今天這篇文章來自於我本身的實際工作案例,平常的點井規劃很簡單,如果開挖範圍是矩形,就四邊各打一口就好,但今天碰到的狀況是,在一個類三角形基地中,有一座矩形建築物(示意圖如圖1),開挖深度7m,估算給的點井數量是3口,試問:你會把點井位置放在哪裡?
此外,點井的功能是降低地下水位,與它配合的安全觀測系統就是水位觀測井,又要擺在哪裡,才能達到最佳觀測效果呢?
Ps.以下文章是個人判斷,也是實際施作位置,它不是唯一解,如果有更好的方式,也希望不吝指教。
↑圖1:基地概況
Table of Contents
一、點井規劃準則
任何工項的規劃都有它的底層邏輯要遵守,點井有以下三點:
- 洩降半徑
- 開挖邊界安全距離
- 不妨礙施工動線
1、洩降半徑
剛出社會的那幾年,不知道為什麼,我把大學土木系學到的一切通通忘光光,點井這種東西就是主任告訴你要打哪裡,就打哪裡。
不過走跳幾年下來你會發現,有時候我們就傻傻的問問專業廠商,施作位置在哪比較好,事實上,還是有些道理可循,工地端可以自行規劃。
洩降半徑的概念主要來自於大地工程學-地下水位的章節,點井抽水範圍的專業名詞並不是洩降半徑,是「洩降錐」,半徑是一個二維概念,主要是在2D平面圖上,以每一口點井可以影響的範圍畫出的示意圖,我是簡單的用一個圓來表示,真正三維空間裡,水位洩降呈現的是一個圓錐狀。
↑圖2:洩降半徑示意圖
↑圖3:洩降錐示意圖
在這個圓錐空間中,降水降最多的位置,就是點井本人,離點井越遠就降越少。
所以,如果只打一口點井,最經濟實惠的位置就是打在開挖範圍的正中間,但是有工地經驗的主任一定會給你「頭殼學給你巴蕊」(請用台語唸),打在正中間怎麼挖?水管要怎麼接?你叫我構台放在哪裡?實務上根本不可能這麼做。
↑圖4:點井放中間
為了解決離點井越遠洩降深度越不夠的情況,我們就要用多口點井的洩降錐來交集,藉此增加洩降深度。
因此,在沒有妨礙施工動線的情況下,矩形開挖範圍最理想的點井位置是:每個邊的中點。以四口點井為圓心,畫出四個等半徑大圓(假設抽水馬達的馬力都相同),再去查看它們的交集面積,交集越多越理想,這是最簡單的判斷方式。
- 原則1:點井的等半徑圓交集越多越好。
↑圖5:洩降半徑交集
2、開挖邊界安全距離
開挖範圍的外側要施做擋土設施,我本身碰到的是鋼軌樁,鋼軌樁在底下碰到卵礫石層的時候常常歪斜,不會乖乖地給你直通到底,而點井深度通常都比這些樁還要長。
所以為了安全起見,要離這些樁有一定的距離,通常會離邊界3米,才比較不會被這些樁破壞。
- 原則2:距離開挖邊界2m
↑圖6:開挖邊界退縮
3、不妨礙施工動線
誠如上面所說,點井不能打在開挖範圍正中央,因為會影響後續的工作,點井當然也不能打在卡車出土的路線上,就不多加贅述了。
不妨礙施工動線最佳地點是貼著圍籬,因為還必須接水電管,偏中間的點井的水電管路,也會擋到土車出入動線,所以這點也要考慮進去。
- 原則3:不妨礙施工動線
綜上所述,三口點井,就在開挖範圍前方的兩側打兩口,後方中間打一口,三口點井的洩降半徑交集面積最大,也不影響前方的出入動線,同時距離開挖邊界2m,定案。
↑圖7:最終規劃位置
二、水位觀測井規劃方式
這個案子的水位觀測井給到四口,其實數量非常夠用,基地四個角打好打滿就對了,但是,如果今天只有兩口,那要怎麼規劃呢?
1、水位觀測井施作方式
其實跟點井大同小異,都是用鑽堡,差別在孔徑比較小而已,關於點井的施作方式,可以參考這篇:【工地人生】 點井工程 是做什麼的呢?
2、觀測目的
如果你有認真看地質鑽探報告,通常地質/大地技師會告訴你,建議將地下水位洩降到開挖面1m以下,確保開挖時工作面是乾燥的。
土壤的含水量太多(簡稱爛泥巴)會有兩個施工上的壞處,第一是土方不願意出土,第二是大底(筏基底版、地梁跟筏基頂版合稱大底)施工困難,這是在地工初始階段。
在地工的後半段,地下水位太高會造成安全性問題,可能會造成砂湧、管湧現象,這會造成別人家的基礎被掏空,最後導致鄰房傾斜,之前新聞報導大樓施工的時候出現天坑,就是這個原因。
3、規劃準則
要確保整個開挖範圍的降水有沒有達到開挖面下1m,最好的觀測地點就是:離點井越遠越好,但必須在開挖邊界附近。
離點井越遠洩降效果越差,反過來思考,最遠的那點水位都降到開挖面下了,其他地方當然也會降到開挖面下,除非你的開挖範圍大到超出我的想像,那就不在我的討論範圍內了。
↑圖8:水位觀測井位置圖
➤整理一下點井規劃的準則跟水位觀測井規劃準則:
點井
- 等半徑圓交集越多越好
- 距離開挖邊界3m
- 不妨礙施工動線
水位觀測井
- 離點井越遠越好,但必須在開挖邊界附近
三、結語
點井雖然是假設工程,但對工程初期的幫助很大,營造業其實滿討厭水的,也滿討厭下雨天,想想在10度以下的低溫淋著雨工作,是多麼辛苦的一件事就知道了,如果水沒降下去,那是上面是水,下面也是水,所以把點井規劃好,對做工的人來說,也是功德一件。
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下周的文章跟工程沒什麼關係,就是對身邊同事的行為有感而發而已,他的問題就有點像是「到底是先有雞還是先有蛋」,關於薪水跟工作,他們會覺得:老闆給多少錢,我做多少事。到最後我們會覺得發給他的薪水根本是種浪費,下周一(2022/03/07)不嫌棄的話,來聽我發發牢騷吧。