叶国强

（福建省水利水电工程局有限公司，福建 泉州362000）

1 选取试验段

选取的试验段为主线K0+000～K0+800段，地下水主要分布有第四系孔隙潜水为主，受大气降水补给，水位埋深0.40 m～3.10 m，水位标高1140.51 m～1219.30 m。不良地质与特殊岩土，地表主要出露地层为〈1-1-1〉细砂（Q4eol）和〈1-1-2〉细砂（Q4eol），承载力为80 kPa～90 kPa，厚度约2.00 m～4.00 m。

本试验段管道位置原地面为1220.40 m～1224.96 m，平均标高为1222.68 m，槽底标高为1218.09 m～1218.79 m，平均标高为1218.44 m，平均开挖深度4.24 m，经实地探测平均地下水位1219.74 m，平均降水深度1.30+1.00=2.30 m。管道基础完全处于〈1-1-1〉细砂（Q4eol）和〈1-1-2〉细砂（Q4eol）中，存在发生管涌的可能性。

2 降水程序、方法和内容

2.1 整体施工顺序

实地开挖探测（确定是否降水）→定位放线→确定井位→射水成孔→安装井管→下滤料→安装主管→开始降水→管道安装完毕后停止降水。

2.2 降水方案实施

根据实地现场每隔200 m进行实地开挖测量，测量出实际水位及需要的降水深度，如果实际水位底于设计管底标高可不进行降水。试验段现场进行探测共五个点，每个点的水位都高于基底标高，整段需要进行降水。水位相对比较平均，需要进行降水2.30 m。

依据地质报告及现场勘测结合施工经验，试验段计划采用轻型井点降水方法。

受真空泵吸力的限制，采用轻型井点降水其水位降低在4.00 m～5.00 m。为保证降水达到设计高程要求，对高于降水高度的采用明挖降低地面高程，根据测量数据，本试验段将布设井点管位置于原地面下挖1.00 m～2.00 m处。在下挖过程中不宜开挖过深，过深会导致施工工作面无法开展不利施工、在不知水位情况开挖过深至水位线，会导致边坡不稳定安全系数降低，容易出现安全事故。

本试验段（K0+00～K0+800）经原地面测量平均开挖深度4.24 m，经实地探测平均地下水埋深2.94 m，平均降水深度1.30+1.00=2.30 m。管道基础完全处于〈1-1-1〉细砂（Q4eol）和〈1-1-2〉细砂（Q4eol）中，存在发生管涌的可能性，渗透系数取值在8.00 m/d～12.00 m/d范围。

2.2.1 真空井点结构布置

（1）机具设备

机具设备系统由井点管、管下端有滤管、连接管、集水总管、抽水设备等组成。井点管，采用直径40 mmPVC塑料柔性管做为井点管，长度8.00 m（包含下端1.50 m滤管）。在管壁上钻打梅花状渗水孔，孔径12.00 mm，孔隙率控制在15.00%～18.00%；管壁外设两层滤网，滤网采用30～80目的尼龙网。井点管上端直接引至集水总管，长度根据距抽水设备确定。集水总管，集水总管用直径110 mm的钢管分并设连接井点管接口，每台抬水泵设一总管，总管连接16个井点管。抽水机共设8台，其中一台为17.60 kW用于射水成孔，7台16.20 kW用于排水。每台独立进行抽水。

（2）井点布置

降水实施中为保证不影响基坑开挖、管道安装、阀门安装等作业，考虑水位降低后基坑上口宽度可控制在6.00 m以内，我们采用单排（单侧）井点，布置在地下水上游一侧。井点间距为1.50 m（详见如下计算），单排井点布置图见图1。本次试验段按平均数值进行计算。

降水井计算：沟槽长度暂按20.00 m计算，降水井采用机井成孔。取单个井段作为计算单位，井段按长20.00 m，宽6.00 m，打井眼直径为300.00 mm，内装40.00 mm直径的塑料，单井深度：7.00 m。

土层渗透系数：K＝10 m/d（取中间值）

水位降深：S=2.30 m

基坑面积：A＝20×6=120 m2

基坑等效半径：r0=η（L+B）/4=1.06（20+6）/4=6.89 m

基坑涌水量计算：

单口管井极限出水能力：

设计降水井数：1.10×Q÷q＝1.10×448.83÷40.47=12.20≈13口

考虑部份有中砂层渗透系数较大等因素，井口数量取14口。

井间距为20/（14-1）=1.53 m，故取1.50 m。

图1 单排井点布置图

2.3 降水井施工

成孔：井点管的埋设可用射水法、钻孔法和冲孔法成孔，根据《岩土工程勘察报告》本工程的基本土层在①层细砂和②层中砂层段；根据工程施工线路较长等特点；同时参照当地的降水成孔工艺方法和经验；我们采用射水法进行成孔。在成孔时孔壁循环水加入粘土进行护壁，井孔直径110.00 mm，孔度标高底于滤管底标高0.50 m～1.00 m。采用中粗砂做为滤料回填井管与孔壁间隙并在距地面1m处用粘土封孔，中粗砂滤料回填数量应大于计算数量的85%。

下管：成孔后泥浆清孔检验合格后，迅速进行井点管的埋设，井点管为内径40.00 mm的塑料管，滤管长度为1.50 m水管，出地面管直接接至排水总管，长度根据实际情况进行预留。

填滤料：井管安装固定后，及时填滤料，滤料采用现场已有的中砂，填料时由孔口直接填入，填料均匀连续，并随时测量填料深度，滤料填后及时封孔。

降水：进行降水工作，即开起抽水设备，抽水设备应有备用，发现设备损坏及时维修更换，确保正常降水。配有相应功率的发电机组［1］。

降水主要设备选用：①水泵：水泵选用砂泵；生产率220 m3/h，扬程22 m，抽吸真空高度7.00 m，吸口直径50 mm，电动机功率5.50 kW，转速1450 r/min，共8台；②柴油发电机：17.60 kW共1台，16.20 kW共7台；挖掘机：220（斗容积1 m3）1台；装载机：龙工50共1台。

3 井点排水方案实施

现场依据沟槽开挖进度每400 m间距选择一低洼处进行排放并远离沟槽250.00 m，排水工序主要有水泵总管接出排水软管→排水沟槽→排水场地。

排水软管：为保证排水水泵的移动及地形影响，水泵排水时用软管连接水泵总管送出40m后连接排水沟槽。

排水沟槽：排水沟槽从排水始点至排水终点距离250.00 m，排水沟槽为满足4台水泵同时排水的水量要求，本排水沟槽设计底宽50 cm，高50 cm，放坡按1∶1，沟槽表面用塑料模布铺设防止渗水，沟槽沿抽水水流方向有0.30%的坡度［2］。

排水场地：为避免水淹没村民农田、村民民房、地面上建（构）筑物和道路，排放处设在相对低洼处，排水场周边用土进行围挡，围挡底宽2.00 m，顶宽1.00 m，高1.00 m。排水处为保证排水量能低于渗透量保证排水的集中渗透，根据现场实际情况大概每400m段设一排水处，每处排水面积841.60 m2，现场取1.50 hm2。排水处面积计算：

式中：VP为设计渗透量=（33690÷2）=16845 m3；K为渗透系数=10 m/d=0.41 m/s；J为水力坡降，取0.80；A为有效渗透面积。

由上式可知：A=VP/（KJA）

经计算A=841.60 m2。

根据《岩土工程勘察报告》和试验段实际管线周边进行勘察，因本工程的地形、地貌特征主要有固定沙丘、半固定沙丘、流动沙丘，为保证排水沟的流水坡度，必需对沙丘进行开挖清理，在排水沟沿线进行大致的整平后再进行排水沟开挖。另外因排水沟及临时排水场地涉及当地村民的土地问题，在实施中为保证试验段顺利进行，跟当地村民积极沟通后，对排水涉及到的土地进行临时征用［3］。

根据方案进行排水所产生的工程量数据如下（试验段共设两处排水场地，每400m一个）：

排水沟槽土方开挖：（0.50+1.50）÷2×0.50×250×2=250 m3；排水沟槽土方回填：（0.50+1.50）÷2×0.50×250×2=250 m3；排水场地临时征：1.50×2=3 hm2；塑料膜布铺设：（0.50＋0.71×2＋0.20×2）×250=580 m2。

4 明水排水方案

由于地势相对低平，便于降水汇集，且排泄条件差。根据施工现场实地勘察，本标段有碟形洼地2处。

本标段碟形洼地位置处于主线K0+100和K0+1300两处，两处的位置比较接近并有小径沟接连，水系相通并有外部支流地表水补充。经实地测量洼地地表水面积为1052.00 m2和955.00 m2，平均水深为1.20 m。

为保证地下水降水要求必需先排除地表水，根据地下水计算出的影响半径（45.38 m）及本地表水与管线中心位置，本段的洼地地表水的排水范围要全部排除。排水步骤如下：①用粘性土截流外部支流地表水的补充，粘生土在回填第一层时用机械尽可能把粘性土挤压到原砂性土以下以保证补充水量尽可能的被隔断，回真粘性土高于地表水30.00 cm［4］。②用粘性土把两处洼地地表水隔断，做法同上。③用5.50 kW离心泵进行排水，水排放至降水方案预先施工好的排水沟然后排至排水场地。④地表水排放完后进行地表清理并进行地下水降排实施。洼地地表水排水工程量：

粘性土回填（包括材料费）：（3+1）÷2×1.50×22×3=198.00 m3

5.5 kW离心泵台班：（1052+955）×1.20÷60÷8=5.02=6台班

地表清理：1052+955=2007.00 m2

5 效果评价

5.1 降水效果

试验段（K0+00～K0+800）从3月14日开始施工至4月10日完成，排水井点从3月14日至3月21日基本完成，井间距1.50 m，降水从3月22日至4月10日完成并已进行管道安装及土方回填工作。经试验后证实本次井点采用射水法成孔速度较快、成孔质量高，符合本工程特点；经降水试验证实我们选定的降水方案能满足施工要求、降水水位都控制在基坑底以下1.20 m范围、降水时间周期较短、效果比较理想，降水成本较底。

降水统计如下（井点全部完成，降水完成200 m）：井点数量484井，降水量33690.00 m3，降水深度2.30 m。

降水数据分析：本方案按20 m长进行基坑涌水量计算与实际管道施工完成所发生的降水量，两者进行对比：Q实=37530 m3÷10（从3月22日至3月31日降水天数）÷（200（完成管道）÷20（试验计算段））=336.90 m3≤Q计算=448.83 m3，所以本降水方案可行。

5.2 排水效果

经试验段排水后，排水效果满足方案进度要求。受地形、地貌和当地环境影响排水只能设置排水沟槽和排水场地。每400 m段设置一个排水场地，在施工时基本保持在四个总管同时排水，进度循环进行，所以排水沟槽及排水坑断面尺寸满足排水要求。

根据主管线及支线现场实地勘察，地形、地貌及地下水位情况，进行降、排水的实际情况与试验段基本一致，所以降、排水方案可按试验段方法实施［5］。

6 结语

根据试验段的井点降排水效果看，在沙地高水位地下施工中，通过将刚性井点管改成柔性井点管不仅移动方便、重量轻、成孔率高、边坡开挖安全稳定且工程成本并未有明显的增加。可在工程后期全面推行本施工方案。