摘 要：本文就轻型井点排水系统在航道整治中的设计计算、有关参数选 用及施工情况给以详细介绍，并对有关问题提出了探讨意见等。
关键词：轻型 井点 航道 设计 运用
1 前言
在航道整治工程施工中，最常用的排水方法是明排(即表面排水法)。轻型井点排水系统则常用于航道工程建筑物基坑施工中地下水位的降低与排除。
京杭运河丹阳至陵口段航道全长17km。地处以极细砂为主，且夹有亚粘土、泥炭、淤泥和杂填土等多种土质互层的第四系全新统(Q４)现代沉积层，地下水位较高，由于水上流失、河岸崩塌，航道淤积十分严重，是苏南运河自长江谏壁入口后第一个最浅最窄的“卡脖子” 河段。据考证，该段航道在历史上已整治过百余次，特别是1965～1971年四次大规模的整 治，均未成功，其主要原因是：筑坝抽水以后，在地下水的作用下，流砂和管涌现象十分严 重，河底土方边挖边涨，挖不及涨，岸坡边挖边塌，航道无法开挖成型，就被迫开坝放水； 放水后，已开挖的河岸在地表经迳流以及船行波和风浪的作用下，坍塌愈甚。故 该段航道是苏南运河历史上有名的“难工河段”。在施工期间如何有效地降低和控制地下水 位，确保航道能按设计标准开挖成型以及航道开挖以后采用什么结构形式的护坡，确保粉砂 质岸坡的稳定，是该段整治工程成败的两个主要关键。
在该段航道整治工程设计中，采用了以轻型井点降水为主的降低和控制地下水位的施工方案，经工程实践证明，是完全成功的。施工中，累计共布设轻型井点370套(每套以60m计)，布设井管的总长度达22.5km，有效地控制和降低了施工的地下水位，对确保航道按设计标准开挖成型和混凝土护坡的顺利建成起了决定性的作用。本文就该段航道整治工程中轻型井点系 统的设计计算和施工情况予以介绍，并对有些问题提出探讨意见。
2 轻型井点系统的设计计算
2.1 设计基本资料
2.1.1 航道设计标准断面
本段航道按国家IV级航道标准进行整治，航道底宽B＝40m，航道底标高0.00m(吴淞基面起 算，下同)，最小通航水深2.50m；标高0.00～6.00m，坡比为1∶3，在6.00m设置一座5 .0m宽平台，6.00m以上边坡坡1∶2.5，详见图1。
图1
2.1.2 地质资料
(1)土层分布假设。 由于该段航道沿线土层分布变化十分复杂，根据航道地质勘察资料中所揭示的具有代表性的 土层分布情况，在进行轻型井点系统设计计算时，经归纳、简化作如下假设：土层为均质粉砂，其含水层厚度为4.50～-5.00m，底层为不透水层(因渗透系数Ｋ值很小，下层一般为粘土和亚粘土)。
(2)渗透系数Ｋ的取定。根据参考文献(3)中渗透试验结果，选用
Ｋ=6.33×10-4ｃｍ／ｓ。
2.1.3 水文资料
由于该段航道是采用筑坝断航施工方法，故河中水位取整治前平均高程为1.50m。
地下水位：4.00～4.50m。
抽水有效带水位：按设计航道底标高取定为0.00m。
2.2 轻型井点系统设计计算
井点系统的设计计算通常是以恰当的数学模型(公式)，运用井群干扰理论(叠加原理)来进行计算，由于在实际中边界条件与理论计算差异较大，井点系统的排水过程有时是稳定的有时 是非稳定的，且井点又大多是非完整类型的，因此计算公式很多。由于航道设计标准断面为 对称断面，故取其1／2为设计计 算单元。
2.2.1 井点方案设计
由于该工程线路长，为节省工程投资采用单排井点布置方案，见图2。
2.2.2 设计参数
引用补给半径Ry＝200m。
渗透系数K=6.33×10４ｃｍ／ｓ＝０.547m/日。
计算长度L按现有井点设备长度取L=100m,宽度a按1/2航道底宽取n=20m。
图2
真空度按0.60m水银柱高考虑，井点管按包棕考虑η=5×10-4d2/m5。
2.2.3 平均干扰半径计算
B点 C点lnXc=lnL-1+(d/L)(1+1/2lnL/d)
式中：XB--对B点的平均干扰半径，m；
XC--最大降深点C平均干扰半径，m。
计算结果：XB=46.2m，XC=19.9m。
B点水位下降值SB=4.50－0.00－0.50(安全数)=4.00m
2.2.4 总排水量计算
总排水量按下式计算
Q=2πKMSB/ln（Ry/XB）
式中：M--含水层厚度，M=9.5m。
计算结果：Q=89.1m3/d。
2.2.5 井点管根数计算
井点管内径rw=0.025m
假设井点管冲至△-2.50～-4.50m之间
△S=［(M/L′)·Arw-lnRY/XC］SB/(RY/XB)
式中：L′--井点管过滤器长度，L′=1.20m。
Arw=arcsh (L′/rw)-arcsh (L′/L)-(L′/M)［arcsh(M/rw)-arcs h(M/L)ln(L/rw］ 经计算得：Arw=4.858，ΔS=98.69m。
静水位至真空水罐内水位Z取值，因设计中井点放置标高低于4.50m，取Z=0.65m计算。由于Q值较小，总管的摩阻损失不计。[本文共有 2 页，当前是第 1 页] <<上一页 下一页>>
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