井点降水在高地下水位深孔人工挖孔桩基中的应用

韩 顺 波， 季 林

(中国水利水电第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

摘 要：在马来西亚万捞高架桥项目桥墩柱人工挖孔桩基础施工过程中，针对地下水位高，渗透量大等问题，采取井点降水降低桩基底部地下水的施工方法，通过方案对比与施工工艺总结，保证了井底施工安全及人工挖桩施工进度，可为类似工程参考及借签。

关键词：人工挖孔；高地下水位；井点降水；应用

1 工程概况

马来西亚万捞公路高架桥项目位于距吉隆坡20 km处的万捞镇。工程范围包括P5～P50地下桩基、承台土石方开挖、混凝土浇筑及地面以上墩柱、系梁、墩帽混凝土施工，施工线路全长约2 km，共46组，计184根桩基(墩柱)，桩孔直径为1.7 m和2.2 m两种，其中深度20 m以上的桩基50个，最大深度达48 m。

1.1 工程地质情况

工程地处万捞镇东北3 km处的沟壑地带、原始森林天然溪沟附近，全段跨经四条大的深沟、三处大的山脊，沟底与山脊之间高差较大，坡度陡峭，大部分桩基布置于冲沟冲洪积阶地区，地质条件复杂，地表至深度25～35 m范围均为砂质粉土,中间不规律夹杂有大量的细颗粒白色粉质粘土，土质疏松，孔隙率大，土体见水液化成稀泥状；深度25～35 m以下为花岗岩。据地质钻探揭露，自上而下各岩土体的分布及其特征如下：

(1)棕色粉质砂土，松散，湿～饱和。成分以坡、残积土为主，厚度为0.5～7.5 m；

(2)砂质粘土。灰白色，可塑、饱和，以粘粒土为主，含少量中细砂，厚度为7～15.5 m；

(3)残积粘性土。灰白黄，饱和，可塑～硬塑，平均厚度为3.5～5.5 m，横向分布范围广；

(4)全风化花岗岩。厚度为0.2～0.8 m，灰黄色，主要由长石风化的粉、粘粒、石英颗粒碎屑组成，散体状结构，软岩，岩体等级为Ⅴ～Ⅵ级，遇水软化、崩解，强度降低；

(5)强风化花岗岩。揭露厚度为0.3～1.2 m，灰白色，岩体破碎，呈碎裂结构，岩体基本质量等级为Ⅲ～Ⅴ级，强度较高；

(6)微风化花岗岩。场地内揭露厚度为0.5～8.2 m，主要由长石、石英和少量云母组成。节理裂隙不发育，较硬岩，岩体较为完整，岩体基本质量等级为Ⅲ级。

1.2 水文地质条件

马来西亚西部地区地处热带，常年气候炎热，雨量较多，特别是每年11月至次年1月，暴雨频繁，冲沟山洪暴发，特别是对处于冲沟内的P6、P7、P11、P12、P13、P29桩基(共计24个桩井)，其地下水位受场地地形地貌影响变化较大，地质勘探钻孔的初见水位埋深为1～2.5 m；地下水主要赋存于土层、冲洪积层中。笔者依据勘察成果认为地下水渗透系数较大，遂将填土层的渗透系数取K=2×10-5～5×10-6 cm/s。

2 施工方案的确定

鉴于该工程处于原始森林天然溪沟附近，全段跨经四条大的深沟，三处大的山脊，沟底与山脊之间高差较大，施工道路坡度较陡，弯道大，桩基造孔施工大型机械设备无法进入，最终决定采用人工开挖。

人工挖孔桩仅适用于地下水埋深较深、渗水量小、无水或少水、孔浅、土质密实、地质条件较好的部位；同时，人工挖孔桩施工方便、速度较快、不需要大型机械设备，造价较冲击锥冲孔、冲击钻机冲孔、回旋钻机钻孔节省。

但挖孔桩井下作业条件差、环境恶劣、劳动强度大，很容易发生护壁外围泥砂塌落甚至难以浇筑混凝土护壁，尤其在遇到大量地下水时，随着护壁外围泥砂的大量塌落，混凝土护壁成为悬空状态而失去支撑，进而产生裂纹直至断裂、脱落，施工质量难以保证，安全问题尤为突出。

3 降水目的与技术要求

降水的目的和技术要求：为配合工程安全、快速、高效施工，对人工挖孔桩开挖范围内的地下水进行人工降排水，将井周边地下水降至工程施工底面0.5 m，保证人工挖孔桩土石开挖在无水或少水环境中进行，促使土体固结，提高地基强度，防止产生流沙，保证施工安全，同时加快施工进度。

4 降水设计

该工程采用“深井潜水泵直接抽排”的井点降水法。井点布置根据场地条件作适当调整；抽水时间为人工挖孔灌注桩开挖前(符合开挖条件时间前)。

根据现场实际情况，该工程采用单排布置，每个承台周边布置6个井点(图1)。

图1 降水点布置图

井点深度根据每组桩基深度不同而不同，但需到达井底基岩面附近，单井深度为25～35 m不等。

5 降水井施工

(1)井点布置根据基坑平面形状与大小、地质和水文情况、工程性质、降水深度等确定。井点管距桩基坑壁2 m，间距为5～6 m，埋深根据降水深度及含水层位置决定，降水井终孔深度不小于桩基底深度(到达基岩)。

(2)降水施工工艺程序。放线定位→钢套管跟管造孔→安装井点管、填砂砾滤料→拔钢套管→安装深井潜水泵、管路布置→开动潜水泵电源→测量观测井中地下水位变化。

(3)井点使用时，保持连续不断抽水并配用双电源以防断电。一般抽水1～2 d后水位降落漏斗基本趋于稳定，当出现排水管出水量不足或间断时，应立即暂定抽水，防止水泵电机因温度过高而烧坏。

(4)人工挖孔桩施工完成后，方可拆除井点系统。拔出时可借助于倒链、杠杆式起重机，必要时采用液压拔管机，所留孔洞用砂或土堵塞。

(5)井点降水时，对水位降低区域内的建筑物进行沉降观测，发现沉陷或水平位移过大时，应及时采取防护技术措施。

6 降水井的安装要求

6.1 抽排管路设计

(1)井点管：采用直径219 mm钢管，带管箍，下端为长2 m、同直径、带有φ10梅花形孔的滤管，外包细目钢丝网。

(2)排水管：采用塑料透明管、胶皮管，直径25 cm。

(3)滤料：采用粒径0.5～3 cm的石子，其含泥量小于1%。

6.2 主要机具设备

井点抽排水采用高扬程深井潜水泵直接抽排，设备组成规格及技术性能见表1。

表1 设备组成规格及技术性能表

名称型号数量/台规格与技术性能深井潜水泵125QJ4～6/组桩位排水量15m3/h;扬程65m,电动机功率2.2kW

注：适用最小直径排水井(125 mm)。

7 质量控制

(1)井点管间距、埋设深度应符合设计要求。

(2)深井潜水泵最大外直径应与井点管内径相匹配，以防潜水泵无法下井或间隙不足而卡井，造成无法检修或无法正常工作致使井点报废。

8 成品保护

(1)井点成孔后，应立即下管并填入豆石滤料，以防塌孔。

(2)井点管埋设后，管口要用木塞堵住，以防异物掉入管内堵塞。

(3)配备备用电源以保证井点排水的连续性，避免排水系统停止工作，造成泥渣沉淀淤管。

9 安全措施

(1)钻孔机械操作时应安放平稳，防止机具倾覆或钻具下落，避免人员伤亡或设备损坏。

(2)各机电设备应由专人看管，电器必须一机一闸，严格接地、接零和安置漏电保护器，水泵和部件检修时必须切断电源，严禁带电作业。

10 施工注意事项

(1)成孔时，如遇地下障碍物，可以适当移动点位再钻，滤水管部分必须埋入含水层内。

(2)井点使用时，正常出水规律为“先大后小，先混后清”，如不上水或水一直较混，或出现清后又混等情况，应立即检查并予以纠正。

(3)在桩基人工开挖及桩基混凝土施工前，应保证地下水位在基底500 mm以下，以防止地下水波动太大而造成桩基周边土体塌陷。

11 结 语

该工程采用井点法降水，事先在人工桩基周边进行排水，使人工桩孔工作面处于干地或少水的基坑中施工，避免了在基坑内边排水边施工，节省了基坑排水时间，从而使人工桩基可以连续开挖，加快了施工进度；同时，由于地下水在基坑周边2 m之外被截断，地下水位在基坑外边界形成水位坡降，从而加快了基坑周边土体失水固结，增强了土体强度和稳定性，保证了施工安全；采用井点降水后，基坑中流沙及淤泥现象减少，个别桩井无流沙现象，因此而加快了施工进度，保证了施工安全，节约了施工成本，可为类似工程提供借鉴。

(责任编辑：李燕辉)

收稿日期：2017-02-06

中图分类号：TV553;TV52

文献标识码：B

文章编号：1001-2184(2017)02-0027-02

作者简介：

韩顺波(1977-)，男，四川苍溪人，项目总工程师，工程师，从事桥梁工程施工技术与管理工作；

季 林(1994-)，男，四川眉山人，助理工程师，学士，从事市政工程施工技术与管理工作.