基坑施工中的地下水處理及工程實例

【資料簡介】

　　摘要：當基礎深度在天然地下水位以下時，在基礎施工中常常會遇到地下水的處理問題。
　　
　　關鍵詞：深基坑地下水措施
　　
　　前言
　　
　　一般認為，基坑開挖要具備以下的必要條件：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，其后果是嚴重的。有的基坑積水或土質(zhì)稀軟，工人難以立足，無法施工；有的出現(xiàn)“流砂現(xiàn)象”導致邊坡塌方，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。之所以會出現(xiàn)這些異常情況，都是由地下水引起的。所以，在基坑施工中應對地下水的處理給予應有的重視。
　　
　?。敚斠?、地下水的人工處理
　　
　　?shù)叵滤奶幚碛卸喾N可行的方法，從降水方式來說可總分為止水法和排水法兩大類。止水法，即通過有效手段，在基坑周圍形成止水帷幕，將地下水止于基坑之外，如沉井法、灌漿法、地下連續(xù)墻等；排水法是將基坑范圍內(nèi)地表水與地下水排除，如明溝排水、井點降水等。
　　
　?。敚斨顾ㄏ鄬碚f成本較高，施工難度較大；井點降水施工簡便、操作技術易于掌握，是—種行之有效的現(xiàn)代化施工方法，已廣泛應用。本文結(jié)合工程實例對井點降水法作一簡要介紹。
　　
　?。斁c降水法，它是在擬建工程的基坑周圍設能滲水的井點管，配置一定的抽水設備，不間斷地將地下水抽走，使基坑范圍內(nèi)的地下水降低至設計深度。井點法防水適用于具有不同幾何形狀的基坑，它有克服流砂、穩(wěn)定邊坡的作用。由于基坑內(nèi)土方干燥，有利機械化施工，縮短工期，保證工程質(zhì)量與安全。
　　
　?。斈壳皣鴥?nèi)常用的井點降水法有輕型井點、噴射井點、電滲井點。在我國，井點降水法是新中國成立后才逐步發(fā)展起來的。在工程的基坑＜槽＞附近埋設大量的滲水井點管，與此同時地面組裝抽水管路系統(tǒng)，通過井群連續(xù)抽吸地下水，使基坑范圍內(nèi)的地下水位降低到基坑以下一定深度，以保持基坑干燥狀態(tài)。通常把這一方法叫做井點降水法。
　　
　?。敚斁c降水法具有下列優(yōu)點：施工簡便，操作技術易于掌握；適應性強，可用于不同幾何圖形的基坑；降水后土壤干燥，便于機械化施工和后續(xù)工作工序的操作；井點作用下土層固結(jié)，土層強度增加，邊坡穩(wěn)定性提高；地下水通過濾水管抽走，防止了流砂的危害；節(jié)省支撐材料，減少土方工程量等。井點降水法已成為目前在含水透水位土層實施的一種行之有效的方法。
　　
　　1.輕型井點降水法
　　
　?。敚敚?）輕型井點抽水系真空作用抽水，除管路系統(tǒng)外，很大程度取決于抽水設備。目前常用的真空泵型、隔膜泵型配套抽水裝置。
　　
　?。敚斴p型井點井點管、過濾管、集水總管、主管、閥門等組成管路系統(tǒng)，并由抽水設備啟動，在井點系統(tǒng)中形成真空，并在井點周圍一定范圍形成一個真空區(qū)，真空區(qū)通過矽井擴展到一定范圍。在真空力的作用下，井點附近的地下水通過砂井，經(jīng)過濾器被強制性吸入井點系統(tǒng)內(nèi)而使井點附近的地下水位得到降低。在作業(yè)過程中，井點附近的地下水位與真空區(qū)外的地下水位之間，存在一個水頭差，在該水頭差作用下，真空區(qū)外的地下水是以重力方式流動的。所以常把輕型井點降水稱真空強制抽水法，更確切地說應是真空—重力抽水法。只有在這兩個力作用下，基坑地下水才會降低，并形成一定范圍的降水的漏斗拋物線。
　　
　?。敚斁c管與總管的聯(lián)接可用鋼管和透明塑料管，因受真空力的作用，塑料管內(nèi)裝有彈簧，以加強抗外部張力，保證地下水流暢通。
　　
　?。敚斂偣芘c總管的聯(lián)接有法蘭法和套箍法兩種形式。
　　
　?。敚敚?）施工時應注意的問題
　　
　?。敚斀?jīng)過降低地下水位后，土壤會產(chǎn)生固結(jié)，也就會在抽水影響半徑的范圍內(nèi)引起地面沉降，有時會給周圍已有的建筑物帶來一定程度的危害。在進行降低地下水位施工時，為避免引起周圍建筑物產(chǎn)生過大的沉降，采用回灌井點是一種有力的措施。這種方法就是在抽水影響半徑范圍內(nèi)建筑物的附近預先鉆一排孔，在進行抽水降低地下水位之前，事先將鉆孔內(nèi)的水位勘查清楚，記錄下來。當進行抽水降低地下水位時，為避免已有建筑物下面的地下水位下降，與降水的同時向鉆孔內(nèi)灌水，以保證原地下水位不變化，以此來防止地面產(chǎn)生沉降給已有的建筑物帶來危害。
　　
　　2.深井井點
　　
　?。敚斏罹c降水是在深基坑周圍埋置深于基底的井管，依靠深井泵或深井潛水泵將地下水從深井內(nèi)揚升到地面排出，使地下水位降至坑底以下。
　　
　　深井井點降水具有排水量大、降水深、不受吸程限制、井距大等優(yōu)點。但其一次性投資大，成孔質(zhì)量要求高。深井井點降水適用于滲透系數(shù)較大（10~250m/d）；土質(zhì)為砂土、碎石如；地下水豐富、降水深（10~50m）、面積大的情況。
　　
　?。敚敚?）施工工藝程序
　　
　?。敚敚?）井點設置與使用階段的注意事項
　　
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　?。敚敘诎苍O井管、填充濾料
　　
　　③洗井
　　
　?。敚敘馨苍O水泵
　　
　?。敚敘菔褂秒A段注意事項
　　
　?。敚敘瘛⒒觾?nèi)井點應同時抽水，使水位差控制在要求范圍內(nèi)。
　　
　?。敚敘?、加強水位監(jiān)測，特別是靠近已有建（構(gòu)）筑物的深井井點，宜在建（構(gòu)）筑物附近設觀測井，水位差過大時，應立即采取補救措施，如設置回灌井點等。
　　
　　Ⅲ、防止排出的地下水回滲而流入基坑。
　　
　?。敚敘?、潛水泵在運行時要注意檢查電纜線是否和井壁相碰，以防磨損后水沿電纜芯滲如電動機內(nèi)。
　　
　?。敚敘?、位于基坑內(nèi)的深井井點，由于井管較長，挖土至一定深度后，井管應于附近的支護結(jié)構(gòu)支撐或立柱等連接，予以固定。
　　
　　Ⅵ、當基坑底部有不透水層時，為排除上層地下水，可采用砂井配合深井降水。
　　
　?。敚敘鳌⒕苁褂猛戤叞纬?。
　　
　　二、工程實例
　　
　?。敚斏綎|省畜牧獸醫(yī)科技服務中心工程，地上13層，地下1層，高度39m，建筑面積為13000m2，鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)，基礎采用鉆孔灌注樁，樁徑0.6m，單樁承載力設計值1600KN，樁端嵌入中風化巖層深度不小于1.7m，設計樁長20m，樁總數(shù)187根。
　　
　?。敚?工程地質(zhì)條件
　　
　　場地地層自上而下依次為：①雜填土；②粉質(zhì)粘土；③殘積砂（礫）質(zhì)粘性土，上部多為粘性土，粘性較強；下部多為粉砂，遇水易軟化，輕振即液化，水量豐富；④強風化花崗巖，中粗粒及碎塊結(jié)構(gòu)，裂隙發(fā)育，涌水量較大；⑤中風化花崗巖；⑥微風化花崗巖。
　　
　?。敚?井點降水方法
　　
　?。敚敻鶕?jù)地質(zhì)資料得知，擬建場地水文地質(zhì)條件較為單一，場地地下水屬第四系孔隙潛水，主要補給源為大氣降水，地下水受季節(jié)性影響較大。場內(nèi)地下水位在1.2-1.73m之間，水位很高，其含水層主要為第3層碎石層，第2、4層為弱透水層，其滲透系數(shù)為（0.72~45.52）*10-6cm/s，第5層為隔水層。工程采用大口徑深井降水，沿擬建樓周圍設15眼降水井，深水電泵進行抽水?？紤]到降水深度大，影響半徑范圍廣，若長時間抽降水，勢必會影響場外附近建筑物，為了增強降水效果，又可縮短抽水時間，采用間斷性抽水，減少外圍影響面積，并設置沉降觀測點。降水井徑大于600mm，孔深15.0m，護壁套管直徑為600mm，套管外面包2層尼龍網(wǎng)布；套管外四周用粒徑為0.5～2.0cm的礫石料填充，作為濾水層，濾層應填至原地下水位線，其上部用粘土回填，并搗實。工程嚴格按照降水井施工規(guī)范要求埋設管井，采用泥漿護壁鉆孔法成孔。井孔鉆孔后進行清孔，隨后安裝井管。
　　
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　?。敚敱竟こ痰木c降水比較成功，水位得到控制，流泥、流砂的現(xiàn)象也僅有少量出現(xiàn)，改善了施工條件，使該工程的±0.000以下結(jié)構(gòu)能保證質(zhì)量并按時完成，取得了較好的經(jīng)濟效果。