浅议轻型井点在市政排水施工中的应用

　　我市地处故黄河冲积平原地带，土质多为砂土，粉砂土类，且地下水位相对较高，土层的稳定性较差，在大开挖沟槽排水施工中极易造成大面积塌方，造成人员伤亡，增大工作量，拖延工期。往往形成水中作业，管道铺设完工后，管中易积存淤泥流砂且难以清除，难以从根本上保证工程质量，极易造成管道下沉、错口、管缝开裂、大沟沟墙倾斜移位、弯曲等现象。一旦投入使用，往往造成地面雨水径流渗透或地下水将土壤中的细小颗粒，通过管缝或错口处排入管道或大沟，天长日久，易形成道路下土层洞穴，大大降低了土层的承载力，最终导致路面下沉坍塌，如我市解放北路排水干管错口、二环西路大沟沟墙倾斜、倒塌，红杉树立交下排水老干管严重错口、下沉就导致了道路大面积下沉，使道路路面严重积水，影响了来往车辆及行人的安全行驶。
　　目前针对这种病害尚无较理想的处理方法，有些地段虽然采用了钻孔注浆处理，然其仅仅只能将大部分缝口封闭，并不能将错口管道进行调整或纠正倾斜挡墙且也存在大量砂浆灌入管内，造成管道过水断面减少，给后期养护工作带来不便。
　　鉴于上述情况，我处在市政排水施工中，重点从源头抓起，消除工程施工质量的先天不足，对于地下水位较高且土质较差的地段，采用轻型井点降水既避免了水中作业、超挖扰动原状土及管基座落在软土基层上，有避免了过去那种因槽中积水直接铺干灰，泥、灰、石、水相混合，未等凝固便直接铺设管道的做法，保证了工程质量。
　　施工排水一般分为明沟排水和人工降低地下水位两种方法，其中，人工降低地下水水位是在明沟排水不能解决问题的情况下采用的，比如地下水位较高，土壤稳定性较差，是在沟槽或基坑开挖前，把地下水降到工作面标高以下，以改善沟槽底的施工条件，稳定边坡，防止塌方或滑坡，同时，也起到稳定槽底的施工条件，稳定边坡，防止塌方或滑坡，同时，也起到稳定槽底防止地基承载力下降的作用。
　　人工降低地下水位的方法是根据土层性质和允许降深的不同，又分为轻型井点、电渗井点等，在此仅浅谈一下轻型井点降水在排水工程施工中的应用。
　　一、使用范围
　　轻型井点系统适用在粉砂、细砂、中砂、亚粘土、亚砂土等渗透系数在1~80米/昼夜的土层降低地下水位，尤其是渗透系数在2~50米/昼夜的土层，降水效果更为显著。
　　二、降水原理
　　轻型井点系统由井点管、直管、弯联管、总管和抽水设备所组成（如图1），其中抽水设备可采用直空式或射流式抽水设备。轻型井点系统是通过直空泵或射流泵，使直管中产生真空度，在大气压作用下使地下水经由井点管、总管，经过能量交换，压出排走，从而达到降低地下水位的装置。
　　一般真空式地下水位降落深度为5.5~6.5米，射流式可使地下水位降落达9米。
　　三、优缺点
　　优点：
　　（1）轻型井点降水系统降水相对比较集中，能够按照要求进行降水，其降水范围利用率较大。
　　（2）轻型井点降水系统降水时间比较快，一般7~10天即可开打挖且降水效果比较显著。
　　（3）轻型井点安装、拆除比较简便。
　　（4）轻型井点损耗、运转费用相对较低。
　　（5）井点管对边坡起到一定的支撑作用。
　　缺点：
　　（1）井点管较多，特别是接管处易进气，管理麻烦。
　　（2）在一定程度上，影响机械开挖和材料的垂直运输。
　　（3）需另有备用电源，以防停电，造成前期降水无效。
　　四、实例应用计算
　　我处在红杉树立交排水改造工程中，根据查找相关水文地质资料及询问有关老工程技术人员以及进行实地勘测，此地段地下水位较高，距地面1米以下即到地下水位线，土质多为粉砂土，渗透系数K=5.0，根据设计需将地下水位降低S0=3.7米，方可保证开挖沟槽不出现朝塌方和槽中不积水，由于开挖沟度达4.2米，采用双排轻型井点进行降水。
　　由于实际施工中遇到的多为潜水不完整井，因此，下图按50米作为计算长度，以确保井点布置（见图2）
　　（1）含水层有效带厚度H0
　　S0/(S0+L0）=3.7/（3.7+2）=0.8a=1.85
　　则H0=a（S0+L0）=1.85×（3.7+2）=10.55米
　　式中L0—井点管长度，一般为2米。
　　（2）影响半径R
　　R=2×S0×（H0K）1/2=2×3.7×（10.55×5）1/2=53.75米
　　（3）群井假想半径X0
　　X0=L/4=100/4=25米式中L——干管总长
　　（4）涌水量
　　Q=1.336K（2H0－S0）S0/（lga－lgx0）
　　=1.336×5×（2×10.55－3.7）×3.7/（lg53.75－lg25）
　　=1331m³/昼夜
　　（5）井点管出水q
　　q=2πr0L0×20(k)1/2=2π×0.025×2×20×(5)1/2=14.0m³/昼夜
　　式中r0—井点管半径一般为0.025米
　　（6）井点管数目n
　　n=Q/q=1331/14=95个
　　（7）井点管间距d
　　d=L/n=100/95=1.05米取1米
　　四、体会
　　在红杉树立交排水改造中，通过采用双排轻型井点降水，沟槽开挖边坡从1：1减少至1：0.33，一个断面减少土方开挖量达11.8m³，可以节省占路近6㎡（见图3）。这对于城市市政工程排水施工，既确保了工程质量，缩短了工期，又大大节约了工程造价，特别是土方及后期道路恢复，每延米可节约资金约1000元，而且对于城市市区交通量、人流量比较大的地段减缓了交通压力，易于疏通人、车流量，在一定程度上不仅提高了经济效益，而且也提高了社会效益。
　　利用轻型井点降水之前，一定要勘测好土质情况，否则，即使采用轻型井点降水，由于土质的渗透系数过小，其裹水、表面吸附性能较大，亦可能导致降水效果不大；井点布置也要考虑后期采用机械开挖的可能性，要达到便于机械开挖；井点降水运行后，要经常进行巡视察看有无进气，导致降水效果不好；井点降水要在分层填至土路床下0.5米并达到设计密实度要求，再停止降水，停止降水过早，由于地下水位上升，对后期回填夯实不利，极易造成回填夯实翻浆弹簧等现象；为了使降水效果更好，可以采用先将沟槽下挖1米左右，然后再下井点。
　　总之，轻型井点在市政排水施工中是一种行之有效、快捷的降水方法。

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