淺談建筑工程基坑降水技術(shù)的應(yīng)用

袁琦

摘要：基坑降水的目的是為基礎(chǔ)工程施工提供地下工程作業(yè)條件及保證基坑邊坡的穩(wěn)定。本文主要從建筑工程基坑降水的定義談起，然后針對(duì)基坑降水的主要技術(shù)做了分析，并針對(duì)主要預(yù)防控制措施做一些探討和闡述。

中圖分類號(hào)：TU7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

1 建筑工程基坑降水

高層建筑和地下工程的構(gòu)筑物中，幾乎每年都有因流砂、管涌、坑底失穩(wěn)、坑壁坍塌等引起的工程事故，造成周圍地下管線和建筑物不同程度的損壞。因此在基坑工程中通常須降低地下水水位，以保證工程施工的順利進(jìn)行。

基坑開挖前首先保持基坑干燥狀態(tài)，創(chuàng)造有利于施工的環(huán)境。其次是確保邊坡穩(wěn)定，做到安全施工，如果忽視這些必要條件，其后果是非常嚴(yán)重的。有的基坑積水或土質(zhì)松軟，工人難以立足，無(wú)法施工。有的出現(xiàn)“流砂現(xiàn)象導(dǎo)致邊坡塌方，地質(zhì)破壞。有的內(nèi)部基坑土體發(fā)生較大的位移，影響鄰近建筑物的安全。之所以會(huì)出現(xiàn)這些異常情況，都是由地下水引起的。

在基坑開挖施工中，為了避免上述的地下水對(duì)基坑產(chǎn)生的不良影響、防止坑壁土體坍塌、確保干作業(yè)下的施工環(huán)境、保證施工的安全和工程質(zhì)量，必需降低地下水水位?；咏邓淖饔?，主要有截住基坑坡面及基底的滲水；增加邊坡的穩(wěn)定性，并防止基坑邊坡或基底的土粒流失；減少板樁和支撐的壓力，減少隧道內(nèi)的空氣壓力；改善基坑和填土的特性；防止基底的隆起與破壞。

2 建筑工程基坑降水的技術(shù)分析

明溝排水是在基坑內(nèi)設(shè)置排水溝和集水井，用抽水機(jī)械直接將地下水從集水井內(nèi)排出，以達(dá)到疏干基坑內(nèi)地下水的目的。

輕型井點(diǎn)抽水是利用真空原理，使土中的水分和空氣受真空吸力作用而產(chǎn)生水氣混合液，由管路系統(tǒng)向上被吸入到水氣分離器中?？諝鈴姆蛛x器上部真空排出，而水經(jīng)離心泵由水管排出。輕型井點(diǎn)適用的土層滲透系數(shù)偏小時(shí)，需要采用在井點(diǎn)管頂部用粘土封頂和保證井點(diǎn)系統(tǒng)各連結(jié)部位的氣密性等措施，以提高整個(gè)井點(diǎn)系統(tǒng)的真空度，才能達(dá)到良好的降水效果。管井井點(diǎn)降水方法是利用鉆孔成井，圍繞開挖的基坑每隔20~50m設(shè)置一管井，每個(gè)管井單獨(dú)用一臺(tái)水泵(離心泵或潛水泵)進(jìn)行抽取地下水，以達(dá)到降低地下水位的方法。管井井點(diǎn)適用于用輕型井點(diǎn)不易解決的、一般用于滲透系數(shù)大于0.1，地下水豐富的砂土、砂質(zhì)土、粉土與碎石土等土層。管井井點(diǎn)具有排水量大、排水效果好、設(shè)備簡(jiǎn)單、易于維護(hù)等特點(diǎn)，可代替多組輕型井點(diǎn)作用。噴射井點(diǎn)是采用高壓水泵將壓力工作水經(jīng)水管壓入井點(diǎn)內(nèi)外之間形成空間，并經(jīng)過噴射器兩邊的側(cè)孔流向噴嘴。由于噴嘴截面的突然變小，噴射水流加快(一般流速達(dá)30m/s以上)，這股高速水流噴射之后，在噴嘴射出的水柱周圍形成負(fù)壓，從而將地下水和土中空氣吸入并帶至混合室。其主要優(yōu)點(diǎn)是降水深度大，但由于需要雙層井點(diǎn)管，噴射器設(shè)在井孔底部，有二根總管與各井點(diǎn)管相連，地面管網(wǎng)敷設(shè)復(fù)雜，工作效率低，管理困難。

當(dāng)降水深度很大、管井深度大于15m，在管井內(nèi)用一般的水泵不能滿足時(shí)，可改用特制的深井泵，即深井井點(diǎn)降水法。深井井點(diǎn)適用于水量大、降水深的場(chǎng)合，當(dāng)土粒較粗、滲透系數(shù)很大，而透水層厚度也大時(shí)，此時(shí)采用深井井點(diǎn)較為適宜。

3 建筑工程基坑降水施工技術(shù)控制措施

3.1 止水帷幕的設(shè)計(jì)

止水帷幕是在基坑開挖和地下構(gòu)筑物施工時(shí)防止地下水橫向滲流的豎向作業(yè)措施或防止基坑底地下水突涌的水平作業(yè)措施。目的是為了保證基坑基本干燥，使基坑開挖和地下構(gòu)筑物施工得以順利進(jìn)行，基坑周邊不因土體中地下水滲流而產(chǎn)生過大的位移變形。

合理的設(shè)計(jì)止水帷幕不僅可以提高基坑的安全度，降低降水費(fèi)用，減少基坑抽水量，而且可以見少降水引起的沉降變形和不均勻沉降。在計(jì)算過程中，假定帷幕的滲透系數(shù)是零。設(shè)置止水帷幕可以大大減少基坑周圍土體總沉降量和不均勻沉降，縮小降水的影響范圍。在設(shè)置帷幕時(shí)基坑外地表的總沉降量比不設(shè)帷幕時(shí)減少了近70%。這說(shuō)明根據(jù)實(shí)際情況合理的選用止水帷幕對(duì)減少基坑出水量，減少地表沉降和縮小降水的影響半徑效果明顯。

3.2 回灌井的設(shè)置

降水對(duì)周圍環(huán)境的不利影響主要是由于漏斗形降水曲線引起周圍建筑物和地下管線基礎(chǔ)的不均勻沉降造成的。因此，在降水場(chǎng)地外緣設(shè)置回灌水系統(tǒng)保持需保護(hù)部位的地下水位，可以大大降低由于降水所產(chǎn)生的危害。回灌井點(diǎn)就是在降水井點(diǎn)和要保護(hù)的地區(qū)之間打一排回灌井點(diǎn)，在利用降水井點(diǎn)降水的同時(shí)利用回灌井點(diǎn)向土層內(nèi)灌入一定數(shù)量的水，形成一道水幕，從而減少降水范圍以外區(qū)域的地下水流失，使其地下水位保持基本不變，達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的?；毓嗑c(diǎn)的布置和管路設(shè)備等與抽水井點(diǎn)相似，僅增加回灌水箱、閘閥和水表等少量設(shè)備。抽水井點(diǎn)抽出的水通過儲(chǔ)水箱后，用低壓送到注水總管，多余的水用溝管排出。另外，回灌井點(diǎn)的濾管長(zhǎng)度應(yīng)大于抽水井點(diǎn)的濾管，通常為2m-2.5m，井管與井壁間應(yīng)回填中粗沙作為過濾層。

由于回灌水時(shí)會(huì)有沉淀物、活動(dòng)性的銹蝕，以及難溶解的物質(zhì)積聚在注水管內(nèi)，在注水期內(nèi)需不斷增加注水壓力才能保持穩(wěn)定的注水量。對(duì)注水期較長(zhǎng)的大型工程可以采用涂料加陰極保護(hù)的方法，并在儲(chǔ)水箱進(jìn)出口處設(shè)置濾網(wǎng)，以減輕注水管被堵塞的對(duì)象。注水的過程中應(yīng)保持回灌水的清潔?；毓啾Ｗo(hù)區(qū)內(nèi)應(yīng)設(shè)置地下水位觀測(cè)井，連續(xù)紀(jì)錄地下水位的變化。通過調(diào)節(jié)注水系統(tǒng)的壓力使地下水盡可能保持原始的天然地下水水位。

3.3 其他措施

合理設(shè)計(jì)降水井單井的結(jié)構(gòu)，根據(jù)水文地質(zhì)條件和含水層、弱透水層組合結(jié)構(gòu)而定，對(duì)于透水性小、壓縮性大的土層，如粘土層、亞枯土層或其相隔的粉土層，單井的結(jié)構(gòu)宜用死管阻水，以減少地下水的排出量。

在降水的方式上，根據(jù)具體工程要求，合理控制各單井的降水時(shí)間、降水強(qiáng)度。著眼于在同樣工程效果的前提下，使地下水水頭降深的時(shí)空分布更有利于控制地面沉降的發(fā)生和發(fā)展。尤其是要利用透水性小、壓縮性大的土層(如枯土層、亞粘土)其地下水流的滯后性效應(yīng)，合理安排工程進(jìn)度和各單井的降水時(shí)間、降水強(qiáng)度，達(dá)到控制地面沉降的目的。群井的布置上，不能簡(jiǎn)單的等間距、幾何規(guī)則的設(shè)置降水井點(diǎn)。應(yīng)視水文地質(zhì)條件和含水層、弱透水層厚薄、滲透性強(qiáng)弱、相互結(jié)合以及工程降水和地面變形要求具體布設(shè)?；咏邓鹂又艿孛娉两抵聻?zāi)的，大多是因井水中含砂量高。實(shí)踐表明，井水中的含砂量以小于十萬(wàn)分之一為宜。若有降水井超標(biāo)，必須及時(shí)調(diào)整，甚至關(guān)停。精心設(shè)計(jì)，精心施工，保證成井質(zhì)量，及時(shí)調(diào)整降水強(qiáng)度，縮短降水延續(xù)時(shí)間，可有效控制其沉降量。及時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，盡量縮短工期.尤其在排水比較滯后的枯土層比較厚的地區(qū)，效果更好。

4結(jié)語(yǔ)

降水引起的地表沉降包含了土的固結(jié)過程，在一定時(shí)間內(nèi)是隨時(shí)間的增加而逐漸增加的，最后趨于穩(wěn)定。因此，為了控制沉降的發(fā)展，不僅應(yīng)該盡量減少抽水量，減小最大降水深度;還應(yīng)該盡量減少抽水時(shí)間。在降水期間，提高施工進(jìn)度，抓緊挖土和主體結(jié)構(gòu)的施工，以達(dá)到既保證施工質(zhì)量又保證了安全的效果。

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