基坑施工中的地下水处理及工程实例

基坑施工中的地下水处理及工程实例

摘要：本文对几种基坑降水方法进行了阐述,并对降水设计及施工要求作了探讨,同时剖析列举了几个实际案例。阐述如何合理、经济和可靠的选择基坑降水处理方法。

关键词：基坑降水，施工，止水帷幕

当基础深度在天然地下水位以下时，在基础施工中常常会遇到地下水的处理问题。一般认为，基坑开挖要具备以下的必要条件：首先保持基坑干燥状态，创造有利于施工的环境；其次是确保边坡稳定，做到安全施工，如果忽视这些必要条件，其后果是严重的。有的基坑积水或土质稀软，工人难以立足，无法施工；有的出现“流砂现象”导致边坡塌方，地质破坏；有的内部基坑土体发生较大的位移，影响邻近建筑物的安全。之所以会出现这些异常情况，都是由地下水引起的。所以，在基坑施工中应对地下水的处理给予应有的重视。

一、基坑降水的处理方法

基坑降水方法主要有:明沟加集水井降水、轻型井点降水、喷

射井点降水、电渗井点降水、深井井点降水等等。各种降水方法

有其特点和适用情况,比较如下:

1)明沟加集水井降水。

明沟加集水井降水是一种人工排降法。它具有施工方便,用具简单,费

用低廉的特点,在施工现场应用的最为普遍。在高水位地区基坑

边坡支护工程中,这种方法往往作为阻挡法或其他降水方法的辅

助排降水措施,它主要排除地下潜水、施工用水和天降雨水。

2)轻型井点降水。

轻型井点降水(一级轻型井点)是国内应用很广的降水方法,它比其他井点系统施

工简单、安全、经济,特别适用于基坑面积不大,降低水位不深的场合。

3)喷射井点降水。

喷射井点系统能在井点底部产生250 mm水银柱的真空度,其降低水位深度大,一般在8 m~20 m范围。它适用的土层渗透系数与轻型井点一样,一般为0.1 m/d~50 m/d。但其抽水系统和喷射井管很复杂,运行故障率较高,且能量损耗很大,所需费用比其他井点法要高。

4)电渗井点降水。

电渗井点适用于渗透系数很小的

细颗粒土,如黏土、亚黏土、淤泥和淤泥质黏土等。这些土的渗透系数小于0.1 m/d,用一般井点很难达到降水目的。利用电渗现象能有效地把细粒土中的水抽吸排出。它需要与轻型井点或喷射井点结合使用,其降低水位深度决定于轻型井点或喷射井点。在电渗井点降水过程中,应对电压、电流密度和耗电量等进行量测和必要的调整,并做好记录,因此比较繁琐。

5)管井井点降水。

管井井点适用于渗透系数大的砂砾层,地下水丰富的地层,以及轻型井点不易解决的场合。每口管井出水流量可达到50 m3/h~100 m3/h,土的渗透系数在20 m/d~200 m/d范围内,降低地下水位深度约3 m~5 m。这种方法一般用于潜水层降水。

6)深井井点降水。

深井井点是基坑支护中应用较多的降水方法,它的优点是排水量大、降水深度大、

降水范围大等。

二、工程案例

1. 轻型井点法在新长铁路施工中的应用

新(沂)一长(兴)铁路海安至南通(DK43+ 000- DK53+600)段地处长江三角洲北侧，属长冲积平原区，地面低平坦荡，沟河纵横，水系发达，全管段水中桥涵共有19座。DK52十140的1一4.0m框染涵基础施工采用集水坑降水，人工开挖基坑，挖到原地面以下2.Om时，坑底土颗粒随地下水向上翻涌，坑壁发生坍陷。改用轻型井点法降低地下水，取得了很好的效果。因轻型井点有结构简单、重量轻、装拆方便、操作灵活和可重复使用等优点，为此，在新长铁路施工中，被广泛应用。所谓井点降水是指在基坑开挖之前，预先在基坑周围或坑内设置一定数量的滤水管，利用抽水设备从中抽水，使地下水降至基底以下并稳定后开挖基坑。在开挖过程中连续抽水，使地下水位稳定在基底以下，保证地基土的含水量在开挖及基础施工过程中始终处于最佳含水状态。采用井点降水法施工，可从根本上防止流砂、涌砂现象发生，并可改善基坑开挖条件，防止基底隆起，加速地基固结，提高工程质量，加快工程进度。

井点布置

根据基坑平面形状大小，土质和地下水流向及降水深度确定，当基坑宽度大于6n:或土质不良，渗透系数较大时，采用双排井点，布置在基坑两侧。如果基坑面积较大，采用环形井点，挖土运输设备出入道可不封闭。井点管距坑壁不小于1.。0一1.501，间距一般为0。.8一1，6m，人土深度至储水层且比基坑底深。0.9一1.2m，集水总管标高尽量接

近地下水位线，沿抽水水流方向设置0.25%一0.50%的上倾坡度，一套抽水设备的集水总管长度一般不大于100m。

新长铁路DK43+885.9小桥，DK51+639框架涵均采用轻型井点法降水，井点布置在基坑四周，间距0.sm，集水总管布置在地表以下1，。m，真空泵设在同一标高，井点布置在基坑底部以下1.om，三套轻型井点连续工作3天后，基坑底干燥，为基坑开挖和基础施工的顺利进行创造了良好的条件。

井点管埋设

井点设备、动力、水源及必要材料准备好后，开始井点安装。井点安装一般是先挖井点沟槽，排放总管，再埋设井点管，用弯联管将井点管与总管相连，安排抽水设备，试抽水。井点管的埋设可采用射水法、冲孔或钻孔法。利用冲水管冲孔后埋设井点管，冲水管直径为50mm，下端装有圆锥形冲嘴的钢管，冲孔时将冲水管垂直插人土中，并作前后左右各个方向摆动，加剧土层松动，冲水孔直径一般为300mm左右，为使滤管下部有足够的砂滤层，井点管的设计深度增加50mm。井孔冲成后，拔出冲水管立即插人井点管。每组井点安装完毕后，立即抽水，以检查管路接头质量，井点出水情况和抽水设备运转情况，及时处理漏水、漏气、淤塞现象。

图1为井点降水示意图。

井点管使用

井点安装、试抽水完毕后，要连续抽水，一般在抽水2一5天后，水位漏斗基本稳定，出水规律是“先大后小、先浊后清”，否则要进行检查，找出原因及时纠正。在降水过程中，随时调节离心泵的出水阀以控制水量，使抽吸排水保持均匀，并经常检查各接头是否漏气漏水，因为一个漏气点往往会影响整个系统真空度的大小，影响降水效果。若发现井点管堵塞，以对井孔用高压水反向冲冼或拔出重新设置。地下构筑物完工并进行回填后，方可拆除井点系统，拔出井点管采用冲水管冲孔使井孔扩大后拔出。亦可借助于倒链、杠杆或起重机，所留孔洞下部用砂，上部1一1.2m用赫土填实。

几点体会

(1)确保连续抽水，是保证施工顺利进行的重要因素。若时抽时停，滤管容易堵塞或抽出土粒，出水混浊，同时导致地下水位回升，引起坑壁坍塌。

(2)与集水坑排水法相比，具有防止流砂且排水效果好，提高边坡稳定等特点。

(3)试抽水并及时处理“死井”(井点淤塞、工作必须引起重视。根据出水情况，经常检查有无漏气、漏水、淤塞现象，如有异常情况，要及时检修，确保施工顺利进行。

(4)设置观测桩，经常观测附近建筑物沉降情况，及时采取措施，杜绝安全事故发生。

(5)轻型井点降水设备简单，便于操作，且可重复使用，在确保施工质量，加快施工进度，降低工程造价等方面，呈现出较强的竞争力。

(6)井点降水若与明沟排水相结合并将总管安装在原地下水位线以下或采用二级轻型井点可进一步增加降水深度。

2.电渗井点降水在加拿大不列颠哥伦比亚省纳尔逊的库特奈运河的应用

库特奈运河位于蒙火拿的理别水坝建成以后，上库特奈河就栏蓄了大量的水。不列颠哥