真空井點

真空井點是指沿基坑四周或者將井點管沉入深於坑底的含水層內，井點管上部與總管連線，總管與上部抽水主機連線，利用抽水主機產生的真空作用將地下水從井點管內不斷抽出，引到地面，並排往施工區以外，使每根井點管周圍形成一個降水漏斗，由於許多降水漏斗曲線的重迭，可導致原地下水位的成片下降。

基本介紹

• 中文名：真空井點
• 外文名：vacuum well point
• 學科：土木工程
• 要求：布置成環形
• 適用條件：粉細砂、粉土、粉質粘土
• 特點：增加邊坡的穩定性

井點布置要求

1. 真空井點降水原理

真空井點是人工降低地下水位的一種方法，它是沿基坑四周或一側將直徑較細的井管沉入深於基底的含水層內，井管上部與總管連線，通過總管利用抽水設備將地下水從井管內不斷抽出，使原有地下水位降低到基底以下。

2. 真空井點布置及主要設備根據工程地質特性和平面尺寸，井點布置成環形。

3. 真空井點系統由井點管、集水總管及抽水設備等組成。

4.當基坑、基槽寬小於6m時，且降水深度不超過5m時，真空井點應該按 單排布置 式來布置。

5.當基坑寬度大於6m或土質不良，則宜採用雙排井點。

6.當基坑面積較大時，宜採用環形井點。

設計方法

基坑工程的降水井設計宜根據場地的水文地質、工程地質條件，基坑圍護型式，是否設立隔水圍幕及圍幕深度，鄰近建築物的安全要求等確定。通常採用的設計方法是：初步確定井深，井距；採用大井估計法計算基坑湧水量；估計單井幹擾出水量及單位長度出水量；初步確定降水井的數量、井點間距；檢驗降水井的出水能力；覆核基坑抽水影響最小處的水位降深；從而進行井點的具體布置。這種布井方式大多沿基坑四周均勻布置，且各井的抽水量相等。在當前的實際工作中，對於降水井的布局多數是依據相鄰工地情況加上設計者的感性認識而布井；如何布井，即降水方案的最佳化設計問題是當前急需解決的首要問題。

對於基坑降水來說，目標函式的選擇有多種，大多數是以工程造價最小為目標函式。針對於目前深基坑大多在密集的建築群中施工場地狹窄，降水井大多布置在深基坑內，同時由於鄰近常有必須保護的永久性建築和市政公用設施，降水量越大對周圍環境帶來的影響就越大。如何使降水對周圍環境的影響達到最小已成為人們關心的問題。針對這一問題，筆者採用線性規劃的方法對基坑工程真空井點降水井的最佳化設計進行初步研究：在保證工程安全施工的前提下，以降水井的數目及總排水量作為目標函式，使特定區域地下水位降至所要求的控制值。

真空井點的安裝使用

真空井點的安裝程式是按照設計的平面布置方案，先排放總管，再埋設井點管，用彎聯管將井點管與總管接通，最後安裝抽水設備。

為了充分利用抽吸能力，總管的布置標高宜接近地下水位線(可事先挖槽), 與水泵軸心標高平行或略高。總管應具有0.25～0.5%的坡度(坡向泵房)。

井點管的埋設是一項關鍵工作。可直接將井點管用高壓水沖沉，或用沖水管沖孔或鑽孔後，再將井點管沉入孔中，也可用帶套管的水沖法或振動水沖法沉管。一般多採用沖管沖孔法，分為沖孔和埋管兩個過程(右圖)。沖孔時，先將高壓水泵用高壓膠管與沖管連線，用起重設備將沖管吊起並對準插在井點的位置上，然後開動高壓水泵，高壓水(6～8N/mm²)經沖管頭部的三個噴水小孔，以急速的射流沖刷土壤。沖刷時，沖水孔應作左右轉動，將土沖松，沖管則邊沖邊沉，逐漸形成孔洞。沖孔直徑一般為300mm，以保證井管四周有一定厚度的砂濾層；沖孔深度宜比濾管底標高深0.5m左右，以防沖管拔出時，部分土顆粒沉於底部而觸及濾管底部。井孔沖成後，立即拔出沖管，插入井點管，並在井點管與孔壁之間迅速填灌砂濾層，以防孔璧塌土。砂濾層的填灌質量是保證真空井點順利抽水的關鍵。一般宜選用乾淨粗砂，填灌均勻，並填至距濾管頂1～1.5m，以保證水流暢通。井點填砂後，在地面以下0.5～1.0m內須用粘土分層封口搗實與地面平，以防漏氣。

真空井點系統全部安裝埋設完畢，應接通總管與抽水設備進行試抽水，檢查有無漏水、漏氣，出水是否正常，有無淤塞等現象，如有異常情況，應檢修好後方可使用。

真空井點使用時，一般應連續抽水(特別是開始階段)。若時抽時停濾網容易堵塞，出水渾濁並引起附近建築物由於土顆粒流失而沉降、開裂。若中途停抽，地下水將回升，可能引起邊坡塌方、井點管漏氣等事故。抽水過程中，應調節離心泵的出水閥以控制水量，使抽吸排水保持均勻，做到細水長流。正常的出水規律是"先大後小，先濁後清"。真空泵的真空度是判斷井點系統工作情況是否良好的尺寸，必須經常觀察。造成真空度不足的原因很多，但大多是井點系統連線不好，有漏氣現象，應及時檢查並採取措施。在抽水過程中，還應檢查有無堵塞的"死井"(工作正常的井管，用手探摸時，應有冬暖夏涼的感覺)，如死井太多，嚴重影響降水效果時，應逐個用高壓水反衝洗或拔出重埋。為觀察地下水位的變化，可在影響半徑內設觀察孔。井點降水工作結束後所留的井孔，必須用砂礫或粘土填實。

真空井點適用條件

真空井點降水一般適用於粉細砂、粉土、粉質粘土等滲透係數較小（0.1～20m/d）的弱含水層中降水，降水深度單層小於6m，雙層小於12m。採用真空井點降水，其井點間距小，能有效地攔截地下水流入基坑內，儘可能地減少殘留滯水層厚度，對保持邊坡和樁間土的穩定較有利，因此降水效果較好。

真空井點是沿基坑四周或者將井點管沉入深於坑底的含水層內，井點管上部與總管連線，總管與上部抽水主機連線，利用抽水主機產生的真空作用將地下水從井點管內不斷抽出，引到地面，並排往施工區以外，使每根井點管周圍形成一個降水漏斗，由於許多降水漏斗曲線的重迭，可導致原地下水位的成片下降。

施工方法

真空井點的施工大致分為以下幾個過程：準備工作、井點系統的埋設、使用及拆除。 (1)準備工作包括井點設備、動力、水源及必要材料的準備。排水溝的開挖、附近建築物的標高觀測及防止附近建築物沉降的措施。

(2)埋設井點的程式是：先排放總管，再埋設井點管用彎聯管等井點與總管接通，然後安裝抽水設備，埋設需要進行沖孔、沉設井點、灌填砂濾料。

(3)試抽

井點系統全部安裝完畢後，需進行試抽，以檢查無漏氣現象。開始抽水後一般不要停抽，時抽時止，濾網易堵塞，也容易抽出土料，使水混濁，並引起附近建築物由於土粒流失而沉降開裂，試抽時幾點注意事項如下：

①集水總管、濾管和泵的位置和標高應正確；

②井點系統各部件均應安裝嚴密，防止油氣，連線集水總管與井點管的彎聯管中的短管宜用軟管；

③每根井點管沉設後應檢驗滲水性能，井點管與孔壁之間填砂濾料時，管口應有泥漿冒出，或向管內灌水時，能很快下滲，方為合格；

④在降水過程中，應按時觀測流量、真空和觀測孔內水位、觀測孔口標高應在抽水前測量一次，以後定期觀測，用來計算實際降深。

特點

真空井點降水止水法與其他井點降水法相比，具有以下特點：

(1)群孔排水的同時產生了止水帷幕的效應。

真空井點降水主機產生的強真空傳遞到各吸水井孔，實現群孔同時排水，每一個吸水井孔對其周圍5m以內產生負壓效應，由於井孔埋設間距一般為1．5m-2．Om，因此，同時排水的群孔負壓效應相互搭接構成了真空效應很強的地下真空連續牆，真空連續牆能夠十分有效地阻擋基坑外地下水從基坑側壁侵入，起到止水帷幕的作用。

(2)改變土體物理性質，增加邊坡的穩定性。

當基坑開挖到地下水位時，土體中的地下水滲流形成的動水力會對土體邊坡的穩定構成威脅。真空井點降水原理為地下水在真空井點主機產生的真空力的作用下山下至上沿井管提升，基坑內的地下水滲流方向則朝下，動水力方向與重力一致，這種滲流方向增加了土體顆粒壓力，提高了土體的密實度，出現了良好的滲流固結效果，有利於邊坡穩定。在井點周圍的土被大氣壓力所穩定，真空井點群井構成沿邊坡走向的真空連續牆，阻止側向滲流趨向基坑，消除了邊坡的滲流側壓力，這就增加了土層特別是軟土的有效應力和抗剪強度。

(3)避免流砂及軟土的軟弱流變現象和土體的潛蝕或管湧現象。

軟土和粉土、粉砂土層在動水力的作用下易發生壓力傳遞現象，出現軟土滑動及砂土的流砂現象，造成嚴重工程事故。真空井點降水止水方法在基坑開挖前就已將開挖土層的自由水排出，致使軟土出現滑動和砂土層流砂的動水力很小。

（4）顯著的經濟效益、環境效益。

地下水位降低後，土內水分已被排除，增加了邊坡的穩定性，邊坡可改陡，減少挖土量，同時可省去大量支撐材料，提高工效和降低施工費。真空井點設備抽吸的清水可成為施工場地的生產用水水源，外排的清水不會污染城市地下管網。

基坑內的土體始終處於含水量較低狀態下，創造了良好的工作環境，可以大規模地進行機械化施工，大型土方施工，機械在抽乾了水的條件下作業，更能發揮其機械性能。

綜上所述，使用真空井點降水止水方法，具有良好的降水效果，明顯的止水帷幕作用，穩定邊坡的作用，大大縮短工期及保障周圍施工環境安全等綜合效應。

對周圍環境影響

1、真空井點降水對周邊建築物(構築物)及地下管線的影響

真空井點降水雖然對基坑周邊土體具有一些加固作用，但不可避免的會或多或少引起基坑周邊地表的變形，而基坑周邊建築物(構築物)座落在土體之上，土體的變形也不可避免的會對其上的建築物(構築物)產生影響，嚴重時會使其上的建築物(構築物)產生不均勻沉降，進而引起牆體開裂及傾斜，給施工方及業主帶來不必要的損失。而地下管線深埋於土體之下，降水引起基坑周邊地表土體的變形，也或多或少會使其受到一些影響。但只要嚴格按照規範及設計對真空井點降水進行信息化施工，其對基坑周邊環境的影回響可以降到最低。由於基坑周邊建築物(構築物)及地下管線的變形不但與降水施工有關，同時其變形與基坑開挖施工也息息相關。

2、真空井點降水對周圍環境影響的防治措施

井點降水有時由於某些原因會對基坑周邊環境的影響超過了規範所規定的預警值，當出現這種情況時，可根據具體情況，選用合適的防治措施。

(1)設定止水帷幕

當基坑井點降水效果不理想或由於井點降水產生影響的危害性已使該基坑不適合繼續採用基坑井點降水時，則可選用在基坑周邊設定止水帷幕。止水帷幕可以有效地減小基坑降水對環境的影響。如果採用封閉式止水帷幕可以阻止地下水從基坑側面進入基坑，則可以做到只降低基坑地下水位而不影響周圍地下水位；如果止水帷幕達不到不透水層；則只能起到延長滲徑，減少地下水從基坑側面進入基坑。

(2)坑外回灌

為了防止和治理基坑井點降水引起的周邊地表沉降，可以在基坑降水後對基坑進行回灌。對上部以粉砂為主的地層，最簡單的回灌方法是在基坑的周圍設定回灌溝，如果土顆粒較細或夾有相對不透水層，應採用回灌井。在坑外回灌可以維持周圍地下水位保持不變，但同時增加基坑湧水量約1/3，也增加了基坑支護的難度。

(3)同步降水。

在基坑井點降水過程中，為保護靠近基坑的經驗算超過其允許傾斜率的建築物，可以採用同步降水的方法，即在建築物的遠離基坑的一側布置降水井點和觀察井，在降低基坑地下水位的同時均勻平穩地降低該建築物基礎下地下水位，保證該建築物的安全。