浅谈水泵闸基坑降水方法及措施

浅谈水泵闸基坑降水方法及措施

孙 华

上海宏波工程咨询管理有限公司    上海   201707

摘要：水泵闸建筑物属于水利工程中的重要建筑物之一，它具有开挖深度深基坑处理复杂的特点，同时面临汛期影响，对特定工期节点要求较高。本文以横沙东滩圈围（八期）工程（以下简称：横沙八期）为例，深入讨论工程中水泵站的基坑降水施工方法、施工工艺的整体流程，以及对水泵闸基坑井点降水情况进行计算、井点布设、抽水能力考量和水位监测等相关内容。最后，讨论了该工程项目的水泵闸基坑降水施工质量保证措施以及应急预案及措施，希望基于基坑降水技术的实践应用来提高项目整体建设质量水平。

关键词：水泵闸；基坑降水方法；质量保证措施；应急处理措施

引言

水泵闸工程是防汛排涝的重要建筑物之一，上海四周水泵闸较多，各有特点，横沙岛上的泵闸南临长江口深水航道，北临长江口北港深槽，该地区长年雨量充沛、地下水位较高，考虑到水泵闸工程建设的安全及质量问题，在建设前期就对泵闸基坑降水提出了较高的要求。在施工前，针对提供的地质勘探报告、历年气象数据、地下水位情况、潮汐汛期情况等一些因素进行了详细的分析，以多维数据作为各泵闸基坑降水方案、措施的编制依据，同时也编制了相应的应急预案。基坑降水主要采用明沟排水、轻型井点降水相结合的方式，在基坑降水施工过程中，也展开一系列施工技术措施，确保基坑降水质量，满足施工环境的需要，下文将从多方面进行分析。

一、基本概况

本文中所讨论的横沙八期工程的水泵闸结构主要包含泵闸室、内外河侧进水池（消力池）、内外河侧圆弧翼墙、海漫、防冲槽、两侧连接堤及导流堤等建筑物。围堰内现状地面标高为+1.50~+1.60m，地下水位为-0.50m，施工中需要降水的部位主要包括泵室、闸室、空箱、内外河消力池、内外河进水前池等，基坑最大开挖深度为-6.80m。为保证泵闸开挖正常施工，对基坑内的积水、降雨、渗水采取降排水措施，将地下水位降至-7.00m。希望通过对水泵闸基坑降水安全质量效果进行回顾分析，为后期水泵闸建设提供一定的经验借鉴。

二、基坑降水方法

（一）降水方法的选择

水泵闸基坑降水的方法有很多种，根据横沙地区的地质勘探报告、历年气象数据、地下水位情况、汛期潮汐情况等众多因素进行汇总分析，表层水采用明沟排水的方法，在基坑内设置排水沟、集水井以及盲沟，主要用于疏导基坑内明水。基坑内集水明排过程中排水沟底高程低于拟开挖层的下层土方底面以下50cm，其中排水沟坡度为1%，施工中需要做到从中间向两侧设坡，集水井尺寸为2m*2m，深度相比于排水沟深1m，施工中需要在井底填20m厚碎石，在集水井中采用抽水设备将地下水抽至地面位置，并通过在盲沟中回填砂砾石来专门制作滤水层。此外，考虑水泵闸整体开挖整体深度达到-6.80m，为保证泵闸开挖正常施工，需将地下水位降至-7.00m，仅明沟排水无法达到基坑排水的要求，研究后采取了增设轻型井点降水的方法。

项目专门建立水泵闸基坑施工组织管理体系，明确各岗位工作职责及分工，同时，设定基坑降水计划及目标，明确基坑降水的质量安全措施，最终水泵闸基坑降水效果良好，为后续施工水泵闸三轴搅拌桩施工、泵室、闸室、空箱、内外河消力池、内外河进水前池等结构施工提供有利基础。

（二）井点降水施工的计算

由于水闸工程项目现场地下水水位较高，其中基础土质均为砂质粉土以及粉砂，保证基坑开挖结构设计施工到位，并保证做到施工安全。在深基坑内，需要采用明沟排水方式，同时需要布置轻型井点做好降水处理工作。考虑到项目中水泵闸工程基坑面积较大，存在较强的土层渗透性，所以需要在消力池基坑周围进行井点基坑环形布置，配合放坡开挖坡面顶端与坡底来布置2级轻型井点降水机制。根据过往已存在的施工工程经验，该项目中专门设置井点管间距离为2.0m，同时在每60m位置设置一套总管与抽水泵为水泵闸基坑降水做好提前准备。

在井点管最少数量计算方面，则主要计算并确定基坑的等效半径如下：

根据基坑面积A，计算得到基坑等效半径（m）的结果，基坑开挖深度最深达-6.8 m，轻型井点深度本次取7m，然后根据地下水位、渗水量再计算出井点管涌量，同时，考虑基坑四周一级井点来做好降水处理，最终计算出井点管间距以及井点管埋深，根据相关数据并考虑一定冗余量，井点管间距2.0m，埋深7m能满足整体泵闸基坑降水的要求。

（三）井点管埋设施工

在项目井点基面标高0.0m以上，设置集水总管，它的标高应该控制在0.5m上下。施工中主要根据项目的建设单位来提供测量控制点，保证通过测量放线来确定井点具体位置。另外，要在井口位提前挖一个小沟槽，深度大约为500mm，以便于冲击孔时集水，埋管时灌砂。施工采用高压水泵冲击沉管的形式，施工中确保水枪对准井点位置，将水压控制在0.4MPa~0.8MPa。可以保证施工中井点管下沉10m左右，主要是根据实际地质土层变化情况来控制沉管时间，适当增加高压水泵压力，为沉管施工加速。井孔冲击成型后，应拔出冲击管，并在井点管与孔壁之间填灌砂石滤层，该砂石滤层的填充质量直接影响轻型井点降水的效果，其中要注意砂石必须采用粗砂，以防止堵塞滤管的网。

最后，要检查管路，对集水干管与井点管连接位置的胶管接头进行试抽水处理，了解接头是否存在漏气问题。如果漏气，则需要采用油腻子进行堵塞，并再次尝试拧紧法兰盘螺栓以及胶管铅丝，保证不漏气。在检查基坑中抽水设备运转状态时，则需要安装设置真空压力表，对出水管的压力情况进行监测。在初期试抽真空阶段，就能够检查计算管网的真空度（保证真空度达到73.33KPa）。然后就可以选择正式投入抽水施工。

（四）抽水施工

在轻型井点管网安装完毕后，开始展开试抽水施工，检查抽水设备是否处于正常运行状态中。同时，检查抽水管是否存在漏气现象，然后正式开始抽水施工。施工中也要形成地下降水漏斗，时刻保证抽水施工稳定。

（五）水位监测施工

    要观测水泵闸基坑的降水水位深度变化，主要在基坑内侧设置观测井点，时刻观测井点测量水位，同时绘制出项目水泵闸基坑的降水曲线变化。项目中在基坑中心距离井点管15m位置专门设置了4个水位测井，所有水位测井均采用6m长度的75mm PVC管，底部滤管长度均为1.5m，每天进行基于基坑水位标准高程的监测工作。在施工周期中大约3～4天抽水后，对地下水位进行测量，分析水位所发生的突变原因，并相应做好水泵闸基坑技术整修工作。

三、基坑降水质量保障措施

项目建设过程中保证水泵闸基坑的质量措施主要涵盖以下几点：

第一，建立项目质保体系，管理团队需要有经验有资质的专业技术人员担任工作岗位，组织全体施工人员做好技术交底工作，保证施工技术人员能够深入理解施工图纸及规范要求，并在现场设立工程质量小组，对所有施工工序进行自检自检合格并提请监理单位验收后，方可进入下一道施工工序。

    第二，基坑降水质量离不开明沟排水、轻型井点排水施工质量控制，主要涉及井点设置、管井材料及沉井的质量控制。

第三，项目实施过程中需加强施工监测工作，主要每日对地下水水位、水流动态进行观测，专门详实记录地面沉降数据，及时汇总并分析。

四、基坑的应急处理措施

在项目施工现场专门备用了规格为100kW的柴油发电机（1台），配合4台抽水机对集水总管井点进行处置，观察每日基坑降水水位情况，并做好记录，以便于随时应对突发情况，做好应急处理工作。

在井点降水过程中，专门派遣施工人员观察地下水位标高变化，如果降水幅度相对偏大则需要及时做好调整，避免临时设施等导致降水幅度过大而引发基坑水平倾侧移位。在工程降水过程中，为避免影响基坑稳定，则需要采取人工回灌地下水，经过实践操作后发现施工方案实施效果不错。

总结：

本文中对横沙八期工程中的水泵闸基坑降水方法进行研究分析，同时也提出了施工质量控制措施以及应急处理技术措施。希望为此类项目的基坑地下水水位控制提供技术支持，为提高项目基坑处理水平提供一定的经验借鉴。

参考文献：

[1]张国龙,范越,张伟,等. 引江济淮凤凰颈泵站基坑降水方案优化[J]. 长江科学院院报,2022,39(3):111-117.