水平辐射井降水工法.doc

水平辐射井降水工法 编制单位中国建筑第一工程局 批准袂门；中国建筑工程总公司 工法编号GF／20100394 主要执笔人钟宗昕 目 录 1 工法原理2 2 工法特点2 3 适用范围3 4 水平辐射井的设计3 5 水平辐射井的施工3 6 质量要求4 7 安全要求5 8 机具材料5 9 劳动组织6 10 效益分析6 11 工程实例6 水平辐射井降低地下水位技术是地基施工降水新工艺，该技术于1990年开发成功，获中建一局科技进步一等奖，1992年通过中建总公司鉴定，获中建总公司科技进步二等奖。经过两年的应用证明，该工艺具有降水速度快，适应性强，经济效益好等优点，有推广价值。与该技术配套的工艺方法、机具设备、设计施工等已逐步成熟，形成本工法。 1 工法原理 1.l 水平辐射井是由大口径竖井和以其为中心，分层设置并向四周辐射水平滤水管组成的降水系统。水平滤水管埋置于地下含水层内以截断基坑的外来水和坑底涌水。地下水以重力形式分层渗入水平滤水管集于竖井，用泵将水抽出达到降水目的（见图1、2）。 2 工法特点 2.l 降水速度快 以竖井为中心向含水层辐射水平滤水管，形成众多向竖井汇集的集水管。水平滤水管的辐射缩短了地下水渗流途径，十分有利于截取和疏导地下水。抽水开始后，三至五天形成稳定的降落漏斗。 2.2 适应性强 辐射井能够满足深基坑大面积降水的要求。辐射井降水系统降水深度最大可达50～60m，能够适应砾石、砂层、轻亚粘土、亚粘土及粘土层降水。 2.3 经济效益好 因为单井辐射半径大，最大降水面积可达7000m2。而且使用设备少，因此同传统降水方法相比，综合效益显著。 2.4 工艺简单 辐射井竖井成孔可用机械（钻机）或人工完成，水平管孔用专用钻机施工，工艺简单，成井速度快。 2.5 现场文明 水平滤管都埋在地下，同时每组竖井间距可达100m以上，并且可以布置在基坑以外。所以在施工场地无纵横交错的管网和障碍物，便于基坑开挖和其它施工作业。 2.6 维护工作量少、耗能低 每口竖井内一个潜水泵，由自动水位控制器控制。竖井少，相应的水泵数量也少，大大地减少了维护工作量。 3 适用范围 3.1 本工法适用于各种基础平面和深度的降水。对大面积、深基坑尤为通用。 3.2 适用于各种地质条件下的地下降水。 4 水平辐射井的设计 4.l 水平辐射井的降水效果直接取决于竖井的布置。水平滤水管的长度、布置密度、层数，埋设标高等。 4.2 竖井的布置。根据基础平面形状、大小、地下水流向、水平钻机成孔能力综合考虑布置竖井位置，以便充分发挥水平滤水管的封边作用。竖井间距应小于水平钻机进尺能力的两倍。 4.3 竖井深度及直径。为便于水平滤水管施工，井直径应满足水平钻机对施工作业面的要求，一般取3m。竖井深度由基坑开挖深度和地质条件综合考虑决定。 4.4 水平滤水管长度及设置层数。应根据基坑大小、含水层厚度进行设计。含水层厚度较大时要相应增加水平滤水管的长度。 4.5 基坑底下至少要有一层水平滤水管，基坑底下地层结构复杂时还要增加1～2层，以截住越层补给的地下水。当基坑底下只有一层水平滤水管时管至坑底的距离取1.5m。 4.6 水平滤水管密度应满足基坑底部地下水最高水位低于基坑底面50cm。 5 水平辐射井的施工 5.1 工艺流程以机械施工井管为例 定位放线 埋护筒 挖泥浆池，造浆 摆放井字格 钻机移位 钻孔 钻机就位 按放带底亍管 孔内下井管至要求标高 放置水平钻机 安装高压水泵 拔钻杆 安装滤水管 水平钻机成孔 吊钻机、拆平台、清井 抽水运行 5.2 竖井施工 分机械成孔和人工成孔两种方法 5.2.1 埋设护筒 护筒的作用是防止井口泥浆渗漏，保持井内水头高度及井口土体稳定，以防井口坍塌。埋设护筒时，四周用粘土分层夯填密实并将护筒挤紧。 5.2.2 挖沉淀池、泥浆池，制备泥浆 泥浆池的容积为竖井容积的1／2倍，沉淀池容积为竖井容积的1.5倍。粘土层竖井钻孔可用原土造浆，即一边钻井一边造浆。松散易坍塌土层施工时要用较好的粘土先造浆，泥浆各项性能指标符合要求后再进尺。泥浆粘度17～28sec，比重l.25～l.45，PH8～10。 5.2.3 竖井钻孔 采用SPJ300型钻机反循环钻孔。施工工艺同钻孔灌注桩泥浆护壁反循环钻孔工艺。 5.2.4 下沉混凝土井管 竖井成孔后采用漂浮法下井管。施工时先放一节带底井管，然后依次放井管，平稳下沉直至井底。井管接口处用水泥砂浆填塞密实，外侧做二布三油防水带。 5.3 水平滤水管施工。 5.3.l 钻水平孔 采用SPJl钻机施工。钻机边钻边冲水进行井壁开孔。钻头切削泥土，高压水将泥沙冲到孔外，同时操纵液压工作系统推进钻杆。每钻进一节再安装一节，直到设计深度。 5.3.2 安装PVC塑料滤水管 水平孔达到设计深度后，将钻机与钻杆脱开，从钻杆中间插入PVC塑料滤水管，滤水管的长度应比钻杆进尺长500mm。滤水管到达钻头位置时从滤水管中间再插入较细的铝杆推动钻头和钻杆分离，抽出钻杆和铝杆，将滤水管留在水平孔内。 5.4 抽水运行 5.4.1 选择水泵。 5.4.2 敷设排水管，安装潜水泵及水位自动控制器，正式开始降水。 6 质量要求 6.l 竖井质量要求 6.1.1 竖井垂直度偏差不得大于l％，且不大于100mm。 6.1.2 井管接缝不得有漏水现象。 6.l.3 竖井深度不得小于设计深度。 6.2 水平滤水管质量 6.2.l 水平滤水管标高倾角应符合设计要求，水平滤水管不得下倾。 6.2.2 水平滤水管不得小于设计长度。 6.2.3 水平滤水管应符合设计要求，根数、层数不得小于设计数目。 7 安全要求 水平辐射井施工除按一般安全规定施工外还要注意下列安全事项。 7.1 现场防护 7.1.l 泥浆池、沉淀池按北京市施工现场防护基本标准有关规定防护。 7.1.2 水平辐射井井下作业结束后要在井口加固定盖。 7.1.3 辐射井属带水作业，要特别做好电气设备接地接零及漏电保护。 7.2 施工操作安全要求 7.2.1 竖井施工 7.2.l.l 井口要搭设护栏防护。 7.2.l.2 采用漂浮法下井管时，钢丝绳应均匀协调松开。 7.2.2 水平滤水管施工 7.2.2.l 钻机平台必须吊扣牢靠。 7.2.2.2 要做好吊篮的吊钩、焊点及其他部位的日常检查。 7.2.2.3 装卸钻杆时操作人员要精神集中，防止管钳、三环钳甩脱伤人。 7.2.2.4 三脚架支腿应互相拉结稳定防止滑移。 8 机具材料 8.1 主要机具需用表（见表1） 表1 机具名称 型号 用途 起重吊车 8t 吊放井管 钻机泵组 SPJ－300 竖井成孔 水平钻机 SPZ－1 水平孔施工 卷扬机 1.5t 井下垂直运输 压力泵 0.5～1.5Mpa 提供高压水 污水泵 2～3in 井下排泥浆、清井 潜水泵 计算选定 竖井抽水 8.2 其他常用工具材料 吊篮、三角架、护筒、水箱、比重计、粘度计、钻杆、铝杆、三环钳、拉管器、爬梯。 混凝土井管、玻璃丝布、沥青油膏、PVC塑料滤水管及堵头、钻头。 9 劳动组织 水平辐射井一旦开工，应 24h 连续作业。 9.1 竖井施工钻孔每班7～8人。其中，操作者5～6人，电工2人。 9.2 下混凝土井管每班作业人数 吊车司机1人，沉井施工8人，起重工3～4人，指挥1人，共计13～14人。 9.3 水平滤水管施工每班作业人数 井下操作人员3人，电工2人，井上辅助人员2人，共计8人。 9.4 水平辐射井降水工作期间维修、维护人员，每班需要l～2人。 10 效益分析 10.1 水平辐射井降水具有降水速度快，降水面积大，降水深度深，施工现场文明，工艺简单，适应各种条件下降水。因此水平辐射并具有较好的发展前景和良好的社会效益。 10.2 水平辐射井降水同传统的降水方法相比可节约用工2／5，降低降水费用l／3。因此它具有良好的经济效益。 11 工程实例 11.1 1990年1月25日至1990年4月7日进行的北京轻型汽车有限公司工程的降水施工，降水面积140170m2，降水深度8.5～9.0m。本项目是大面积深基坑降水实例。该项目布置6眼水平辐射井，井深14m，均布置4层水平滤水管，标高分别为-4.5m、-6.5m、-9.0m、-11.0m、水平滤水管总长6070m（见图4）。 11.2 1992年2月16日至 1992年3月 1日施工的一项降水工程，是大面积浅基坑降水实例。建筑物、构筑物分散，降水区域 10570m2，降水深度较浅，要求4.1m，地下水是上层滞水和南侧鱼塘补给水。根据建筑物、构筑物分布，降水深度要求、地下水来向以及地质条件等，综合考虑采用单井单层水平滤水管降水方案（见图5）。竖井布置在北侧构筑物与南侧建筑物中间部位，以保证水平辐射井辐射能力。101、103、104三个濒临鱼塘的建筑物基础加密水平滤水管以迅速接取鱼塘来水达到截流目的。3月6日基础开挖表明，降水效果十分良好。 11.3 1991年初施工的轻汽锅炉房降水工程，降水面积 5115m2，降水深度 7.8m。本工程面积小，平面窄长，降水深度大。计算表明在建筑物一侧或一角只布置一口竖井，水平辐射井抽水稳定后形成的降落漏斗潜水面在建筑物对面或对角将高出基坑底面。水平辐射井设计成3层水平滤水管，标高为-4.5m、-7.0m、-9.3m，建筑物西北角、东南角各布置一眼（见图6）。基坑开挖表明，降水效果良好。 11.4 水平辐射井降水项目一览表见表2 水平辐射井降水项目一览表 表2 项目名称 降水深度m 降水面积m2 竖井数口 轻汽冲联厂房 8.5～9.0 24820 6 轻汽锅炉房 7.8 765 2 南小营供热厂锅炉房 3.5 1008 1 外交部宿舍楼 11.5 1400 1 北京成人教育局教学楼 3.5 2100 1 北京太阳宫拆迁辅助楼 6.0 1250 1 石家庄黄壁庄火力发电厂 7.0 2000 1 秦城警备库 4.1 7350 1 南小营20222324楼 4.7 8303 2 轻汽总装联合厂房 4.0 38400 8 南小营19楼 7.8～9.0 6716 1 北京传动轴厂 2.5 9410 2 北京科学电影制片厂 4.8 1800 1 7