摘 要:在地下水位以下進行地下工程施工時,常常需要進行人為排除土體中的地下水,以穩(wěn)定土體,保證安全施工。本文介紹施工排水及排水方案設(shè)計。
關(guān)鍵詞:施工;排水;方案;設(shè)計
1 概述
施工排水方法一般分為兩大類,一是采用明溝集水井排水,二是井點降水法。一般明挖基坑排水采用明溝加集水井的施工方法,常應(yīng)用于一般性的工程中,其設(shè)備的設(shè)置費用和保養(yǎng)費用均較井點排水低,同時也能適合于各種土層。
這種方法由于集水井通常設(shè)置在基坑內(nèi)部,以吸取流向基坑的各種水流(如邊坡和坑底滲出的水、雨水等),最后必將導(dǎo)致細(xì)粒土邊坡面被沖刷而塌方。但盡管如此,如果能仔細(xì)地施工,以及采用支撐系統(tǒng),且抽水量能及時排除基坑內(nèi)的表面水,明挖排水未嘗不是一種經(jīng)濟的方法。
2 施工排水及排水方案
2.1 常用的排水方法
。1)普通明溝和集水井排水法:①分層開挖排水。在開挖基坑的周圍一側(cè)或兩側(cè)或基坑中部,逐層設(shè)置排水明溝,每隔20~30m設(shè)一集水井,保持溝底低于基坑底0.30~0.50m,使水流暢通。當(dāng)一側(cè)排水溝時,應(yīng)設(shè)在地下水的上游。一般小面積基坑(槽)排水溝深0.30~0.60m,底寬等于或大于0.4m,水溝的邊坡為1:(1~1.5),溝底設(shè)有0.2%~0.5%的縱坡,使水流不致阻塞。集水井的截面為0.6m×0.6m~0.8m×0.8m為宜,井底保持低于溝底0.4~1.00m,井壁用竹籠、木板加固。抽水應(yīng)連續(xù)進行,直到基礎(chǔ)完成,回填土后才停止;②雙層土井排水。利用水泥混凝土管(直徑一般為80~100cm),分節(jié)沉入土中;以離心水泵抽吸土井中的水,以降低基境外側(cè)和坑下水位。通常用一層即可,要求降深較大時采用雙層。管節(jié)最下面一節(jié)濾水管四周,鑿成間距15~20cm梅花孔,以利進水。梅花孔孔徑外大內(nèi)小,塞以麻袋布之類。管內(nèi)放砂石濾料,以利透水并防止土顆粒隨水抽走;③基坑中央集水井排水。在四周不打板樁,或放坡明挖,或僅用不入土的支撐情況下沿坑側(cè)開溝,極易導(dǎo)致坡腳塌陷或板樁下端土層流失刷空。為此,采用基坑中央設(shè)置滲水井的辦法,效果最好。在施工過程中,此法可一直用到基礎(chǔ)澆筑完成,最后快速封設(shè),不滲不漏。
上述三種方法適用于一般基礎(chǔ)及中等面積基礎(chǔ)群和建筑物、構(gòu)筑物的基坑(槽)排水。施工方便,設(shè)備簡單,成本低,管理較易,應(yīng)用最廣。
。2)分層明溝排水法:①分層明溝排水法,即在基坑(槽)邊坡上設(shè)置2~3層明溝及相應(yīng)集水坑,分層阻截上部土體中的地下水。排水溝和集水井設(shè)置方法及尺寸基本與“普通明溝和集水井排水法”相同,應(yīng)注意防止土層排水溝地下水流向?qū)优潘疁,沖壞邊坡造成塌方;②適用范圍,適用于基坑深度較大,地下水位較高以及多層土中上部有透水性較強的土。此法可避免上層地層中地下水沖刷土的邊坡造成塌方,減少邊拔高度和水泵揚程,但挖土面積增大,土方量增加。
。3)深溝降水法:①在建筑物內(nèi)或附近適當(dāng)部位或地下水上游,開挖縱長深溝,自流或用泵將地下水排走。在建筑物、構(gòu)筑物四周或內(nèi)部設(shè)支溝與主溝連通,將水流引至主溝排除。排水主溝的溝底應(yīng)較最深基坑底低1.00~2.00m。支溝比主溝淺0.50~0.70m,通過基礎(chǔ)部位用碎石及砂子作盲溝,以后在基坑回填前分段回填粘土截斷,以免地下水在溝內(nèi)流動破壞地基土體。深溝亦可設(shè)在廠房內(nèi)或四周的永久性排水溝位置,集水井宜設(shè)在深基礎(chǔ)部位或附近;②適用范圍,適用于深度大的大面積地下室、箱形基礎(chǔ)及基礎(chǔ)群施工。降低地下水位將多次排水為集中降水,解決大面積深基境降水問題。
。4)綜合降水法:①綜合降水法,即在深溝集水的基礎(chǔ)上,再輔以分層明溝排水,或在上部設(shè)置輕型井點分層截水等方法同時使用,以達到綜合排除大量地下水的作用;②適用范圍,適用于土質(zhì)不均,基坑較深,涌水量較大的大面積基坑排水。排水效果較好,但費用較高。
2.2 排水方案設(shè)計
當(dāng)采用井點降水時,排水方案設(shè)計時應(yīng)事先經(jīng)過計算施工要求水位降深時的基坑總涌水量和單孔可能的最大出水量,進而初步確定井孔數(shù),并做好以下幾方面工作。
。1)井點的平面布置
井點的平面布置,主要取決于基坑的平面形狀和要求降低的水位深度。應(yīng)盡可能使井點包圍基坑,以便使基坑中心水位降到最低。若基坑寬度小于6m,且降深不超過5m時,可采用單排井點,如果基坑寬度大于6m,則采用雙排井點;面積較大的基坑宜用環(huán)狀井點,有時也布置成U形。環(huán)狀井點的四角部分應(yīng)適當(dāng)加密。井距基坑壁一般不小于0.5m,以防漏氣。若采用單排井點時,單排井點應(yīng)布置在地下水流方向的基坑上游一側(cè)。
。2)井點的剖面布置
剖面布置也稱立面布置或高程布置。井點的降水深度與基坑面積、降水效率、地質(zhì)條件等因素有關(guān),但無論如何降水必須使基坑底面的中心水位即降落曲線的頂比基底低0.5~1.0m,而地下水的降落坡度為:環(huán)狀井點為l/10,單排線狀井為1/5,時間較長的井點降水,其坡度可達l/2,降落曲線的坡度一般視砂粒的粗細(xì)而定,細(xì)者較陡,粗者較緩。
濾網(wǎng)應(yīng)深入到含水層,各濾管的高度應(yīng)一致,以免在降水過程中發(fā)生漏氣現(xiàn)象。
。3)總管及觀測孔
總管最好在接近原始地下水位線處,以最大限度地抽取地下水。總管需有1/300~l/500流向抽水泵的坡度,使抽水泵處的總管充分浸水,以利于井點泵抽水。抽水泵宜靠近總管,其進水管應(yīng)與總管齊平,有時通過調(diào)整泵的坐落高度來滿足這一要求。
在降水過程中,為了及時準(zhǔn)確地判斷水位降深等與降水有關(guān)的因素,可在基坑附近布置若干個觀測孔,觀測地下水位的變化。觀測孔應(yīng)符合下列要求:
1)為觀測降水區(qū)和影響范圍內(nèi)的地下水動態(tài),應(yīng)自降水區(qū)中心垂直和平行地下水水流方向各布置一排觀測孔。在降水區(qū)內(nèi),觀測孔延至基坑中心。在降水區(qū)外,觀測孔延長2~3倍的降水深度,每排觀測孔數(shù)不得少于4個;
2)在降水深度內(nèi),當(dāng)存在兩個以上含水層時,如需了解各含水層的降水情況,應(yīng)分層布置觀測孔;
3)降水區(qū)靠近地表水體或人為漏水點時,為查明其滲漏對降水的影響,應(yīng)增加少量的觀測孔;
4)為查明降水區(qū)內(nèi)最不利(即受抽水影響最小點)的水位情況,應(yīng)有選擇地布置觀測孔;
5)當(dāng)降水區(qū)位于已有建筑物附近時,為查明降水對已有建筑物的影響,應(yīng)增設(shè)觀測孔。
3 結(jié)語
隨著經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展,施工排水技術(shù)和方法向著多樣化、系列化、綜合化方向發(fā)展,不斷地改進和完善基礎(chǔ)施工條件,保證基礎(chǔ)施工的順利進行。