1、地下水基本知識
埋藏和運動于地面以下各種不同深度含水層中的水。
(2) 含水層
充滿地下水的層狀透水巖層(土層),是地下水的儲存和運動的場所。
(3) 隔水層
不能透過和給出水量,或透水和給水均微不足道的巖層(土層)。
(4) 承壓含水層
位于兩個連續(xù)隔水層之間的含水層。
(5)承壓水
充滿于兩個隔水層(弱透水層)之間的含水層中的水。
(6) 潛水
位于包氣帶下第一個具有自由水面的含水層中的水。
(7) 地下水位
飽和帶地下水自由潛水面或承壓含水層水頭的高程水頭。
(8) 水頭
以液柱高度表示的單位質(zhì)量液體的機械能。
2、基坑降水基本知識
基坑施工中,為增加邊坡和坑底的穩(wěn)定性,減少被開挖土體含水量,便于挖土,或防止突涌發(fā)生,需要對基坑進行降水,其分為疏干降水和減壓降水。
(1)常用基坑降水方法
集水明排
通過在坑外挖集水井,讓潛水、施工用水、降水等匯入集水井中,采用抽水泵將其一并抽出坑外的排水方法。
輕型井點
沿基坑四周或一側(cè)將直徑較細的井管沉入深于基底的含水層內(nèi),井管上部與總管連接,通過總管利用抽水設備將地下水從井管內(nèi)不斷抽出,使原有地下水位降低到基底以下。
噴射井點
噴射井點降水是在井點管內(nèi)部裝設特制的噴射器,用高壓水泵或空氣壓縮機通過井點管中的內(nèi)管向噴射器輸入高壓水(噴水井點)或壓縮空氣(噴氣井點)形成水氣射流,將地下水經(jīng)井點外管與內(nèi)管之間的縫隙抽出排走。
電滲井點
利用井點管(輕型或噴射井點管)本身作陰極,沿基坑外圍布置,以鋼管(φ50-75mm)或鋼筋(φ25mm以上)作陽極,垂直埋設在井點內(nèi)側(cè),陰陽極分別用電線連接成通路,并對陽極施加強直流電電流。
管井(深井)
通過成孔將管井埋置要設計深度,通過在管井內(nèi)放置抽水泵,將地下水排出坑外的降水方法。
(2)疏干降水
疏干降水目的
a、有效降低開挖深度范圍內(nèi)的地下水位標高;
b、有效降低被開挖土體的含水量,達到提高邊坡穩(wěn)定性、增加坑內(nèi)土體的固結(jié)強度、便于機械挖土以及提供坑內(nèi)干作業(yè)施工條件。
疏干降水類型
a、封閉型疏干降水;當基坑周邊設置了止水帷幕,隔斷基坑內(nèi)外含水層之間的地下水水力聯(lián)系時,一般采用坑內(nèi)疏干降水;
b、敞開型疏干降水:當基坑未設置止水帷幕、采用大放坡開挖時,一般采用坑內(nèi)與坑外疏干降水;
c、半封閉型疏干降水:當基坑周邊止水帷幕深度不足、僅部分隔斷基坑內(nèi)外含水層之間的地下水水力聯(lián)系時,一般采用坑內(nèi)疏干降水。
疏干降水運行控制
a、在正式開始降水之前,必須準確測定各井口和地面標高,測定靜止水位,安排好抽水設備、電纜及排水管道,進行降水試運行。其目的為檢查排水及電路是否正常以及抽水系統(tǒng)是否完好,保證整個降水系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。
b、抽出的地下水應排入場外市政管道或其他排水設施中,應避免抽出的地下水就地回滲,影響降水效果。
c、降水運行應與基坑開挖施工互相配合;娱_挖前應提前進行預降水,一般在開挖前須保證有2周左右的預降水時間。在基坑開挖階段,坑內(nèi)因降雨或其他因素形成的積水應及時排出坑外,盡量減少大氣降水和坑內(nèi)積水的入滲。
d、對于基坑周邊環(huán)境保護要求嚴格、坑內(nèi)疏干含水層與坑外地下水水力聯(lián)系較強的基坑工程,應嚴格執(zhí)行“按需疏干” 的降水運行原則,避免過量降低地下水位。
e、在基坑內(nèi)、外,均應進行地下水位監(jiān)控。條件許可時,宜采用地下水位自動監(jiān)控手段,對地下水位實行全程跟蹤監(jiān)測。
f、降水運行階段,應對毀壞的抽水泵及時更換。疏干井管可隨基坑開挖進程逐步割除。
g、當基坑開挖至設計深度后,應根據(jù)坑位地下水的補給條件或水位恢復特征,采取合適的封井措施對疏干井進行有效封閉。
(3)減壓降水
減壓降水目的
及時降低下部承壓含水層的承壓水水頭高度,防止基坑底部突涌的發(fā)生,確保施工時基坑底板的穩(wěn)定性。(突涌具有突發(fā)性質(zhì),造成的工程事故后果嚴重,經(jīng)濟損失巨大,社會負面影響嚴重)
減壓降水類型
a、坑內(nèi)減壓降水:必須保證減壓井過濾器底端的深度不超過止水帷幕底端的深度,才是真正意義上的坑內(nèi)減壓降水。否則,抽出的大量地下水來自于止水帷幕以下的水平徑向流,引起坑外地面變形增大。當滿足以下條件一下時,采用坑內(nèi)減壓降水方案:
①當止水帷幕部分插入承壓含水層中,隔水帷幕進入承壓含水層頂板以下的長度L不下于承壓含水層厚度的1/2,或不小于10m;
②當止水帷幕插入承壓含水層頂板以下的半隔水層或弱透水層中,隔水帷幕已完全阻斷了基坑內(nèi)外承壓含水層間的水力聯(lián)系。
b、坑外減壓降水:必須保證減壓井過濾器底端的深度不小于止水帷幕底端的深度,才能保證坑外減壓降水效果。否則,抽出的大量地下水來自于坑外的水平徑向流,導致坑外水位下降緩慢或降水失效,同時引起坑外地面變形也增大。當滿足以下條件一下時,采用坑外減壓降水方案:
①當止水帷幕未進入下部降水目的的承壓含水層中;
②止水帷幕進入降水目的承壓含水層頂板以下的長度L遠小于承壓含水層厚度,且不超過5m。
c、坑內(nèi)-坑外聯(lián)合減壓降水:當現(xiàn)場客觀條件不能完全滿足關于坑內(nèi)減壓降水或坑外減壓降水的選用條件時,可綜合考慮現(xiàn)場施工條件、水文地質(zhì)條件、隔水帷幕特征,以及基坑周圍環(huán)境特征與保護要求等,選用合理的坑外-坑外聯(lián)合減壓降水方案。
減壓降水運行控制方法
a、應嚴格遵守“按需減壓降水”的原則,綜合考慮環(huán)境因素、安全承壓水位埋深與基坑施工工況之間的關系,確定各施工區(qū)段的階段性承壓水位控制標準,制定詳細的減壓降水運行方案。
b、降水運行過程中,應嚴格執(zhí)行減壓降水運行方案。如基坑施工工況發(fā)生變化,應及時調(diào)整或修改降水運行方案。
c、所有減壓井抽出的水應排到基坑影響范圍以外或附近的天然水體中,F(xiàn)場排水能力應考慮到所有減壓井(包括備用井)全部啟用時的排水量。每個減壓井的水泵出口應安裝水量計量裝置和單向閥。
d、減壓井全部施工完成、現(xiàn)場排水系統(tǒng)安裝完畢后,應進行一次群井抽水試驗或減壓降水試運行,對電力系統(tǒng)(包括備用電源)、排水系統(tǒng)、井內(nèi)抽水泵、量測系統(tǒng)、自動監(jiān)控系統(tǒng)等進行一次全面檢驗。
e、降水運行應實行不間斷的連續(xù)監(jiān)控。對于重大深基坑工程,應考慮采用水位自動監(jiān)測系統(tǒng)對承壓水位實行全程跟蹤監(jiān)測,使降水運行過程中基坑內(nèi)、外承壓水位的變化隨時處于監(jiān)控之中。
f、降水運行正式開始前1周內(nèi)應測定環(huán)境背景值,監(jiān)測內(nèi)容包括基坑內(nèi)外的初始承壓水位、基坑周邊相鄰地面沉降初值、保護對象的初始變形以及基坑圍護體變形等,與基坑設計要求重復的監(jiān)測項目可利用基坑監(jiān)測資料。降水運行過程中,應及時整理監(jiān)測資料,繪制相關曲線,預測可能發(fā)生的問題并及時處理。g、當環(huán)境條件復雜、降水引起基坑外地表沉降量大于環(huán)境控制標準時,可采取控制降水幅度、人工地下水回灌或其他有效的環(huán)境保護措施。
h、停止降水后,應對降水管井采取可靠的封井措施。