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中图分类号：TU74
摘要：以唐山市曹妃甸工业区净水厂降水工程为例，介绍混凝土自渗管井降水的设计、施工以及取得的实际效果，同时阐明了混凝土管井的适用范围及适应地质条件。
关键词：混凝土自渗管井 降水
随着近年来国家对沿岸地区的开发建设，特别是地处京津唐经济圈的曹妃甸，大量的工业与民用建筑在曹妃甸拔地而起，由于曹妃甸地处渤海湾沿岸，地下水位较高，基坑降水在工程施工中也显得尤为重要，如何能将较高的地下水位降至施工要求线以下，成为各工程基础施工中的重中之重。实践证明，采用混凝土自渗管井降水的方法是一个行之有效的方法。
曹妃甸工业区净水厂位于曹妃甸工业区11公里处，紧邻首钢京唐联合公司，距海岸约7公里，施工现场场地为吹砂填海造地而成，平均海拔在4m左右，地下水位埋深在自然地坪下0.4m-1m之间，本工程为一群体水工构筑物，地下池体较多，且深度远超过地下水位，采用混凝土自渗管井降水，有效的降低了地下水位，取得了良好的效果。
场区工程地质及水文地质概况
场区地质为第四纪全新统海滨相沉积层，沉积韵律较明显，工程设计所涉及到的土层自上而下为：
①粉土：本色，稍湿—很湿，稍密，颗粒较均匀，含云母及贝壳碎片，该层主要是由吹填形成。
②粉质粘土：灰色—褐灰色，可塑；饱和；含云母及贝壳碎片，局部夹粉砂及淤泥质粉质粘土和粉土，切面稍有光泽，韧性，干强度中级。
③粉砂：灰褐色，松散—中密，饱和，含云母及贝壳碎片，局部细砂和粉土。
场区内地下水主要靠海水侧向径流及大气降水，潮汐影响较大，其含水层为第四纪全新统松散的粉砂组成，地下水类型呈潮汐型潜水，其埋深与潮汐变化有关，地下水位埋深在0.4m—1m之间水位标高在2—4m之间。
2、基坑降水设计
根据场区水文地质资料分析，降水主要涉及潮汐型潜水，潮汐型潜水埋深在0.4m—1m之间，标高在2-4m，将潮汐型潜水降至基槽以下50cm才能满足基坑干槽作业。本工程降水任务主要是设法降低基坑以上的潮汐型潜水。
㈠场地水文资料分析
根据场区水文资料分析，降水主要涉及潮汐型潜水，潮汐型潜水埋深在0.4m—1m之间，水位标高在2—4m之间，工程涉及土质自上而下分别为粉土、粉质粘土、粉砂，从透水性分析，粉土、粉质粘土透水性较差，而粉砂透水性较强，将潮汐型潜水降至基槽以下50cm才能满足基坑干槽作业。
㈡基坑降水方案选择
本工程降水任务主要是设法降低基坑以上的潮汐型潜水，通过水文资料分析，可以看出粉砂透水性较强，将上粉土和粉质粘土引至下部粉砂层含水层中，实现降低地下水位的目的。因此确定采用混凝土自渗管井降水施工方案。
㈢混凝土自渗管井的设计
按照常规无压完整井计算基坑总涌水量，然后计算单井排水能力，最后计算混凝土自渗管井的数量和间距，本工程房号较多，在此以泵房维修间为例，进行计算。泵房维修间工程长26m，宽10m，基坑深度4m。
①基坑坡效半径γ0
γ0 =0.29（a+b）
式中，a为基坑长度约为33m（含每边井点到底板外皮距离），
b为基坑宽度约为16m（含每边井点到底板外皮距离）
即：γ0=14.21m，综合考虑γ0取15m。
②影响半径R
R=2S
式中：H为含水层厚，取5m
S为降深5m
k为渗透系数，取k=10（粉砂）
则R=70m
③基坑涌水量Q
Q=
将以上参数代入上式得Q=455m3
④单井出水量q
q=×24
式中：l’为过滤器淹没段长度，取5m
d为过滤器外经，取500mm
r’为经验系数
综合考虑q取50m3/d
⑤确定井数量：
n=1.2×≈11
⑥确定井距及调整井数量：
井距：a=L/n=98/11=8.9
综合考虑：a取8m，n=12眼
⑦确定井深：
L＞H+h1=5+0.1*33/2=6.65m
綜合考虑L取8m
3、降水井施工
施工顺序：成孔→第一次换浆→刷刮井壁→第二次换浆→校正孔深→安装井管→填滤料→洗井→抽水
①成孔可选用冲击式钻机或潜水钻机钻孔，钻孔直径为800mm。钻孔机安装必须水平、稳固，各连接部位要牢靠。在孔口安装长1.5m、直径1.0m的护口钢筒，防止井口坍塌。
②第一次换浆用捞浆筒或吸泥器将孔内的稠泥浆捞出来，直到捞出的是混水而无泥浆为止。
③刷刮井壁用钢丝绳提住特制的刷子在孔内上下刷3~4次，提升速度控制在1m/s左右。
④第二次换浆刷刮井壁后，采用与第一次换浆相同的方法进行第二次换浆。
⑤校正孔深换浆后，测量孔深，孔深以大于设计成井深度300mm为宜。
⑥安装井管用钢丝绳吊住井管底盘，将混凝土自渗管放在底盘上。在管底部用8号铁丝捆3块长30cm、宽10cm、厚5cm的木质导正器，使管中心与孔中心重合，并沿管底部周围均匀捆4根竹皮。均匀放下钢丝绳，再继续插管和竹皮，直至下到孔底为止。两根管之间用沥青粘合，以防漏进滤料。管接口上下各20cm处，用8号铁丝将竹皮与井管捆牢。
⑦填滤料井管安装后立即回填滤料，滤料用粒径为5~20mm的碎石或砾石，洗净后回填。从井管外围填入滤料，要连续进行。滤料一直填到孔口，不封孔，洗井时发现滤料下沉要及时补充。
⑧洗井滤料填实后必须立即洗井。将一根长2.5m左右，直径2.5cm的钢管一端焊死，距管端500mm范围内打间距50mm、孔径5mm的孔。钢管另一端与空压机连接。将钢管放入井内自上而下（或自下而上）分段吹洗，每延长米过滤管吹洗5min即可。同时在井内放入潜水泵，边吹边抽，直至抽出的水变得较清为止。
⑨抽水将潜水泵放入井内正常抽水。
4、降水效果
采用混凝土自渗管井降水方案施工，在整个基础施工中，基坑未出现一处渗水现象，管井内平均水位标高为-6m，达到基坑干槽作业的目的。
5、结语
实践证明，采用混凝土自渗管井降水是一个较成熟的降水方法，其施工工艺简单，降水效果明显，降水成本低，大大加快了工程施工进度，在曹妃甸施工工地上广泛应用。
摘要：以唐山市曹妃甸工业区净水厂降水工程为例，介绍混凝土自渗管井降水的设计、施工以及取得的实际效果，同时阐明了混凝土管井的适用范围及适应地质条件。
关键词：混凝土自渗管井 降水
随着近年来国家对沿岸地区的开发建设，特别是地处京津唐经济圈的曹妃甸，大量的工业与民用建筑在曹妃甸拔地而起，由于曹妃甸地处渤海湾沿岸，地下水位较高，基坑降水在工程施工中也显得尤为重要，如何能将较高的地下水位降至施工要求线以下，成为各工程基础施工中的重中之重。实践证明，采用混凝土自渗管井降水的方法是一个行之有效的方法。
曹妃甸工业区净水厂位于曹妃甸工业区11公里处，紧邻首钢京唐联合公司，距海岸约7公里，施工现场场地为吹砂填海造地而成，平均海拔在4m左右，地下水位埋深在自然地坪下0.4m-1m之间，本工程为一群体水工构筑物，地下池体较多，且深度远超过地下水位，采用混凝土自渗管井降水，有效的降低了地下水位，取得了良好的效果。
场区工程地质及水文地质概况
场区地质为第四纪全新统海滨相沉积层，沉积韵律较明显，工程设计所涉及到的土层自上而下为：
①粉土：本色，稍湿—很湿，稍密，颗粒较均匀，含云母及贝壳碎片，该层主要是由吹填形成。
②粉质粘土：灰色—褐灰色，可塑；饱和；含云母及贝壳碎片，局部夹粉砂及淤泥质粉质粘土和粉土，切面稍有光泽，韧性，干强度中级。
③粉砂：灰褐色，松散—中密，饱和，含云母及贝壳碎片，局部细砂和粉土。
场区内地下水主要靠海水侧向径流及大气降水，潮汐影响较大，其含水层为第四纪全新统松散的粉砂组成，地下水类型呈潮汐型潜水，其埋深与潮汐变化有关，地下水位埋深在0.4m—1m之间水位标高在2—4m之间。
2、基坑降水设计
根据场区水文地质资料分析，降水主要涉及潮汐型潜水，潮汐型潜水埋深在0.4m—1m之间，标高在2-4m，将潮汐型潜水降至基槽以下50cm才能满足基坑干槽作业。本工程降水任务主要是设法降低基坑以上的潮汐型潜水。
㈠场地水文资料分析
根据场区水文资料分析，降水主要涉及潮汐型潜水，潮汐型潜水埋深在0.4m—1m之间，水位标高在2—4m之间，工程涉及土质自上而下分别为粉土、粉质粘土、粉砂，从透水性分析，粉土、粉质粘土透水性较差，而粉砂透水性较强，将潮汐型潜水降至基槽以下50cm才能满足基坑干槽作业。
㈡基坑降水方案选择
本工程降水任务主要是设法降低基坑以上的潮汐型潜水，通过水文资料分析，可以看出粉砂透水性较强，将上粉土和粉质粘土引至下部粉砂层含水层中，实现降低地下水位的目的。因此确定采用混凝土自渗管井降水施工方案。
㈢混凝土自渗管井的设计
按照常规无压完整井计算基坑总涌水量，然后计算单井排水能力，最后计算混凝土自渗管井的数量和间距，本工程房号较多，在此以泵房维修间为例，进行计算。泵房维修间工程长26m，宽10m，基坑深度4m。
①基坑坡效半径γ0
γ0 =0.29（a+b）
式中，a为基坑长度约为33m（含每边井点到底板外皮距离），
b为基坑宽度约为16m（含每边井点到底板外皮距离）
即：γ0=14.21m，综合考虑γ0取15m。
②影响半径R
R=2S
式中：H为含水层厚，取5m
S为降深5m
k为渗透系数，取k=10（粉砂）
则R=70m
③基坑涌水量Q
Q=
将以上参数代入上式得Q=455m3
④单井出水量q
q=×24
式中：l’为过滤器淹没段长度，取5m
d为过滤器外经，取500mm
r’为经验系数
综合考虑q取50m3/d
⑤确定井数量：
n=1.2×≈11
⑥确定井距及调整井数量：
井距：a=L/n=98/11=8.9
综合考虑：a取8m，n=12眼
⑦确定井深：
L＞H+h1=5+0.1*33/2=6.65m
綜合考虑L取8m
3、降水井施工
施工顺序：成孔→第一次换浆→刷刮井壁→第二次换浆→校正孔深→安装井管→填滤料→洗井→抽水
①成孔可选用冲击式钻机或潜水钻机钻孔，钻孔直径为800mm。钻孔机安装必须水平、稳固，各连接部位要牢靠。在孔口安装长1.5m、直径1.0m的护口钢筒，防止井口坍塌。
②第一次换浆用捞浆筒或吸泥器将孔内的稠泥浆捞出来，直到捞出的是混水而无泥浆为止。
③刷刮井壁用钢丝绳提住特制的刷子在孔内上下刷3~4次，提升速度控制在1m/s左右。
④第二次换浆刷刮井壁后，采用与第一次换浆相同的方法进行第二次换浆。
⑤校正孔深换浆后，测量孔深，孔深以大于设计成井深度300mm为宜。
⑥安装井管用钢丝绳吊住井管底盘，将混凝土自渗管放在底盘上。在管底部用8号铁丝捆3块长30cm、宽10cm、厚5cm的木质导正器，使管中心与孔中心重合，并沿管底部周围均匀捆4根竹皮。均匀放下钢丝绳，再继续插管和竹皮，直至下到孔底为止。两根管之间用沥青粘合，以防漏进滤料。管接口上下各20cm处，用8号铁丝将竹皮与井管捆牢。
⑦填滤料井管安装后立即回填滤料，滤料用粒径为5~20mm的碎石或砾石，洗净后回填。从井管外围填入滤料，要连续进行。滤料一直填到孔口，不封孔，洗井时发现滤料下沉要及时补充。
⑧洗井滤料填实后必须立即洗井。将一根长2.5m左右，直径2.5cm的钢管一端焊死，距管端500mm范围内打间距50mm、孔径5mm的孔。钢管另一端与空压机连接。将钢管放入井内自上而下（或自下而上）分段吹洗，每延长米过滤管吹洗5min即可。同时在井内放入潜水泵，边吹边抽，直至抽出的水变得较清为止。
⑨抽水将潜水泵放入井内正常抽水。
4、降水效果
采用混凝土自渗管井降水方案施工，在整个基础施工中，基坑未出现一处渗水现象，管井内平均水位标高为-6m，达到基坑干槽作业的目的。
5、结语
实践证明，采用混凝土自渗管井降水是一个较成熟的降水方法，其施工工艺简单，降水效果明显，降水成本低，大大加快了工程施工进度，在曹妃甸施工工地上广泛应用。