标准防护栏进行临边防护。

103，洗井和试抽水、多井施作：对真空疏干深井的初始水位进行观测，得到观测水位数据，根据观测水位数据，对真空疏干深井依次进行空压机洗井和试抽水，得到试验数据，根据试验数据调整预计算井间距，得到降水井数量，根据降水井数量进行孔位布设、成井施作、洗井、试抽水以及抽水系统和排水系统施作，得到其他的多个真空疏干深井和每个真空疏干深井对应的超级压吸联合抽水系统。

可通过试抽水后的真空疏干深井进行基坑等效半径、总涌水量、井数的计算，以及井群出水量验算和单井出水量验算，从而得到试验数据中的部分数据，其中，单井有效疏干面积为200平方米。

还需对坑外水位观测井进行洗井处理，以真空疏干深井为例，空压机洗井原理的一个示意图如图4所示，真空疏干深井10的井管1内部布设有连接空压机11的进气管12和设有阀门13的排水管14，排水管14的出水口141置于泥浆池15。通过空压机11对真空疏干深井10进行洗井，当压缩空气通过进气管12通到排水管14下部时，排水管14中由气水混合物密度变成小于排水管14外的泥水混合物密度，这样排水管14内外产生压力差，排水管14外的泥水混合物，在压力差作用下流进排水管14内，于是井管1内就变成气、水、土三相混合物，其密度随掺气量的增加而降低，三相混合物不断被带出井外，滤料中的泥土成分越来越少，直至清洗干净，含砂率≤1/1000。

洗井完毕后，可以通过真空泵进行试抽水，若试抽成功，则代表该降水井成井完毕，可以投入使用。洗井的质量应符合下列要求：(1)出水量需接近设计要求，且相隔30min连续两次实测的出水流量之间的差值需小于或等于10％；(2)井口出水的泥砂含量需小于0.1‰(体积比)；(3)坑外水位观测井应洗井至水位变化反应灵敏；(4)沉淀管内的沉渣厚度小于100mm。

104、基坑降水：通过坑外水位观测井对开挖基坑的坑外水位变化情况进行监测，得到监测数据，通过监测数据和每个真空疏干深井对应的超级压吸联合抽水系统，按照大于-0.06MPa的真空度，将开挖基坑内的积水真空抽吸至排水沟，并通过基坑外排水系统，对开挖基坑进行基坑外的地表排水，其中，在基坑降水过程中，当开挖基坑开挖至设计标高时，根据真空疏干深井的出水量大小确定需封井的真空疏干深井，对需封井的真空疏干深井进行封井处理。

每个真空疏干深井对应的超级压吸联合抽水系统，根据检测数据，以大于-0.06MPa的真空度，将开挖基坑内的积水真空抽吸至排水沟，通过排水沟将抽吸的积水汇入集水井中，并通过基坑外排水系统的挡水墙、截水排水沟和防护栏，将开挖基坑外的地表排水进行排水，以防地表排水进去开挖基坑内。

其中，在基坑降水过程中，当开挖基坑开挖至设计标高时，根据真空疏干深井的出水量大小确定需封井的真空疏干深井(满足抗浮要求(顶板回填土完成))，采用注浆对需封井的真空疏干深井进行封堵，需封井的真空疏干深井的注浆封堵的主要工艺流程为：准备封井设备材料→调配水泥浆→注浆→检查封井效果→割除井管→焊接封口钢板→封井完毕，其具体封井步骤如下：(1)根据需封井的真空疏干深井的剩余深度，准备好水泥，根据经验，每包水泥可充填约0.8m的井管(若井深较深，可先充填瓜子片、小石子至底板下2～3m，同时下好注浆管)。(2)安装好注浆设备、电缆及注浆管并试运行，以保证注浆系统完好。(3)先预搅拌2m-3m左右的水泥浆，水灰比为0.8-1.0，井内下入注浆管，注浆管口距井管底部约1.5m左右。(4)开始注浆，边注浆边缓慢上提注浆管，并且保证注浆管口位于水泥浆液面1m之下。注浆时要求水泥浆通过滤水管进入需封井的真空疏干深井周围，将滤水管缝隙堵死，注浆压力为0.1MPa-0.4MPa，可根据实际调整。(5)待水泥浆高出底板底面或高出滤水管顶面的1m-2m后，即可停止注浆。(6)水泥浆达到初凝时间后，抽出井管内的残留水，并及时观测井管内的水位深度或标高变化情况。一般观测2小时-4小时后，井管内的水位无明显的升高，说明注浆效果较好。(7)当注浆效果达到要求、水泥浆终凝后，即可割除基坑底板以上需封井的真空疏干深井。(8)井管内回填与底板同标号的混凝土，其顶面略低于底板顶面，并在井内焊接一块厚4mm-6mm的钢板。

进一步地，上述的通过基坑外排水系统，对开挖基坑进行基坑外的地表排水，包括：

通过基坑外排水系统，对开挖基坑进行基坑外的地表排水，并对地表排水后的开挖基坑外的水位降后地质情况进行勘测；

当地表排水后的开挖基坑外的水位降至卵石层的设计位置时，停止对开挖基坑进行基坑外的地表排水。

本实施例中，通过成井施作、抽水系统和排水系统施作、洗井和试抽水、多井施作和基坑降水的施工方法，工序简单、安全可靠、可操作性较高、选择可靠性较高，以及通过采用超级压吸联合抽水系统，对开挖基坑内的积水进行真空抽吸，能够对淤泥质黏土、淤泥质砂土层和粉土层等进行疏干降水，适用于各类口径和材质的疏干深井，以及适宜水中含少量砂的条件，兼顾了地质水土或水中含沙量或其他因素的影响，适用性大，降水效率高，从而提高了现有的基坑降水方法的降水效果。

进一步地，基于本发明基于超级压吸联合抽水系统的基坑降水施工方法第一实施例，提出本发明基于超级压吸联合抽水系统的基坑降水施工方法第二实施例。

在本实施例中，上述步骤104中，通过监测数据和每个真空疏干深井对应的超级压吸联合抽水系统，按照大于-0.06MPa的真空度，将开挖基坑内的积水真空抽吸至排水沟，包括：

通过每个真空疏干深井对应的超级压吸联合抽水系统中的可编程控制器，根据监测数据计算送气压力、送气量和送气时间；

通过送气系统和送气管道，按照送气压力、送气量和送气时间，对开挖基坑内每个真空疏干深井进行送气，得到送气后的真空疏干深井；

通过每个真空疏干深井对应的超级压吸联合抽水系统中的水气分离装置，计算送气后的真空疏干深井中的涌水量和出水量；

通过真空抽水系统、排水管道、涌水量和出水量，按照大于-0.06MPa的真空度，将送气后的真空疏干深井中的积水和气体抽吸至排水沟。

在通过监测数据和每个真空疏干深井对应的超级压吸联合抽水系统，按照大于-0.06MPa的真空度，将开挖基坑内的积水真空抽吸至排水沟之前，对部分真空疏干深井进行降水试运行，在开始降水试运行之前，测定静止水位，安排好抽水设备、电缆及排水管道作生产性抽水试验运行，验证降水效果，检验排水系统是否通畅，抽出来的水应排入场外市政管网中，以免抽出的水就地回渗，影响降水效果，同时验证电路系统是否正常，对电箱和电缆线等设备进行检查，确保降水持续进行。

超级压吸联合抽水系统如图5所示，真空疏干深井10的井管1内布设有连接送气系统16的送气管17和连接有真空抽水系统18的排水管14，送气系统16和真空抽水系统18置于真空疏干深井10外，真空疏干深井10的井口被密封，排水管14的出水端19置于排水沟7。当监测数据为地下水位处于稳定状态时，通过送气系统16和送气管17将气体送进真空疏干深井10，通过真空抽水系统18和排水管14，以大于-0.06MPa的真空度抽吸真空疏干深井10内的水和气，并将抽吸的水和气排出至排水沟7，使真空疏干深井10内的水面以上形成负压，使得开挖基坑地层中的水在压力差的作用下流入真空疏干深井10中。送气系统16能使真空疏干深井10内水更易更快流出，真空抽水系统18使真空疏干深井10内形成负压，使开挖基坑地层中的水在压力差的作用下流入真空疏干深井10中，从而达到降水效果。超级压吸联合抽水系统在整个降水过程中采用智能控制进行分时送气，通过可编程控制器控制送气系统的送气压力、送气量和送气时间，在确保真空疏干深井10内真空度的条件下实现不同降水深度工况下的最佳降水效率，降水过程中对真空疏干深井10的出水量进行准确计量，采用水气分离装置对真空疏干深井10的涌水量进行统计。

超级压吸联合抽水系统具备以下特点如下：(1)真正意义的真空抽水，整套管路系统密闭，疏干效果大大提高；(2)抽水系统与真空抽气系统统一，现场管控简单，实现不间断抽水；(3)设备结构简单，摒弃潜水泵及辅助管线，降水运行受人为、设备影响因素大大减少；(4)基坑开挖时可随时拆除与恢复，日常管理简化；(5)适用于各类口径和材质的疏干深井，水中含少量砂等条件下均可适宜，适用性广。利用超级压吸联合抽水系统针对淤泥质黏土、淤泥质砂土层和粉土层进行疏干降水，效果显著。

其中，对采用超级压吸联合抽水系统和传统方法抽水的疏干抽水能力进行了相应的对比试验。在相同的含水地质条件、相同的井结构、相同的抽水时间条件下，分别采用传统疏干工艺和超级压吸联合抽水系统的超级压吸疏干工艺进行抽水试验，然后采集各自区域疏干后的8组土体样本进行含水率对比。数据如下：原状土体的平均含水率为29.2％；超级压吸疏干后土体的平均含水率为23.5％；传统疏干后土体的平均含水率为26.0％；由此可见，超级压吸联合抽水系统的出水率远高于传统降水。

进一步地，上述的通过真空抽水系统、排水管道、涌水量和出水量，按照大于-0.06MPa的真空度，将送气后的真空疏干深井中的积水和气体抽吸至排水沟之后，还包括：

对真空疏干深井抽吸后的开挖基坑进行水位降至坑底下的深度检测，并检测真空疏干深井抽吸后的开挖基坑的出水含砂量；

当检测到深度为1m，且出水含砂量符合设计参数时，停止真空抽吸真空疏干深井抽吸后的开挖基坑内的积水，设计参数包括粗砂含量小于1/50000、中砂含量小于1/20000和细砂含量小于1/10000。

其中，开挖基坑的开挖过程中对真空疏干深井进行割除后，通过缠绕膜将暴露在开挖面以上的井管(滤水管)与井盖进行封闭；并及时在井壁开挖面大于或等于20cm深度范围处，将回填黏土替换成井时回填的滤料。

本实施例中，还进行降水安全运行保障措施(如连续供电措施、人工巡视及水位监测措施和井管保护措施等)、施工保证措施(如工期保证措施、施工季节性保障措施和安全保证措施等)、质量保证措施、环境保护措施(如水土及环境的保护措施、大气环境的保护措施、噪声环境的保护措施和固体废弃物的控制措施等)以及应急抢险、救急措施等。

其中，当遇到止水帷幕渗水的情况时，若渗水量极小，为轻微滴水，且监测结果也未反映周边环境有险兆，则只在开挖基坑的坑底设排水沟，暂不作进一步修补；若渗水量逐步增大，但没有泥沙带出，而周边环境尚无险兆时，则可采用引流修补的方法；若渗水量较大，呈流状时，则应立即进行堵漏；若渗水量比较大，则在渗水部位深0.10m左右，在中间埋设导流管，抢注双快水泥，当双快水泥硬结时，将聚胺脂注入导流管内，以将渗水部位封闭。

当遇到坑底流砂的情况时，在开挖基坑的基坑内增加水井点，或加大抽水速度，将开挖基坑的坑内地下水位降至开挖基坑的坑底下1m；开启开挖基坑的基坑外降水井，孔深低于开挖基坑的坑底标高，降低开挖基坑的坑外地下水位和改变地下水渗流方向；对轻微流砂现象，应立即浇筑砼垫层，并将垫层加厚。

当遇到管涌的情况时，采取增加降水井点，加大抽水速度的方式，降低水压力；当管涌严重时可先向坑内灌水压重，减小开挖基坑的坑内外水头差，稳定管涌情况，再采用双液注浆或浇灌快干砼封堵涌口，采用钻孔减压措施。

当遇到坑底隆起的情况时，检查开挖基坑的坑底是否有积水，排干积水。加快垫层施工，开挖基坑的坑外四周地面尽量卸载。将现场状况汇报给设计单位，按围护设计要求进行坑底地基土加固。

当遇到开挖基坑的降水井位降不下去的情况时，检查真空疏干深井和坑外水位观测井的深井设备，排除机械故障；测量真空疏干深井和坑外水位观测井的井底沉淀物的深度，如沉淀物过厚，应重新洗井，排除沉渣；测量真空疏干深井和坑外水位观测井的井孔深度，如果孔深不能满足降水要求，应在该区域增加降水井并保证足够的深度；如果前面的措施还不能满足降水要求，可在单井最大集水能力的允许的范围内，更换排水能力更深的深井泵。

密切关注前期勘探孔、现工程桩位置是否出现冒水突涌现象，一旦出现，立即开启邻近真空疏干深井和坑外水位观测井进行降水。

在本实施例中，通过成井施作、抽水系统和排水系统施作、洗井和试抽水、多井施作和基坑降水的施工方法，工序简单、安全可靠、可操作性较高、选择可靠性较高，以及通过采用超级压吸联合抽水系统，对开挖基坑内的积水进行真空抽吸，能够对淤泥质黏土、淤泥质砂土层和粉土层等进行疏干降水，适用于各类口径和材质的疏干深井，以及适宜水中含少量砂的条件，兼顾了地质水土或水中含沙量或其他因素的影响，适用性大，降水效率高，从而提高了现有的基坑降水方法的降水效果。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于超级压吸联合抽水系统的基坑降水施工方法，其特征在于，所述基于超级压吸联合抽水系统的基坑降水施工方法包括如下步骤：

步骤一、成井施作：确定开挖基坑的钻井井位和预计算井间距，按照10cm-20cm的深度，将预先准备的护孔管垂直埋设进所述钻井井位的原状土中，通过进场的钻机，按照1.10-1.15的泥浆比重，对埋设护孔管的钻井井位进行钻进清孔处理，得到清理后的钻孔，并将井管和滤水管依次放入到所述清理后的钻孔中，并通过滤料和填土，对所述清理后的钻孔中的井管进行围填，得到待填砂钻孔，对所述待填砂钻孔进行填砂处理，得到降水井；

步骤二、抽水系统和排水系统施作：对所述降水井进行真空泵投入、连接送气系统的送气管道铺设、连接真空抽水系统的排水管道铺设和电缆线铺设，并通过分段过滤器，将铺设后的每个降水井的井口进行密封，得到真空疏干深井和所述真空疏干深井对应的超级压吸联合抽水系统，并在开挖基坑内所述真空疏干深井的旁侧施作基坑内排水系统，在开挖基坑的外侧施作基坑外排水系统和坑外水位观测井，所述基坑内排水系统包括排水沟；

步骤三、洗井和试抽水、多井施作：对所述真空疏干深井的初始水位进行观测，得到观测水位数据，根据所述观测水位数据，对所述真空疏干深井依次进行空压机洗井和试抽水，得到试验数据，根据所述试验数据调整所述预计算井间距，得到降水井数量，根据所述降水井数量进行孔位布设、成井施作、洗井、试抽水以及抽水系统和排水系统施作，得到其他的多个真空疏干深井和每个真空疏干深井对应的超级压吸联合抽水系统；

步骤四、基坑降水：通过所述坑外水位观测井对所述开挖基坑的坑外水位变化情况进行监测，得到监测数据，通过所述监测数据和每个真空疏干深井对应的超级压吸联合抽水系统，按照大于-0.06MPa的真空度，将所述开挖基坑内的积水真空抽吸至所述排水沟，并通过所述基坑外排水系统，对所述开挖基坑进行基坑外的地表排水，其中，在基坑降水过程中，当所述开挖基坑开挖至设计标高时，根据真空疏干深井的出水量大小确定需封井的真空疏干深井，对所述需封井的真空疏干深井进行封井处理。

2.如权利要求1所述的基于超级压吸联合抽水系统的基坑降水施工方法，其特征在于，所述通过所述监测数据和每个真空疏干深井对应的超级压吸联合抽水系统，按照大于-0.06MPa的真空度，将所述开挖基坑内的积水真空抽吸至所述排水沟，包括：

通过每个真空疏干深井对应的超级压吸联合抽水系统中的可编程控制器，根据所述监测数据计算送气压力、送气量和送气时间；

通过所述送气系统和所述送气管道，按照所述送气压力、所述送气量和所述送气时间，对所述开挖基坑内每个真空疏干深井进行送气，得到送气后的真空疏干深井；

通过每个真空疏干深井对应的超级压吸联合抽水系统中的水气分离装置，计算所述送气后的真空疏干深井中的涌水量和出水量；

通过所述真空抽水系统、所述排水管道、所述涌水量和所述出水量，按照大于-0.06MPa的真空度，将所述送气后的真空疏干深井中的积水和气体抽吸至所述排水沟。

3.如权利要求2所述的基于超级压吸联合抽水系统的基坑降水施工方法，其特征在于，所述通过所述真空抽水系统、所述排水管道、所述涌水量和所述出水量，按照大于-0.06MPa的真空度，将所述送气后的真空疏干深井中的积水和气体抽吸至所述排水沟之后，还包括：

对真空疏干深井抽吸后的开挖基坑进行水位降至坑底下的深度检测，并检测所述真空疏干深井抽吸后的开挖基坑的出水含砂量；

当检测到深度为1m，且所述出水含砂量符合设计参数时，停止真空抽吸所述真空疏干深井抽吸后的开挖基坑内的积水，所述设计参数包括粗砂含量小于1/50000、中砂含量小于1/20000和细砂含量小于1/10000。

4.如权利要求1所述的基于超级压吸联合抽水系统的基坑降水施工方法，其特征在于，所述通过所述基坑外排水系统，对所述开挖基坑进行基坑外的地表排水，包括：

通过所述基坑外排水系统，对所述开挖基坑进行基坑外的地表排水，并对地表排水后的开挖基坑外的水位降后地质情况进行勘测；

当所述地表排水后的开挖基坑外的水位降至卵石层的设计位置时，停止对所述开挖基坑进行基坑外的地表排水。

5.如权利要求1所述的基于超级压吸联合抽水系统的基坑降水施工方法，其特征在于，所述降水井的井深小于或等于加固地面深度，所述降水井的井底与开挖面之间的距离为3m-4m；所述降水井的底板面下侧设置高度为3m-5m的过滤器段。

6.如权利要求5所述的基于超级压吸联合抽水系统的基坑降水施工方法，其特征在于，所述降水井的井深为22m-30m；所述井管的轴心间距为10.0m-20.0m、半径为273mm；所述滤水管的半径为273mm、埋深为3m-29m。

7.如权利要求6所述的基于超级压吸联合抽水系统的基坑降水施工方法，其特征在于，所述降水井的井口高于地表，所述井口与所述地表之间的距离为0.20m-0.50m；

所述滤料采用中粗砂，所述滤料的回填深度为地面以下5m；

所述降水井的井深偏差小于或等于±50cm；

所述井管的截面尺寸偏差小于或等于±2mm、长度偏差小于或等于±20cm。

8.如权利要求1所述的基于超级压吸联合抽水系统的基坑降水施工方法，其特征在于，所述排水沟低于所述开挖基坑的底面，所述排水沟设置于所述开挖基坑内的两侧；

所述排水沟包括按照15m的间隔，对距离基坑开挖边缘线2m处进行设置的横向水沟；

所述排水沟的沟深为0.3m、底宽为0.3m；

所述排水沟的沟底设置坡度为0.2％-0.5％的纵坡。

9.如权利要求1所述的基于超级压吸联合抽水系统的基坑降水施工方法，其特征在于，所述坑外水位观测井的井深大于或等于所述开挖基坑的基坑开挖深度；所述坑外水位观测井的数量包括一个或一个以上，每两个坑外水位观测井之间的间距为20m；

各坑外水位观测井均包括多段滤管，每段滤管的长度大于或等于5.0m。

10.如权利要求1-9中任一项所述的基于超级压吸联合抽水系统的基坑降水施工方法，其特征在于，所述基坑外排水系统包括挡水墙、截水排水沟和防护栏；

所述挡水墙的宽度为200mm、高度为200mm；

所述截水排水沟环绕所述开挖基坑，所述述截水排水沟的截面尺寸为300mm×300mm；

所述防护栏设置于所述开挖基坑的四周。

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