浅谈船闸基坑深井降水施工技术
李良超
摘 要：船闸基坑开挖是船闸主体工程施工的前提条件，而深井降水施工则为基坑的顺利开挖提供了保障。截至目前，许多船闸施工时降水不能达到预期的效果，对船闸正常施工留下了隐患。本文以汉北河新沟二线船闸下闸首基坑开挖为例研究深井降水施工技术。
关键词：基坑开挖；深井降水
中图分类号：U641.5 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2018）6-0066-02
1 工程概况
汉北河新沟船闸包括船闸主体和相关配套工程，其中下闸首长27m，宽40m，左侧紧靠老船闸，右侧紧临汉北河，施工作业狭窄，开挖深度达20m，为一级基坑。由于船闸基坑土质为粉质黏土和粉砂层，土体透水性比较大，且地下水位较高，给基坑开挖增加了很大难度。在基坑开挖及后期结构施工过程中，做好降水工作尤为重要，根据实际施工需要，地下水位应始终控制在施工层0.5m以下，才能给基坑开挖和结构施工创造一个良好的干施工条件。
2 船闸深基坑降水的方法
原地面高程28.5m，表層为粘性土。其下高程16.5m～28.4m之间则主要是地下潜水层，其中粉质粘土层厚10-12m，渗透系数k=2.0×10-4cm/s；高程0.5m～16.5m之间为粉砂，灰色，松散，层厚在9.1m～16.0m之间，渗透系数k=3.07×10-4cm/s，可塑状态，极易产生管涌与流砂现象，主体结构持力层即坐落在该土层上。上述粉质粘土在地下水渗流作用下极易产生流砂从而导致边坡坍塌，所以在基坑开挖过程中必须采取行之有效的降水措施。参考各种井点降水的适用范围：管井降水适用于地下水量较大、土体渗透系数大的土层。有效降水深度6m～8m。本工程船闸主体结构基坑底的劲性体桩顶标高为6.35m，按照现场施工需要，地下水位需降低到5.85m以下，降水深度达7.7m，土体渗透系数k=3.07×10-4cm/s，根据地质勘探报告和以往类似工程的施工经验，宜采用分级管井降水，确保每级降水深度都在8m范围内，保证基坑底部干燥及边坡稳定。
降水井的平面布置：把下闸首开挖基坑作为一个整体进行基坑降水量计算，采用设计图纸建议方案，沿长度27m的方向，每侧布置3口降水井，共6口，降水井距结构边3m，深井深28m，井外径30cm。井点结构：根据现场实际，管井采用在原地面直接钻孔，成孔直径为40cm，内设内径28cm透水铁管（网状眼）和无缝铁管，每节长度为5m。透水铁管外包一层铁纱布和两层纱布，节与节之间焊接，其外填粗砂滤料。每个降水井中配置一台YQS200 18kw潜水泵，扬程为44米。井点的施工和运行：在船闸主体结构基坑土方开挖前进行井点施工，井点施工采用2台钻机成孔，7天便可完成井点施工。在施工过程中，应该做好泥浆护壁，防止钻孔过程中产生坍孔，井管放置到设计标高后应立即洗孔。每口井内用潜水泵抽排至井外侧已连好的排水管道内，从排水管道流排到下游围堰外。井点的封闭：根据现场主体结构施工完成情况，对墙后进行回填，若不在需要降水，要对井点进行封闭处理，以防止地下水从管井口继续外溢，封闭方式为井内填充中粗砂、上部填C20混凝土。
3 基坑深井降水施工过程
成井。成井施工设备：采用两台CZ-150型冲击钻。成井深度及孔径：28m、ф300mm，成井工艺：从原地面人工开挖1.5m深埋设ф600mm钢护筒，采用冲击钻进行冲击成孔，冲击成孔过程中采用制备的泥浆（通过试验选择合适的）护壁，当每次冲击深度约为2m时采用捞渣桶清理孔底於渣，反复进行上述方法，直至成井深度达到设计要求即成井成功。
井管安装。井管分为过滤管和实管，过滤管网状眼的加工，根据《供水管井技术规范》（GB50296-99）要求，网状眼设计规格为：每个网状眼缝直径约16mm，各网状眼中心距为45mm，孔隙率≥17%，采用正三角形布设，滤管外1层铁丝纱布和2层尼龙网包缠。采用冲击钻自带起吊设备分节安装，安装前第一节井管底部用5mm厚圆钢板进行焊接封底（牢固且封闭较好），上下管之间用对焊连接，焊接时要确保两节井管对齐且在同一轴线上，下沉井管时应对准井孔中心，确保井管始终处于居中，井管安放到设计位置后进行焊接固定，然后在管井周围填充直径1.0mm中粗砂。
洗井。井管安装完成以后，用空压机清除井管孔内泥浆，直到井内完全流出清水为止，再用小型污水泵对井反复抽洗，抽洗次数不少于5次。成井完成4h时进行洗井，以免间隔时间过长，护壁泥皮逐渐硬化难以被洗出，影响管井周围渗水效果。洗井完成后要进行试抽水，确定单井的出水量及水位下降的高度能否满足施工要求。
水泵安装。潜水泵用绝缘材料绳居中缓慢吊放。安装完成后检查电线有无破损情况，若完好则接通电源，每井附近预埋电缆线和安放电闸箱，应做到每个电闸箱控制一口降水井，并安装时间水位继电自动抽水和漏电保护装置，为以后检修提供便利条件。
铺设排水管网。地面排水管网根据现场实际用钢管做排水主管路，排水管直径为429mm，排水管线布置在降水井外侧，沿施工便道走向铺设至下游围堰外侧，每6m砌筑一个托台，排水管放置在托台的中心。井口设置保护砌台并设置醒目的提醒标志，排水管网水流方向的倾斜度为2‰，以便于排进管网水顺利流出。
抽降联网。深井降水开始后应连续抽水，不应中途有间歇，井管、水泵、电箱若需要检修应逐一进行。第一次开始抽水时，出水量会比较大，为防止排水管网排水能力有限，可间隔一段时间逐一启动水泵（杜绝同时开启较多的降水井）。抽水正常后，应立即去做抽水试验，检验单井出水量、含水层渗透系数及出砂量情况。如果出砂量较大，可将水泵稍微上提，若出砂量仍然较大时，应重新洗井，洗井还不能解决就要停泵补井。
4 降水井运行
试抽水。施工完成一口井之后，要及时抽水来确保出水量，试抽水之前要测定地面标高和静水位，已检查运行时抽水与排水系统是否满足要求。
降水井运行。基坑开挖前应提前七天启动降水井进行抽水，从而降低基坑开挖时相应区域的地下水位。降水井运行期间，安排专人24小时值班，认真做好相应的运行记录。降水井运行过程中对做好的记录及时整理和分析，从而合理安排降水工作，提高降水井的使用效率。
降水井运行的注意事项。降水井运行同时，也要做好基坑的明排水工作，遇到降雨天应及时把基坑内的明水抽干。降水井运行过程中要经常检查潜水泵的工作情况，如果发现不能正常运行时要及时更换水泵。降水过程中要保证电力供应，合理配置足够的备用发电机，遇到网电停电时，应及时采取措施，保证在20分钟内完成网电与发电机的切换，确保降水的效果。
降水监测。水位监测工作应实施信息标准化管理，深井降水开始后，在水位未达到设计降水深度前，应每天观测水位4次，当水位趋于稳定且地下水位降至船闸主体结构基坑底以下0.5m后，可每天观测2次。根据水量及水位统计记录，分析产生不正常的原因，及时做好防范措施，以确保降水深度，从而保证正常施工。
降水维护。降水井运行期间应经常对潜水泵的运行状态进行检查，保证抽水能够正常运行。潜水泵要定期进行保养，降水井运行期间不能隨意停抽，并准备好备用的潜水泵。在降水期间注意降水井的保护，挖土时施工机械不要碰撞降水井，填土时降水井四周应对称填土，防止单侧压力过大导致井管倾倒或变形。
5 基坑深井降水施工难点
当地降水量大。施工期间当地降雨较为频繁， 为防止雨水大量流入基坑，减小雨水对基坑降水的影响，在基坑降水过程中应在基坑底部四周设明排水沟，在下闸首两个对角位置分别设置一个lm×lm×2m集水坑，采用水泵抽水，同时在边坡上铺设不透水彩条布（特别注意搭接位置的防水），防止雨水对边坡的冲刷。
土质情况复杂夹层较多。根据地质勘察资料可以看出，汉北河新沟船闸的地质是由于汉北河淤积形成的，有较多的粉质粘土夹层，且厚度分布不均匀、各处均不一样，而粉质粘土夹层会阻碍地下水下通过铁丝纱布渗进深水井，地下水会从边坡内部的粉质粘土夹层处向外流出，从而影响边坡的稳定和深井降水效果。
降水井数量不能满足实际降水需要。根据地质勘察资料，确定汉北河新沟船闸地下水位的深度，在现场进行了抽水试验，对单井土层渗透系数、最大涌水量等相关参数进行计算确定，考虑到施工区域四周来水对基坑边坡造成的水头水土压力，为了防止边坡透水层发生涌水现象，需对原深井间距进行加密处理，综合考虑，下闸首每侧需要增加4口深井，深井间距取5m，共需打14口深管井。以实际效果来看，14口深井同时抽水，基坑开挖过程中土体比较干燥，从深管井里量取的水位在闸首垫层底以下1m左右，降水效果良好。
6 结论
降水井的数量及深度主要取决于土层渗透系数、最大涌水量、地下水位的深度，在大面积施工降水井之前，首先打一口试井，以此来确定降水影响范围，合理选择间距及布置形式，达到最理想的降水效果。
参考文献：
[1] 高建楠.浅析如何保证船闸工程基坑降水成功率 [J].中国 水运（下半月），2011年6期.
摘 要：船闸基坑开挖是船闸主体工程施工的前提条件，而深井降水施工则为基坑的顺利开挖提供了保障。截至目前，许多船闸施工时降水不能达到预期的效果，对船闸正常施工留下了隐患。本文以汉北河新沟二线船闸下闸首基坑开挖为例研究深井降水施工技术。
关键词：基坑开挖；深井降水
中图分类号：U641.5 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2018）6-0066-02
1 工程概况
汉北河新沟船闸包括船闸主体和相关配套工程，其中下闸首长27m，宽40m，左侧紧靠老船闸，右侧紧临汉北河，施工作业狭窄，开挖深度达20m，为一级基坑。由于船闸基坑土质为粉质黏土和粉砂层，土体透水性比较大，且地下水位较高，给基坑开挖增加了很大难度。在基坑开挖及后期结构施工过程中，做好降水工作尤为重要，根据实际施工需要，地下水位应始终控制在施工层0.5m以下，才能给基坑开挖和结构施工创造一个良好的干施工条件。
2 船闸深基坑降水的方法
原地面高程28.5m，表層为粘性土。其下高程16.5m～28.4m之间则主要是地下潜水层，其中粉质粘土层厚10-12m，渗透系数k=2.0×10-4cm/s；高程0.5m～16.5m之间为粉砂，灰色，松散，层厚在9.1m～16.0m之间，渗透系数k=3.07×10-4cm/s，可塑状态，极易产生管涌与流砂现象，主体结构持力层即坐落在该土层上。上述粉质粘土在地下水渗流作用下极易产生流砂从而导致边坡坍塌，所以在基坑开挖过程中必须采取行之有效的降水措施。参考各种井点降水的适用范围：管井降水适用于地下水量较大、土体渗透系数大的土层。有效降水深度6m～8m。本工程船闸主体结构基坑底的劲性体桩顶标高为6.35m，按照现场施工需要，地下水位需降低到5.85m以下，降水深度达7.7m，土体渗透系数k=3.07×10-4cm/s，根据地质勘探报告和以往类似工程的施工经验，宜采用分级管井降水，确保每级降水深度都在8m范围内，保证基坑底部干燥及边坡稳定。
降水井的平面布置：把下闸首开挖基坑作为一个整体进行基坑降水量计算，采用设计图纸建议方案，沿长度27m的方向，每侧布置3口降水井，共6口，降水井距结构边3m，深井深28m，井外径30cm。井点结构：根据现场实际，管井采用在原地面直接钻孔，成孔直径为40cm，内设内径28cm透水铁管（网状眼）和无缝铁管，每节长度为5m。透水铁管外包一层铁纱布和两层纱布，节与节之间焊接，其外填粗砂滤料。每个降水井中配置一台YQS200 18kw潜水泵，扬程为44米。井点的施工和运行：在船闸主体结构基坑土方开挖前进行井点施工，井点施工采用2台钻机成孔，7天便可完成井点施工。在施工过程中，应该做好泥浆护壁，防止钻孔过程中产生坍孔，井管放置到设计标高后应立即洗孔。每口井内用潜水泵抽排至井外侧已连好的排水管道内，从排水管道流排到下游围堰外。井点的封闭：根据现场主体结构施工完成情况，对墙后进行回填，若不在需要降水，要对井点进行封闭处理，以防止地下水从管井口继续外溢，封闭方式为井内填充中粗砂、上部填C20混凝土。
3 基坑深井降水施工过程
成井。成井施工设备：采用两台CZ-150型冲击钻。成井深度及孔径：28m、ф300mm，成井工艺：从原地面人工开挖1.5m深埋设ф600mm钢护筒，采用冲击钻进行冲击成孔，冲击成孔过程中采用制备的泥浆（通过试验选择合适的）护壁，当每次冲击深度约为2m时采用捞渣桶清理孔底於渣，反复进行上述方法，直至成井深度达到设计要求即成井成功。
井管安装。井管分为过滤管和实管，过滤管网状眼的加工，根据《供水管井技术规范》（GB50296-99）要求，网状眼设计规格为：每个网状眼缝直径约16mm，各网状眼中心距为45mm，孔隙率≥17%，采用正三角形布设，滤管外1层铁丝纱布和2层尼龙网包缠。采用冲击钻自带起吊设备分节安装，安装前第一节井管底部用5mm厚圆钢板进行焊接封底（牢固且封闭较好），上下管之间用对焊连接，焊接时要确保两节井管对齐且在同一轴线上，下沉井管时应对准井孔中心，确保井管始终处于居中，井管安放到设计位置后进行焊接固定，然后在管井周围填充直径1.0mm中粗砂。
洗井。井管安装完成以后，用空压机清除井管孔内泥浆，直到井内完全流出清水为止，再用小型污水泵对井反复抽洗，抽洗次数不少于5次。成井完成4h时进行洗井，以免间隔时间过长，护壁泥皮逐渐硬化难以被洗出，影响管井周围渗水效果。洗井完成后要进行试抽水，确定单井的出水量及水位下降的高度能否满足施工要求。
水泵安装。潜水泵用绝缘材料绳居中缓慢吊放。安装完成后检查电线有无破损情况，若完好则接通电源，每井附近预埋电缆线和安放电闸箱，应做到每个电闸箱控制一口降水井，并安装时间水位继电自动抽水和漏电保护装置，为以后检修提供便利条件。
铺设排水管网。地面排水管网根据现场实际用钢管做排水主管路，排水管直径为429mm，排水管线布置在降水井外侧，沿施工便道走向铺设至下游围堰外侧，每6m砌筑一个托台，排水管放置在托台的中心。井口设置保护砌台并设置醒目的提醒标志，排水管网水流方向的倾斜度为2‰，以便于排进管网水顺利流出。
抽降联网。深井降水开始后应连续抽水，不应中途有间歇，井管、水泵、电箱若需要检修应逐一进行。第一次开始抽水时，出水量会比较大，为防止排水管网排水能力有限，可间隔一段时间逐一启动水泵（杜绝同时开启较多的降水井）。抽水正常后，应立即去做抽水试验，检验单井出水量、含水层渗透系数及出砂量情况。如果出砂量较大，可将水泵稍微上提，若出砂量仍然较大时，应重新洗井，洗井还不能解决就要停泵补井。
4 降水井运行
试抽水。施工完成一口井之后，要及时抽水来确保出水量，试抽水之前要测定地面标高和静水位，已检查运行时抽水与排水系统是否满足要求。
降水井运行。基坑开挖前应提前七天启动降水井进行抽水，从而降低基坑开挖时相应区域的地下水位。降水井运行期间，安排专人24小时值班，认真做好相应的运行记录。降水井运行过程中对做好的记录及时整理和分析，从而合理安排降水工作，提高降水井的使用效率。
降水井运行的注意事项。降水井运行同时，也要做好基坑的明排水工作，遇到降雨天应及时把基坑内的明水抽干。降水井运行过程中要经常检查潜水泵的工作情况，如果发现不能正常运行时要及时更换水泵。降水过程中要保证电力供应，合理配置足够的备用发电机，遇到网电停电时，应及时采取措施，保证在20分钟内完成网电与发电机的切换，确保降水的效果。
降水监测。水位监测工作应实施信息标准化管理，深井降水开始后，在水位未达到设计降水深度前，应每天观测水位4次，当水位趋于稳定且地下水位降至船闸主体结构基坑底以下0.5m后，可每天观测2次。根据水量及水位统计记录，分析产生不正常的原因，及时做好防范措施，以确保降水深度，从而保证正常施工。
降水维护。降水井运行期间应经常对潜水泵的运行状态进行检查，保证抽水能够正常运行。潜水泵要定期进行保养，降水井运行期间不能隨意停抽，并准备好备用的潜水泵。在降水期间注意降水井的保护，挖土时施工机械不要碰撞降水井，填土时降水井四周应对称填土，防止单侧压力过大导致井管倾倒或变形。
5 基坑深井降水施工难点
当地降水量大。施工期间当地降雨较为频繁， 为防止雨水大量流入基坑，减小雨水对基坑降水的影响，在基坑降水过程中应在基坑底部四周设明排水沟，在下闸首两个对角位置分别设置一个lm×lm×2m集水坑，采用水泵抽水，同时在边坡上铺设不透水彩条布（特别注意搭接位置的防水），防止雨水对边坡的冲刷。
土质情况复杂夹层较多。根据地质勘察资料可以看出，汉北河新沟船闸的地质是由于汉北河淤积形成的，有较多的粉质粘土夹层，且厚度分布不均匀、各处均不一样，而粉质粘土夹层会阻碍地下水下通过铁丝纱布渗进深水井，地下水会从边坡内部的粉质粘土夹层处向外流出，从而影响边坡的稳定和深井降水效果。
降水井数量不能满足实际降水需要。根据地质勘察资料，确定汉北河新沟船闸地下水位的深度，在现场进行了抽水试验，对单井土层渗透系数、最大涌水量等相关参数进行计算确定，考虑到施工区域四周来水对基坑边坡造成的水头水土压力，为了防止边坡透水层发生涌水现象，需对原深井间距进行加密处理，综合考虑，下闸首每侧需要增加4口深井，深井间距取5m，共需打14口深管井。以实际效果来看，14口深井同时抽水，基坑开挖过程中土体比较干燥，从深管井里量取的水位在闸首垫层底以下1m左右，降水效果良好。
6 结论
降水井的数量及深度主要取决于土层渗透系数、最大涌水量、地下水位的深度，在大面积施工降水井之前，首先打一口试井，以此来确定降水影响范围，合理选择间距及布置形式，达到最理想的降水效果。
参考文献：
[1] 高建楠.浅析如何保证船闸工程基坑降水成功率 [J].中国 水运（下半月），2011年6期.
