基坑排水的施工工艺

【内容提要】：本文研究了基坑排水的常用工艺.明排水法简易可行,但是应用范围受到一定限制.而轻型井点降水法能有效降低多种地质条件下的地下水位,并且在文中给出了轻型井点的设计要点及施工要点.在上述要点中,原则明确,程序规范,且给出符合实际的简化思路.因而对基坑排水设计给出了完整的解决方案,在实际应用中具有极大的推广价值.

【关 键 词】：明排水法；轻型井点降水法；渗透系数

一、引言

随着建筑业的不段发展,我们需要不断地在各种地质条件下建造各类工业与民用建筑.而在此背景下,我们经常会遇到地下水位较浅而水量较大的情形.如果直接开挖基坑,则会在坑内渗入大量地下水,使得施工条件不断恶化,造成土壁塌方,也会显著影响地基的承载力.因此,在土方施工过程,做好排水工作,保持土体干燥是十分重要的.做好基坑排水工作,保持土体干燥是十分重要的.而目前最切实可行的是两种典型工艺,即明排水法和轻型井点降水法.施工排水可分为明排水法和轻型井点降水位法.现在分别讲述如下：

二、基坑排水工艺

1.明排水法

明排水法是采用截、疏、抽的方法.截,是截住水流；疏,是疏干积水；抽,是在基坑开挖过程中,在坑底设置集水井,并沿坑底的周围开挖排水沟,使水流流入集水井中,然后用水泵抽走.但是这种方法排水量小,且排水不彻底,只能应用于涌水量相对较小且基坑地质条件简单的情况.

2.轻型井点降水

人工降低地下水位,就是在基坑周围埋设一定数量的抽水管,利用抽水设备从中抽水,使地下水位降落到坑底以下,直至基础工程施工完毕为止,这样,就可使基坑始终保持干燥状态,防止流砂发生,改善了工作条件.但降水前,应考虑在降水影响范围内的已有建筑物和构筑物可能产生附加沉降、位移,从而引起开裂、倾斜和倒塌,或引起地面塌陷,必要时应事先采取有效的防护措施.轻型井点井水是人工降低地下水位方法中最典型的一种.即在基坑开挖前,先在基坑周围埋设一定数量的直径较小的井点管,深入蓄水层中,井点管上部与总管相连,通过总管利用抽水设备将地下水从井点管不断抽出,使原有的地下水位降至基坑中心线以下0.5m到1m处.

3.轻型井点设备

轻型井点设备主要包括：井点管、集水总管、弯联管及抽水设备.井点管选用直径38到55毫米的钢管,长6到9米,下端配有滤管和一个锥形的铸铁塞头,滤管长1到1.5没,管壁上有12到18毫米的梅花形排列的滤孔；管壁外包两层滤网,内层为黄铜丝或尼龙丝布的细滤网.外层为粗滤管或棕皮,为避免滤孔淤塞,在管壁与滤网间用塑料管或梯形铅丝饶成螺旋状隔开,滤网外面再饶一层粗铁丝保护网.

集水总管一般用75到100毫米的钢管分节连接,每节长4米,其上装有与井点管相连的短接头,间距为0.8到1.6米,总管应有2.5%到5%坡向泵房的坡度,总管与井管用弯头或者塑料管连接.

抽水设备常用的有真空泵、射流泵和隔膜泵井点设备,但是最普遍使用的还是真空泵.

4.轻型井点的布置

轻型井点系统的布置,应根据基坑平面形状及尺寸、基坑的深度、土质、地下水位及流向、降水深度要求而确定.主要分为平面布置和高程布置两个方面.在平面布置时,当基坑或沟槽宽度小于6m,降水深度不超过5m时,可采用单排井点,将井点管布置在地下水流的上游,两侧延伸长度不小于坑槽的宽度.反之,则采用双排井点,位于地下水位上游的一侧井点管间距较密些.当基坑面积较大时,也可采用环形井点.井点管距离基坑的距离不小于1m到1.5m,间距一般位0.8m到1.6m.至于高程布置,轻型井点的降水深度,从理论上讲可达10米左右,但是由于管路系统的水头损失,其实际降水深度一般不大于6米.而井点管的具体长度确定时应该考虑如下几个因素：井点管埋设面至坑底面的距离H1,降低后的地下水位至基坑底面的距离h,水力坡度i,井点管至基坑的水平距离L,井点管埋设的深度应该满足下式：H大于或等于H1+h+iL,如果H值小于6m,可以选用一级井点,反之,可以考虑采用多级井点.

5.轻型井点的设计要点

在井点系统的布置中,最常见的是环状布置,且基本连续封闭.而其设计的要点是计算基坑总的涌水量,根据水井学原理,可得出其基本涌水量公式如下：Q等于1.336K（2H-S）/（lgR-lgX0）,在此公式中,渗透系数K的取值相当重要,在现场设计中,可以采用实测方法获得.此外,抽水影响半径R的取值也较重要,我们在实际中曾通过所设观测孔进行抽水试验,将各个观测水位使用平滑曲线连接起来,并延长其与地下水位相交,运用此方法,可得到本地的R值大概在25到40m之间.在总的涌水量Q计算出之后,再利用单根井点管的涌水量公式,可以定出井点管的数目与间距.通过多次的工程实践,我们通常按照如下简化思路考虑实际问题,即先按基础尺寸与放坡要求,确定放坡边界,井点总管布置离边界1m左右,这样就定出了环状井点平面布置的尺寸,再按1/10的降水坡度计算中心点及降水效果.如平面尺寸为20m*20m的总管布置,6m井点管抽水其中心点降水后地下水位应为：5―（1/10）*10等于4m（考虑井点管埋设面露出部分为1m）,查看是否在设计基槽下,能否满足挖土要求,如果不能满足要求,则要考虑加深井点管或在基坑中心加设1排井点,如开挖深度不大,而平面尺寸较大者,一般以后者居多,因为井点管尺寸过长也影响抽水效果.

6.轻型井点的施工要点

轻型井点的安装程序是按设计布置方案,先排放总管,再埋设井点管,然后用弯联管把井点管与总管连接,最后安装抽水设备.井点管的埋设可以利用冲水管冲孔,或钻孔后将井点管沉入,也可以用带套管的水冲法及振动水冲法下沉埋设.在此过程中,认真做好井点管的埋设和孔壁与井点管之间砂滤层的填塞,保证井点系统顺利抽水.为了保证成孔质量,冲孔过程中,孔洞必须保持垂直,孔径一般为300mm,孔径上下要一致,冲孔深度要比滤管深0.5m左右,以保证井点管周围及滤管底部有足够的滤层.砂滤层宜选用粗砂,以免堵塞管的网眼.砂滤层灌好后,距地面下0.5到1m深度内,应用粘土封口捣实,防止漏气.井点管埋设完毕后,即可接通总管和抽水设备进行试抽水,检查有无漏水、漏气现象,出水是否正常.轻型井点使用时,应保证连续不断抽水,若时抽时停,滤网易于堵塞；中途停抽,地下水回升,也会引起边坡塌方事故.正常的出水规律是“先大后小,先浑后清”.真空泵的真空度是判断井点系统运转是否良好的尺度,必须经常观测,造成真空度不够的原因较多.但通常是由于管路系统漏气的原因,应及时检查,采取措施.井点管淤塞,一般可从听管内水流声响,手扶管壁有振动感,夏、冬季手摸管子有夏冷、冬暖感等简便的方法检查.如发现淤塞井点管太多,严重影响降水效果时,应逐根用压水管进行反冲洗,或拔出重埋.

三、结语

综上所述,在基坑排水中,应当根据情况选定合适的施工方案.而轻型井点的布设应当通过合理、科学的计算方式,并结合现场实测结果进行分析.虽然井点计算由于受水文及地质和井点设备等许多不确定因素的影响,要求计算结果十分精确不太可能.但是如果能仔细分析试验数据,并且选用合适的计算公式,其计算结果依然在合理范围内,完全可以满足工程的应用要求.而本文的成果在在现实中有极大的推广价值.