工程實例分析——基坑施工中的地下水處理

前言 

當(dāng)基礎(chǔ)深度在天然地下水位以下時，在基礎(chǔ)施工中常常會遇到地下水的處理問題。一般認(rèn)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(yán)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(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(yīng)對地下水的處理給予應(yīng)有的重視。

一、 地下水的人工處理
地下水的處理有多種可行的方法，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。
止水法相對來說成本較高，施工難度較大；井點降水施工簡便、操作技術(shù)易于掌握，是—種行之有效的現(xiàn)代化施工方法，已廣泛應(yīng)用。本文結(jié)合工程實例對井點降水法作一簡要介紹。
井點降水法，它是在擬建工程的基坑周圍設(shè)能滲水的井點管，配置一定的抽水設(shè)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(shè)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。
目前國內(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(shè)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。
井點降水法具有下列優(yōu)點：施工簡便，操作技術(shù)易于掌握；適應(yīng)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
（1）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(shè)備。目前常用的真空泵型、隔膜泵型配套抽水裝置。
輕型井點井點管、過濾管、集水總管、主管、閥門等組成管路系統(tǒng)，并由抽水設(shè)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?dāng)U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(yīng)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。
井點管與總管的聯(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。
總管與總管的聯(lián)接有法蘭法和套箍法兩種形式。
（2）施工時應(yīng)注意的問題
經(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(yù)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(dāng)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
深井井點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。
（1）施工工藝程序

（2） 井點設(shè)置與使用階段的注意事項
① 成孔
② 安設(shè)井管、填充濾料
③ 洗井
④ 安設(shè)水泵
⑤ 使用階段注意事項
Ⅰ、基坑內(nèi)井點應(yīng)同時抽水，使水位差控制在要求范圍內(nèi)。
Ⅱ、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(shè)觀測井，水位差過大時，應(yīng)立即采取補救措施，如設(shè)置回灌井點等。
Ⅲ、防止排出的地下水回滲而流入基坑。
土方開挖中的排水降水要求
（一） 施工準(zhǔn)備
1. 挖土方前，應(yīng)根據(jù)工程土質(zhì)和地下水位情況制定排水或降水方案，并根據(jù)方案配置施工機具。
2. 排出的地下水應(yīng)經(jīng)過沉淀處理后才能排入市政管道或河溝。

（二） 操作工藝
1. 大型土方施工，應(yīng)設(shè)置地面臨時排水溝或截水溝，其縱向坡度、斷面尺寸等，應(yīng)根據(jù)施工地
形、水文氣象資料，匯水面積和施工方法等計算確定，并應(yīng)盡量和永久性排水設(shè)施相結(jié)合。
2. 在地下水位較低和土質(zhì)較好的情況下，基坑內(nèi)設(shè)集水井，采用明溝排水的方法。沿坑底周圍或
中央開挖排水溝，使水流入集水井，然后用水泵抽走。
3. 當(dāng)?shù)叵滤�較大而土質(zhì)屬細(xì)砂、粉砂土?xí)r，基坑挖土容易產(chǎn)生流砂現(xiàn)象，需用圍蔽截水和人工降
低地下水位等方法。
4. 圍蔽截水的施工方法可以選擇鋼板樁、鋼筋混凝土排樁、地下連續(xù)墻、定噴帷幕墻、旋噴樁、
深層攪拌樁等，在施工組織中確定。
5. 采用人工降低地下水位的方法，應(yīng)根據(jù)挖土的深度和規(guī)模，選擇輕型井點降水，其井點的布置
數(shù)量和形式，要根據(jù)土的滲透系數(shù)和涌水量計算確定，并相應(yīng)配套抽水設(shè)備。

（三） 施工注意事項
1. 抽水設(shè)備的電器部分必須做好防止漏點的保護措施，嚴(yán)格執(zhí)行接地、接零和使用漏電開關(guān)三項
要求，施工現(xiàn)場電線應(yīng)架空拉設(shè)，用三項五線制。
2. 在土方開挖后，應(yīng)保持降低地下水位在基坑底50cm以下，防止地下水?dāng)_動基坑土