李博　關世杰　程亮　王春艷

摘 要：一些基坑工程中，當土方大面積開挖至基底，會進行局部集水坑、電梯井、塔吊基礎坑等的開挖。如果這時候遇到地下水，會影響局部坑體邊坡的穩(wěn)定。在進行上述部位地下水降水的過程中，大型成井設備對場地要求高，施工中容易對基底產生擾動。在基坑開挖施工過程中，根據(jù)工程地質、水文地質條件選取合適的基坑加固及降排水措施十分必要。根據(jù)輕型井點鉆進效率高、場地條件需求低、污染小以及在黏土層與粉細砂層中降水效果明顯等特點，在實際工程中進行了集水坑的降水嘗試，根據(jù)地質條件進行了井點的布設和機具的選擇，最終解決了局部加深集水坑的降水及開挖工作。

關鍵詞：輕型井點；基坑；集水坑；降水

Application of light well point in local catchment dewatering

LI Bo^1，2， GUAN Shijie^1，2， CHENG Liang^1，2， WANG Chunyan^3

（1. Beijing Institute of Ecological Geology， Beijing 100011， China;

2. Beijing Geo-Engineering Company， Ltd.， Beijing 100143， China;

3. Beijing Institute of Geo-Environment Monitoring， Beijing 100195， China）

Abstract： In some foundation pit projects， when a large area of earth is excavated to the base， local catchment pit， elevator shaft， tower crane foundation pit， etc.， will also be excavated. If groundwater emerges at this time， it will affect the stability of local pit slope. In the process of groundwater precipitation， large well equipment is required， which has a high demand on the site conditions， and is easy to cause disturbance to the basement during construction. In the process of foundation pit excavation， it is necessary to select appropriate reinforcement and drainage measures according to engineering geology and hydrogeology conditions. Light well points features high drilling efficiency， low demand for site conditions， little pollution， and obvious dewatering effect in clay layer and fine sand layer. In actual projects， the well point layout and the selection of machinery and tools were carried out according to the geological conditions. Finally， the dewatering and excavation of local deep drainage holes were solved.

Keywords： light well point; foundation pit; a watering hole; precipitation

隨著我國城市化進程加快，深基坑工程十分普遍，基坑開挖過程中會遇到地下水。針對大面積、大降深的降水工程，一般采用管井降水，管井的成井工藝主要有正、反循環(huán)，沖擊鉆、旋轉鉆等。但過度開采地下水，往往會造成城市地面沉降，許多城市已經提倡優(yōu)先采用止水、隔水等措施，并對基坑中抽取出的地下水采取回灌措施，富余的水也優(yōu)先進行施工使用、降塵、澆灌、清洗等用途，以達到節(jié)約水資源、綜合利用的目的（王進利等，2018）。

以北京地區(qū)為例，許多項目采用止水帷幕結合內部疏干的止水措施，能夠滿足基坑地下水位整體位于基底以下0.5 m，滿足施工需求，但局部加深的集水坑、電梯井、塔吊基礎坑等往往成為降水施工的重點、難點，局部坑體處于含水層內有流沙危險因而難以開挖成型（曹輝等，2020）。以往預先施工的降水井難于保護或降水效果不好，開挖至基底附近再進行降水、止水施工又容易對基坑底部土體產生擾動。而輕型井點設備簡單、易于操作、便于管理的特點給我們提供了新的方法。本文以崔各莊棚戶區(qū)改造土地開發(fā)項目為例，采用輕型井點降水方法，以較小的成本投入解決了局部加深集水坑降水及邊坡開挖的問題，節(jié)約了工期。該項目中輕型井點降水管的布設、井點機組管材以及附件的選用、基礎型真空射流降水泵的布置和其他技術措施對于今后類似工程具有一定借鑒作用。

1? 工程概況與水文地質條件

1.1? 工程概況

崔各莊棚戶區(qū)改造土地開發(fā)項目場地位于北京市朝陽區(qū)崔各莊鄉(xiāng)，在地貌上屬于永定河洪積扇中部。項目包含12棟高層住宅樓及地下車庫，一個基坑整體開挖，開挖深度基礎底標高普遍為-9.85～-10.22 m（圖1）?；又ёo形式根據(jù)支護深度、工程地質條件及周邊環(huán)境的不同采用樁錨支護和復合土釘墻/土釘墻支護。高層住宅樓采用CFG樁復合地基，車庫采用天然地基。

1.2? 水文地質條件

勘察在鉆探40.0 m深度范圍內觀測到2層地下水位，水位埋深受季節(jié)、氣候、降雨、地下水回灌以及周邊施工降水等因素影響而有所變化。

第一層地下水類型為上層滯水。該層地下水穩(wěn)定水位埋深為7.00～8.50 m，主要賦存于③層砂質粉土—黏質粉土、③2層粉砂層中，③1層粉質黏土為弱透水層，主要補給來源為粉砂層及粉土層中的殘留水或場地內回填坑內的積水及雨水下滲。北側區(qū)域由于離東北側基坑較近，受北側基坑降水的影響作用大，造成了此層水局部缺失；南側區(qū)域由于離東北側基坑稍遠，持續(xù)降水的影響作用小，南側離東北側基坑抽水較遠區(qū)域水量偏多。此層地下水主要受東北側基礎施工基坑持續(xù)降水及地下水回灌以及雨雪水下滲的影響較大。

第二層地下水類型為潛水。該層地下水穩(wěn)定水位埋深為10.50～12.70 m，場地內均有分布。該層水主要賦存于④層粉細砂、⑤層黏質粉土、⑥層砂質粉土-黏質粉土、⑦層黏質粉土、⑦2中細砂、⑧層中細砂層內，水量豐富。穩(wěn)定水位為鉆探結束24 h后量取，主要補給來源為大氣降水入滲、地表水入滲、地下水回灌等。由于本場地地下水埋藏較淺，蒸發(fā)、水平側向流出和人工開采是主要的排泄方式，因此不同季節(jié)、不同時期的水量和水位變幅較大。即：可能因擬建場地附近建筑施工降水，致使水位降低；亦可能因暴雨積水、管道漏水滲入、地下水回灌等增加補給量，東北側基坑停止施工降水等原因形成較高水位。

1.3? 施工難點

基坑止水方案采用三軸攪拌樁止水帷幕結合內部疏干井的措施，并在肥槽內設置匯水明溝，統(tǒng)一抽排至基坑上部排水系統(tǒng)，滿足了基坑整體開挖的降水需求。局部加深的集水坑、電梯井基礎底標高達到或超過了止水帷幕底標高，基坑開挖期間處于雨季豐水期，局部集水坑降水出水量2～6 m3·d-1，平均降深為0.66 m，最深處達2 m。

項目最初設計考慮通過基坑內部疏干井抽取地下水來控制集水坑水位，基坑開挖前結合各樓座集水坑位置對疏干井位置進行了優(yōu)化，使各集水坑上口四角及坑內均有疏干井，但疏干井材質為? 400無砂水泥井管，在基坑土方開挖及CFG樁施工過程中，大部分疏干井遭到了擠壓損壞，保留下來的部分也有填埋情況發(fā)生，導致能用于抽水的疏干井寥寥無幾。此時基坑已開挖至基底，CFG樁施工完畢，伴隨著清槽，集水坑的開挖已迫在眉睫。

2? 降水方法選擇

技術人員對集水坑地下水處理已采取的措施和降水效果進行分析后（表1），確定采用輕型井點工藝繼續(xù)降水，分析過程如下：

1）《巖土工程勘察報告》給出，主要基底土層③層砂質粉土—黏質粉土滲透系數(shù)K為0.2 m·d-1，③1層粉質黏土的滲透系數(shù)為0.03 m·d-1，③2層粉砂的滲透系數(shù)為20 m·d-1。在這樣的情況下，疏干井對集水坑地下水降水效果收效甚微，再行施工管井降水仍舊無法保證降水效果，也會對已開挖出的基底產生較大影響，因此井點降水不可行。

2）基底普遍位于④層粉細砂中，基坑開挖至基底-10.0 m再往下開挖集水坑時，坑壁發(fā)生了流砂，致使坑壁無法開挖成型。這時候已經進行了CFG樁復合地基的清槽工作，大型機械設備已經無法就位，再行回填勢必會對基底產生擾動并增加工期，因此高壓旋噴樁止水帷幕難以實施。

3）輕型井點設備機具簡單、使用靈活、拆裝簡單，成孔效率高，對基底擾動小，投入的人力、物力小、施工用電小、節(jié)約施工成本（郭一男，2021）。根據(jù)JGJ 120-2012《建筑基坑支護技術規(guī)程》表8.1.2，結合本場地地層巖性分層特性和地下水基本情況及開挖進展，決定采用輕型井點地下水控制方法。

3? 輕型井點降水

3.1? 輕型井點原理

輕型井點是根據(jù)射流原理制作形成的降水形式（萬敏等，2020），由真空泵、離心泵、管路、集水箱及電機等組成（張靜等，2021）。它將較細的濾水管沉入含水層內，上部井點管通過彎連管最終連接匯水總管，總管利用抽水設備將地下水從管內不斷抽出，使原有地下水位降低到基底以下。輕型井點又叫真空井點（廖巍崴等，2022）。

3.2? 降水參數(shù)設計

1-12號樓共計22個消防電梯集水坑，每個集水坑下口尺寸2.0 m × 1.5 m，各單元集水坑開挖深度約3.15 m（自各樓座大面基底面向下），放坡60°，筏板厚及外擴1.0 m，單個集水坑上口尺寸7.14 m × 7.64 m。井點沿集水坑上口外0.5～1.5 m布置，間距1.0～1.5 m（圖2）。

根據(jù)本場地的實際情況和進度要求，沿各個單元基坑上口開挖線外側0.50～1.50 m處，周邊劃線布設井點降水管（王紅軍，2021）。井點降水管的間距為1.00～1.50 m、長度為5.00 m（圖3），呈閉合狀形成“止水帷幕”，以阻止集水坑開挖后外圍側向地下水的涌入，同時抽取基坑內土體的孔隙潛水。

3.3? 井點機組管材、附件與施工

為達到最佳的真空負壓度和壓縮比率，為了提高抽取土壤滲水的效率，井點降水管的直徑為32 mm，集水總管為直徑50 mm，均為輕型井點降水專用管，不裂縫，不漏氣，材質為PPRE。各個連接部采用能觀測水流量的透明三通連接器。接口部采用拉伸密封膜密封纏繞，而確保各個接口不漏氣，從而提高降水效率。

本次降水施工的井點止水管和井點降水專用管下端1 000 mm長為濾水管，濾水管圓孔密度≥20%左右，濾水孔直徑8～10 mm。外用80目玻纖維尼龍濾水網纏繞包裹兩層半，用22#鐵線上部、中部、下部分3步綁牢，防止脫網漏砂土。降水施工井點沖孔時，如有遇到特殊土壤土層，應結合現(xiàn)場施工基坑的深度、寬度等實際情況進行布置。井點成孔采用專用井點成孔機械設備，鉆桿長5.50 m，配用高壓水帶與高壓射流水泵連接。

采用沖擴法安插井點降水管，由打孔機運轉同時向地下注入高壓水，將打孔機對準點位垂直插入井點孔，邊沖邊拔邊旋轉并保持打井管垂直，調整水壓和沖擴速度，保證沖孔直徑不低于150 mm，待沖沉至設計底標高下0.4 m時，打孔沖擴停止沖沉，再沖洗30 s左右將底部泥漿隨水沖出，切斷水源后，迅速垂直撥出打孔機，隨即將井點降水管對準井孔中心垂直插入，同時立即在井點降水管周圍，填滿水洗的中粗沙。每孔填充量 110～135 kg，以將降水濾管以上3.00 m埋設為宜（圖4）。

填沙后，應將井點止水管和井點降水管向上提200～400 mm，并上下來回活動井點降水管，讓沙充分黏附管壁周圍。然后上口200～300 mm改填黏性土搗實。當井點降水管達到設計高度后，將井點降水管固定并將管頂臨時封堵。當井點降水管全部成孔插管完成后，將管頂臨時封堵打開，向井點降水管內灌水，當清水灌入后，迅速下沉，或者井點降水管自動返水，證明井點成孔合格。檢試完成后，確定每個井點降水管的出水效果，沒有死井死管，再將井點降水管和集水總管用透明連接集水三通連接，并用拉伸密封膜纏繞牢固，后組裝真空降水泵機組，進行井點降水的運行。

3.4? 基礎型真空射流降水泵的布置

為提高抽水速度和效率，本次降水工程每個單元基坑設置一臺3.0 kW的真空射流降水泵。

成套設備安裝中，根據(jù)現(xiàn)場成孔觀測判斷地下水徑流的方向，距離再做相對應的調整。

基礎型真空射流降水泵設備進水口直徑為? 60 mm，用透明連接集水三通器將集水總管井點管連接成集水系統(tǒng)，集水管最后端用管堵頭密封不漏氣，前端接? 50 mm鋼絲軟管，通過止回閥門器與真空降水泵進水入口連接（圖5）。

3.5? 其他技術措施

1）防塌坡技術措施

經過與勘察、設計單位溝通，對于局部集水坑側壁塌落部位，采用磚胎膜砌筑或混凝土拍坡的方法，開挖后配合降水及時處理，處理時應將斜坡上CFG樁頭位置留出。

2）備用電源措施

為了不影響施工的進度，防止因停電造成水位回升泡槽或者邊坡坍陷，保證降水維護期間抽水持續(xù)作業(yè)，電源保障采取如下措施：在原有供電系統(tǒng)的基礎上，配備自動切換裝置，采取發(fā)電機組作為第二路供電系統(tǒng)，為應急備用電源。

3）降水施工設備物資準備

降水施工前，輕型井點降水設備在進場前進行全面檢修，要求設備完好率達到100%，為避免突發(fā)事件的發(fā)生，基礎型真空射流降水泵和配套的管材設備應在計劃內多預備10%。

4）泥夾層的處理

為了加快泥夾層上部水快速流到下層，采取加密管井井點，用套管和水槍在井點軸線范圍之外打孔，用安裝井點管相同成孔作業(yè)方法，內部填滿粗砂，形成2～3排砂樁，使地層中上下水貫通。

3.6? 降水效果

輕型井點成孔非常高效，設備運行簡單、施工方便（徐更曉，2021；葉國強，2021；楊志強，2022）。成孔施工完畢，管路連接好后開始抽水。24 h內降水效果明顯（圖6），肉眼可見水位逐漸下降（配合明排水泵效果更好），集水坑開挖時邊坡側壁無明水滲出。48 h后降水到位，降水漏斗控制在集水坑底以下，滿足施工進度要求。降水效果達到如下預期效果：①基坑內土體含水率≤12%，②基坑整體水位降至深度各個單元基坑基底標高以下0.50 m，③基坑開挖后基坑底部無明水。

4? 結論

輕型井點降水能達到的效果：1）在軟土路基，地下水較為豐富的地段應用有著明顯的施工效果。2）可減少基坑開挖邊坡坡率，降低基坑開挖土方量。3）開挖的基坑施工環(huán)境好，各項工序施工方便，大大提高了基坑施工工序。4）機具設備簡單、易于操作、便于管理。5）開挖好的基坑內無水，相應地提高了基坑施工工序。該方法成井周期短、鉆進效率高、場地條件需求低、影響小、噪聲小、污染小，在黏土層、粉細砂層中降水效果明顯，能夠很好地解決以往基底施工降水井對場地要求高、擾動大、成本高等一系列問題，在基底局部加深集水坑的降水施工中取得了很好的效果。

施工中應注意與其他工序的銜接配合，比如將輕型井點匯水管隱蔽于褥墊層內、真空泵功率、揚程的選擇以及位置的設置等，避免對下道工序產生影響。

參考文獻

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收稿日期：2022-12-29；修回日期：2023-03-16

第一作者簡介：李博（1983- ），男，碩士，高級工程師，主要從事巖土工程工作。E-mail：87441475@qq.com

引用格式：李博，關世杰，程亮，王春艷，2023.輕型井點在局部集水坑降水中的應用［J］.城市地質，18（3）：83-88