排水与降水施工技术论述

排水与降水施工技术论述

排水与降水施工技术论述

【摘要】:在土方开挖施工中，当开挖底面低于地下水位时，地下水会不断渗入坑内，如果不能及时排除，会使施工条件恶化，而且水的渗入还会使地基土浸水软化，造成边坡塌方和坑底土承载力下降。因此，土方开挖中的排水与降水施工措施关系着施工的正常、安全进行。本文现就排水与降水施工技术做简要论述。

【关键词】：排水；降水；人工

中图分类号： U445.55+3 文献标识码： A 文章编号：

引言

排除地面水包括雨水、施工用水、生活污水等，一般采用在基坑周围设置排水沟、截水沟等方法并采用排水系统将水排走，防止地面水流入基坑。当地下水位高于基坑底标高时，首先应降水至基坑底标高以下0.5-1m后，才可进行土方开挖，降水应持续到基础施工完毕，基坑土已经回填为止。基坑降水的方法有集水坑降水法和井点降水法，集水坑降水法用于降水深度较小且上层无细沙、粉砂时；如降水深度较大或上层为细沙、粉砂或软土地区，应采用井点降水。

一、明排水

明排水是采用截、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，在坑底设置积水井，并沿坑底的周围开挖排水沟，使水流入集水井中，然后用水泵抽走。

施工中为了防止坑底土体结构破坏，集水井应设置在地下水走向的上游、基础范围以外。根据地下水量的大小、基坑平面形状及水泵能力，每隔20～40米设置一个集水井，集水井的尺寸一般在0.6～0.8米之间，集水井随着挖土的加深而加深，要低于挖土面0.7～1.0米，当挖到设计标高时，集水井坑底应低于基底1～2米，井底铺设碎石滤水层，以防长时间抽水将泥沙带走，破坏基底土体结构。

二、人工降低地下水位

人工降低地下水位，就是在基坑开挖前，先在基坑周围埋设一定

数量的滤水管（井），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。

在降水前，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地防护措施。人工降低地下水位的方法有轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井泵井点、水平辐射井点以及引渗井点等。各类井点的使用中，轻型井点是工程中最常使用的。

1、轻型井点设备

井点设备主要包括：井点管（下端为虑管）、集水总管、弯联管及抽水设备。

集水总管一般用直径为47.5～100mm的钢管分节连接，每节长

4m，其上装有与井点管连接的短接头，间距为0.8～1.6m。总管应有2.5%～5%的坡向泵房的坡度。总管与井点管用90°弯头或塑料管连接。抽水设备常用的有真空泵、射流泵和隔膜泵井点设备。

2、真空泵井点设备

由真空泵、离心泵和水气分离箱等组成。其共组原理是：开动真空泵，将水气分离箱内部抽成一定程度真空，在真空度吸力作用下，地下水经虑管、井点管吸上，进入总管，再经过虑管过滤泥沙石进入水气分离箱。水气分离箱内有一浮筒，沿中间导杆升降，当箱内的水使浮筒上升时，即可开动离心泵将水排出，浮筒则可关闭阀门，避免水被吸入真空泵。副水气分离器也是为了而避免将空气中的水分吸入真空泵。有时为对真空泵进行冷却，特设一冷却循环水泵。

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、降水深度要求等确定。

三、轻型井点施工

井点系统的设计计算，是必须要在可靠资料的基础上来进行建立的，如施工现场图、水文地质勘察资料、基坑的设计资料等。而且设计内容除了有井点系统的布置外，还包括井点数量、间距的确定，井点设备的选择等方面。

轻型井点的安装程序是按设计布置方案来进行，先开始排放总管，然后再埋设井点管，接着用弯联管把井点与总管连接起来，最后

才开始安装抽水设备。可以利用冲水管冲孔来进行井点管的埋设，或者是钻孔后将井点管深入，也可以用带套管的水冲法及振动水冲法来使其下沉埋设。

一定要认真做好孔壁与井点管之间砂滤层的填灌和井点管的埋设，这将是保证井点系统顺利抽水、降低地下水位的关键，所以应注意：在冲孔过程中，孔洞必须保持垂直，孔径上下要一致，且孔径一般为300mm，冲孔深度要比虑管深0.5m左右，从而以保证井点管周围及虑管底部有足够的滤层。砂滤层最好是选用粗砂，这是为了避免堵塞管的网眼。砂滤层灌好后，距地面下0.5～1m的深度内，一定要用黏土封口捣实，从而防止漏气。

井点管埋设完毕后，我们就可以接通总管和抽水设备来进行试抽水，从而检查有无漏水、漏气现象，出水是否正常。判断井点系统运转是否良好的尺度是真空泵的真空度，所以必须经常观测。造成真空度不够的原因非常多，但通常是由于管理系统漏气的原因，一定要及时检查，并且采取措施。夏、冬季手摸管有夏冷、冬暖感觉等简便方法检查。一旦发现於塞井点管太多，导致严重影响降水效果时，必须要逐根用高压水进行反冲洗，或拔出重埋。

轻型井点使用时，应保证连续不断抽水，若时抽时停，滤网易堵塞；中途停抽，地下水回升，也会引起边坡塌方等事故。正常的出水规律是“先大后小，先混后清”。井点降水时，还应对附近的建筑物进行沉降卦观测，如发现沉陷过大，应及时采取防护措施。

四、流沙及其防治

当基坑开挖至地下水以下时，粒径很小、无粘性的土壤在动水压力推动下，极易失去温度，而随地下水一起流动涌入坑内，这种现象成流沙。实践经验表明，在可能发生流砂的土质处，基坑（槽）挖深度超过地下水位线0.5m左右时就会发生流砂现象。具有下列性质的土，在一定动水压力作用下，就有可能出现流沙现象。

①当土的颗粒组成中黏土含量小于10%；②粉粒的粒径为

0.0005～0.05mm，含量大于75%，当土的颗粒级配中，土的不均匀系数小于5；③当土的天然空隙比大于43%时；④当土的天然含水量大于30%。

发生流砂现象后，土完全失去承载力，导致施工条件恶化；土边挖边冒流沙，将会难以达到设计深度，甚至引起塌方。所以，在施工前，必须对工程地质资料和水文资料进行详细调查研究，从而采取有效措施来防治流砂现象。

五、产生流砂的原因

产生流砂现象的原因有其内因和外因。而其中内因取决于土壤的性质，土的空隙度大、含水量大、黏粒含沙量少、粉粒多、渗透系数小、排水性能差等方面均会较容易产生流沙现象。所以，在细砂、粉砂和亚砂土中就会经常发生流砂现象。与此同时，发生流砂现象还取决于一定的外因条件，也就是地下水及其产生动水压力的大小。当动水压力比土的浮容重要大的时候，就会形成流沙现象。

防治流砂总的原则是：治砂必治水。其途径有三：一是减小或平衡动水压力；二是截住地下水流；三是改变动水压力的方向。具体措施如下：

（1）枯水期施工。这是因为在枯水期地下水位低，坑内外水位差小，动水压力减小，从而可预防和减轻流砂现象。

（2）人工降低地下水位。就是截住水流，不让地下水流入基坑，从而不仅可防治流砂和土壁塌方，还可改善施工条件。

（3）打板桩。将板桩沿基坑周围打入不透水层，就可以有截住水流的作用；或者打入坑底面一定深度，这样将地下水引致坑底以下流入基坑，不仅增加了渗流长度，而且改变了动水压力方向，从而达到减小动水压力的目的。

（4）地下连续墙法。此法是沿基坑的周围先浇筑一道钢筋混凝土的地下连续墙，从而起到承重、节水和防流砂的作用，它又是深基础施工的可靠支护结构。

（5）水中挖土。即不排水施工，使坑内外的水压相平衡，不致形成动水压力。如沉井施工，不排水下沉，进行水中挖土，水下浇筑混凝土，这些都是防治流砂的有效措施。

结束语

综上所述，在含有大量地下水土层中或沼泽地区施工时，还可以采取土壤冻结法；对位于流砂地区的基础工程，应尽可能用桩基或沉