基坑施工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：基坑降降水，施工，止止水帷幕当基础深度在天天然地下水位位以下时，在在基础施工中中常常会遇到到地下水的处处理问题。一一般认为，基基坑开挖要具具备以下的必必要条件：首首先保持基坑坑干燥状态，创创造有利于施施工的环境；；其次是确保保边坡稳定，做做到安全施工工，如果忽视视这些必要条条件，其后果果是严重的。有有的基坑积水水或土质稀软软，工人难以以立足，无法法施工；有的的出现“流砂现象”导致边坡塌塌方，地质破破坏；有的内内部基坑土体体发生较大的的位移，影响响邻近建筑物物的安全。之之所以会出现现这些异常情情况，都是由由地下水引起起的。所以，在在基坑施工中中应对地下水水的处理给予予应有的重视视。一、基坑降水的的处理方法基基坑降水方法法主要有:明沟加集水水井降水、轻轻型井点降水水、喷射井点降水、电电渗井点降水水、深井井点点降水等等。各各种降水方法法有其特点和适用用情况,比较如下:明沟加集水井降降水。明沟加集水井降降水是一种人人工排降法。它它具有施工方方便,用具简单,费用低廉的特点,,在施工现场场应用的最为为普遍。在高高水位地区基基坑边坡支护工程中中,这种方法往往往作为阻挡挡法或其他降降水方法的辅辅助排降水措施,,它主要排除除地下潜水、施施工用水和天天降雨水。轻型井点降水。轻型井点降水((一级轻型井井点)是国内应用用很广的降水水方法,它比其他井井点系统施工工简单、安全全、经济,特别适用于于基坑面积不不大,降低水位不不深的场合。喷射井点降水。喷射井点系统能能在井点底部部产生250mmm水银柱的真真空度,其降低水位位深度大,一般在8m~220m范围。它适适用的土层渗渗透系数与轻轻型井点一样样,一般为0.1mm/d~500m/d。但其抽水水系统和喷射射井管很复杂杂,运行故障率率较高,且能量损耗耗很大,所需费用比比其他井点法法要高。电渗井点降水。电渗井点适用于于渗透系数很很小的细颗粒土,如黏黏土、亚黏土土、淤泥和淤淤泥质黏土等等。这些土的的渗透系数小小于0.1mm/d,用一般井点点很难达到降降水目的。利利用电渗现象象能有效地把把细粒土中的的水抽吸排出出。它需要与与轻型井点或或喷射井点结结合使用,其降低水位位深度决定于于轻型井点或或喷射井点。在在电渗井点降降水过程中,应对电压、电电流密度和耗耗电量等进行行量测和必要要的调整,并做好记录,因此比较繁繁琐。5)管井井点降降水。管井井点适用于于渗透系数大大的砂砾层,地下水丰富富的地层,以及轻型井井点不易解决决的场合。每每口管井出水水流量可达到到50m33/h~1000m3//h,土的渗透系系数在20m//d~2000m/d范围内,降低地下水水位深度约3m~55m。这种方法法一般用于潜潜水层降水。6)深井井点降降水。深井井点是基坑坑支护中应用用较多的降水水方法,它的优点是是排水量大、降降水深度大、降降水范围大等等。二、工程案例1.轻型井点点法在新长铁铁路施工中的的应用新(沂)一长((兴)铁路海安至至南通(DK433+000--DK53++600)段地处长江江三角洲北侧侧，属长冲积积平原区，地地面低平坦荡荡，沟河纵横横，水系发达达，全管段水水中桥涵共有有19座。DK52十140的1一4.0m框染涵基础础施工采用集集水坑降水，人人工开挖基坑坑，挖到原地地面以下2.Om时，坑底土土颗粒随地下下水向上翻涌涌，坑壁发生生坍陷。改用用轻型井点法法降低地下水水，取得了很很好的效果。因因轻型井点有有结构简单、重重量轻、装拆拆方便、操作作灵活和可重重复使用等优优点，为此，在在新长铁路施施工中，被广广泛应用。所所谓井点降水水是指在基坑坑开挖之前，预预先在基坑周周围或坑内设设置一定数量量的滤水管，利利用抽水设备备从中抽水，使使地下水降至至基底以下并并稳定后开挖挖基坑。在开开挖过程中连连续抽水，使使地下水位稳稳定在基底以以下，保证地地基土的含水水量在开挖及及基础施工过过程中始终处处于最佳含水水状态。采用用井点降水法法施工，可从从根本上防止止流砂、涌砂砂现象发生，并并可改善基坑坑开挖条件，防防止基底隆起起，加速地基基固结，提高高工程质量，加加快工程进度度。井点布置根据基坑平面形形状大小，土土质和地下水水流向及降水水深度确定，当当基坑宽度大大于6n:或土质不良良，渗透系数数较大时，采采用双排井点点，布置在基基坑两侧。如如果基坑面积积较大，采用用环形井点，挖挖土运输设备备出入道可不不封闭。井点点管距坑壁不不小于1.。0一1.501，间距一般般为0。.8一1，6m，人土深度度至储水层且且比基坑底深深。0.9一1.2m，集水总管管标高尽量接接近地下水位线，沿沿抽水水流方方向设置0.25%一0.50%的上倾坡度度，一套抽水水设备的集水水总管长度一一般不大于100m。新长铁路DK443+8855.9小桥，DK51++639框架涵均采采用轻型井点点法降水，井井点布置在基基坑四周，间间距0.sm，集水总管管布置在地表表以下1，。m，真空泵设设在同一标高高，井点布置置在基坑底部部以下1.om，三套轻型型井点连续工工作3天后，基坑坑底干燥，为为基坑开挖和和基础施工的的顺利进行创创造了良好的的条件。井点管埋设井点设备、动力力、水源及必必要材料准备备好后，开始始井点安装。井井点安装一般般是先挖井点点沟槽，排放放总管，再埋埋设井点管，用用弯联管将井井点管与总管管相连，安排排抽水设备，试试抽水。井点点管的埋设可可采用射水法法、冲孔或钻钻孔法。利用用冲水管冲孔孔后埋设井点点管，冲水管管直径为50mm，下端装有有圆锥形冲嘴嘴的钢管，冲冲孔时将冲水水管垂直插人人土中，并作作前后左右各各个方向摆动动，加剧土层层松动，冲水水孔直径一般般为300mm左右，为使使滤管下部有有足够的砂滤滤层，井点管管的设计深度度增加50mm。井孔冲成成后，拔出冲冲水管立即插插人井点管。每每组井点安装装完毕后，立立即抽水，以以检查管路接接头质量，井井点出水情况况和抽水设备备运转情况，及及时处理漏水水、漏气、淤淤塞现象。图1为井点降水水示意图。井点管使用井点安装、试抽抽水完毕后，要要连续抽水，一一般在抽水2一5天后，水位位漏斗基本稳稳定，出水规规律是“先大后小、先先浊后清”，否则要进进行检查，找找出原因及时时纠正。在降降水过程中，随随时调节离心心泵的出水阀阀以控制水量量，使抽吸排排水保持均匀匀，并经常检检查各接头是是否漏气漏水水，因为一个个漏气点往往往会影响整个个系统真空度度的大小，影影响降水效果果。若发现井井点管堵塞，以以对井孔用高高压水反向冲冲冼或拔出重重新设置。地地下构筑物完完工并进行回回填后，方可可拆除井点系系统，拔出井井点管采用冲冲水管冲孔使使井孔扩大后后拔出。亦可可借助于倒链链、杠杆或起起重机，所留留孔洞下部用用砂，上部1一1.2m用赫土填实实。几点体会(1)确保连续续抽水，是保保证施工顺利利进行的重要要因素。若时时抽时停，滤滤管容易堵塞塞或抽出土粒粒，出水混浊浊，同时导致致地下水位回回升，引起坑坑壁坍塌。(2)与集水坑坑排水法相比比，具有防止止流砂且排水水效果好，提提高边坡稳定定等特点。(3)试抽水并并及时处理“死井”(井点淤塞、工工作必须引起起重视。根据据出水情况，经经常检查有无无漏气、漏水水、淤塞现象象，如有异常常情况，要及及时检修，确确保施工顺利利进行。(4)设置观测测桩，经常观观测附近建筑筑物沉降情况况，及时采取取措施，杜绝绝安全事故发发生。(5)轻型井点点降水设备简简单，便于操操作，且可重重复使用，在在确保施工质质量，加快施施工进度，降降低工程造价价等方面，呈呈现出较强的的竞争力。(6)井点降水水若与明沟排排水相结合并并将总管安装装在原地下水水位线以下或或采用二级轻轻型井点可进进一步增加降降水深度。2.电渗井点降降水在加拿大大不列颠哥伦伦比亚省纳尔尔逊的库特奈奈运河的应用用库特奈运河位于于蒙火拿的理理别水坝建成成以后，上库库特奈河就栏栏蓄了大量的的水。不列颠颠哥伦亚水电电局决定利用用这些额夕}的水量以每每秒8里9立方米的流流速，引入一一杀氏5.了9公里的运河河。这条运河河，将与一个个二十万瓦的的水电站相接接连。这项工工程共开挖了了459万立方米的的砂、砾石、淤泥和岩岩石，其中三三分之一以上上是从福贝(FOREEBAY)，佩斯克(PENSSTOCKSS)以及波豪斯(POWEERHOUSSE)等基地挖出出来的。这些些地区的土壤壤是一大片不不稳定的由古古代冰川引成成的淤泥，这这些淤泥沉积积在岩石上面面的砂粒和砾砾石中，从而而形成今天的的这片场地。福福贝基地的部部份基础标高高以及佩斯克克与波豪斯基基地的全部基基础标高都深深至淤泥下面面的下卧岩石石中。要在松松散饱和的淤淤泥中挖出一一片稳定的边边坡，其挖方方的工作量将将是惊人的。要要把它挖成一一个坡度为2.8:11(水平:垂直)的斜坡而且且在地震时能能持久地保持持原状，必须须建造挡土墙墙，或采取其其他措施使淤淤泥坡处于稳稳定状态。国国际电力工程程顾问公司以以及土质顾问问里普利股份份有限公司对对稳固淤泥层层的各种措施施进行一r调查。研究究结果表明，电电渗井点是稳稳定边坡最经经济而又可行行的方法。片片萨格兰德顾顾问公司的利利奥。格兰德德博士，对淤淤泥的样品进进行了土_L实验。认为为采用电渗井井点进行降水水可使淤泥边边坡得到持久久的稳定。采采用电渗井点点降水稳固淤淤泥边坡的投投资远比建造造挡土墙为少少。更为主要要的是，省去去了挡土墙这这项设施使工工期缩短一年年以上。国际电力工程顾问问公司决定采采用电渗排水水来稳固边坡坡，并与加拿拿大井点降水水公司签订了了合同。用电电渗降水稳固固土壤的原理理是，在土壤壤中按一定的的间隔埋置一一些电极(负极和正极)，然后通以以直流电。电电极所受到的的电势使孔隙隙水中的正离离子从正极移移向负极。正正离子的这种种运动迫使孔孔隙水从正极极流向负极。这这样就控制了了土壤中渗流流压力的方向向，从而减小小了土壤的含含水量。恰当当地运用上述述原理，就可可达到稳固土土壤的目的。根根据斜坡的设设计要求，尺尺寸约为顶部部深36.58米，覆盖在在岩层上的底底部宽为121.992米，沿长为426.772米这样的一一个淤泥体需需要用电渗井点来进进行降水，直直至形成坡度度为2.8：1的稳定边坡坡。而且这个个楔形体还要要能控制住一一大片留在它它后面的不稳稳定的淤泥。为为了使边坡有有良的稳定性性，电渗井点点系统设置在在五条3.05米宽的坡道道平台上，其其间距沿下坡坡面方向约为为21.34米。每排电电渗井点系统统由正极与负负极组成，正正负极相隔3.05米，各电渗渗井点的间距距平均为6.1米。负极由由一个喷射井井及一根从土土表面直至基基岩作为电极极的钢管组成成，该钢管被被置于直径为为12时(30.448厘米)的砂滤层中中间。正极用用一根从土表表面直至基岩岩，直径为2寸(6.35厘米)的钢管作为为电极。正、负负极以适当的的配线与直流流发电机中心心站相连接，每每个负极的排排水井通过压压力集水管与与回水管与中中心泵站相通通。共设置269个正极与271个负极。所所采用的直流流电为220千瓦，150伏特。负极的设置先采采用冲水法将将直径12寸(30.448厘米)的套管埋入入至基岩，深深度为9.1.4418.299米。然后在在套管中设置置排水井与钢钢制电极.并灌入滤砂砂，最后将套套管取出。正正极的设置采采用冲水法将将2告时(6.35厘米)直径的钢管管埋入至基岩岩。每排电渗渗井点系统的的安置时间平平均为二星期期。每级坡道道平台经电渗渗处理一周，进进行开挖，挖挖至下一级标标高。在所有有五排电渗井井点系统都已设置完完竣，最后的的边坡面要经经五个月电渗渗处理。在用用电渗井点降降水期间，福福贝、佩斯克克与波毫斯三三地段的岩石石层同时进行行开挖。对淤淤土中的地下下水位采用地地下水位计来来作记录。整整个边坡的地地下水位最后后降至距岩层层表面30厘米以内。对对土层定期取取样，以确定定淤泥中含水水量的减少以以及密度变化化的情况。淤淤增的含水量量平均减少一一广仔于之四四，其密度也也有增加。当当坡面降水处处理完成以后后，在坡面上上第四排与第第五排井点系系统之间开挖挖了二个直达达基岩面的四四壁垂直的试试坑(宽1.52米，长4.57米，深9.14米)。在波豪斯斯基地进行岩岩石爆破的六六个星期中，该该二个试坑不不设任何支撑撑，并一直敞敞开着，但仍仍保持稳定。为为了防止边坡坡因冻融现象象而受到浸蚀蚀，，利用基基坑开挖出来来的石方在边边坡上铺了一一层60厘米厚的渗渗滤石块以及及2.44米厚的一层层填石。整个个电渗井点系系统的设置、降降水处理以及及最后拆除工工作在十一个个月内完成。3.管井井点降降在水咸阳渭渭河上林大桥桥工程中的应应用咸阳渭河上林大大桥全桥长度度13000m，主跨结构构为6×300+5×4××50+4××30的先简后连T梁结构，主主跨有多跨桥桥墩位于渭河河主河道中，水水深2m。桩径为1.8m，桩长55m，单个承台台由8根灌注桩支支承，承台尺尺寸为24.77m×7..3m×22.5m，承台底标标高在水面下下约5m。该段地质质资料：从地地面线往下16m范围内为粉粉细砂，其下下为3m厚圆砾土。施工方案针对渭河特点，项项目部制定了了以下施工方方案：采用筑筑岛法施工，河河道中桩基在在岛上用回旋旋钻成孔，承承台基坑开挖挖防护从技术术、经济方面面比选了管井井降水配合明明挖、薄壁沉沉井、钢板桩桩围堰等多种种方案后拟定定采用管井降降水配合明挖挖施工。管井降水设计与与计算：管井降水方案实实施（1）根据地质质情况采用冲冲击钻机泥浆浆护壁施工降降水井。（2）钻机就位位：钻机安装装要求平稳牢牢固，钻机就就位，偏差不不许大于5mmm。成井垂直直度偏差小于于1%。（3）钻进达到到设计深度以以后，冲捞沉沉渣，泥浆比比重小于1.05，之后下井管及滤滤管。（4）选用管壁壁整体强度较较高且透水性性较好的豆石石水泥制井管。下井管时接接管部位包扎扎纱网或尼龙龙布，井管四四周用竹片及及铁丝扎紧扎牢，防防止泥砂等进进入井孔内，每每隔2m对称设置4个定位器，使井管居居中。（5）选用级配配较好的3mmm~5mmm圆砾，填砾砾时沿井壁与与井管间缓慢投入，洗洗井时砾料下下沉，应及时时补填砾料。砾砾料含泥量小小于3%。（6）选用排气气量为9m3的空压机，利用用气举反循环环的工作原理进行多次反复复洗井，使井井内清渣干净净。之后下入入潜水泵进行行抽水，并及时填写写水位观测记记录。（7）抽水：洗洗井工作完成成后，下入10mm3扬程20mm的潜水泵进行抽水，当出出水清澈时撤撤泵，期间要要定时观测井井内水位，水水位记录见表表2。降水效果经过咸阳渭河上上林大桥水中中基坑降水设设计与施工对对照，降水48h降水水深度达到6m的效果，降降水深度低于于承台底标高高约1m，承台内侧壁及基基底无渗流、处处于干燥状态态，边坡坡比比1∶1时处于稳定状态，达到到干槽作业和和安全施工的的目的。4.深井井点降降水在洛阳洛洛河沿岸深基基坑开挖中的的应用近几年随着洛阳阳城市建设力力度的加大,沿洛河两岸岸不断兴建大大批的高层建建筑,某些高层建建筑在进行基基坑开挖处理理时因地下水水位较浅常需需要基坑降水水。在洛河南南岸某高层建建筑基坑开挖挖施工中应用用深井井点降降水技术施工工方便、降水水效果好,某建筑高33层,有高层裙楼楼及地下车库库部分组成,高层筏板基基础下的软弱弱层需进行开开挖换填,基面长64m,宽43.77m,基坑底位于于地下水位以以下,基础施工时时需降水;地下水位埋埋深在自然地地表以下-9.22m,需降水至基基底下0.5mm,降深达到4.5m。根据地质质报告,地表4m左右有近期期的杂填土和和第四系全新新统冲积形成成的黄土状粉粉质粘土和沙沙,下部为卵石石和含粉质粘粘土夹层;地下水类型型属孔隙潜水水,含水层为下下部卵砾石层层,地下水旺、渗渗透系数为1100~1550m/d。深井井点布置根椐水文地质条条件及工程实实际情况,该工程地下下水丰富,需降水深、面面积大、时间间长,经对比讨论论采用排水量量大,降水深的深深井井点降水水方案,依据基坑平平面形态,按环形井点点布置,布置在-5.00基坑面,深井井点沿沿基坑上缘0.5～1.0m,,通过计算需20眼井,井间距11.00~12.55m。深井井点降水的的主要设备①.深井管采采用400mmm的无砂混凝凝土管,每节1.0mm,长度20m,滤水管长度10.55m。②.用集水渠用400mmm水泥管道或或在地面设沉沉淀池和集水水渠与市政雨雨水管网相连连进行排水。③.潜水泵采采用QJ800-33潜水泵(外径250mmm),排水量80T,,扬程33m,,额定功率11KWW,每井一台共共用20台,备用2台,排水井管内内用牛筋管,地面用排砂砂胶管至排水水渠。深井井点的施工工工艺深井井点的施工工工艺程序:井点测量定定位,钻机就位→挖井口→埋护筒→钻孔→→清孔→吊放井管→回填滤料→洗井→井管内下设设水泵→安装抽水控控制电路→试抽水→降水井正常常工作→降水完毕封井。①定位:依据据基坑降水平平面布置图,按要求定出出每个深井的的准确位置。②成孔:降水水井采用JKS--3型卷扬机式式冲击钻机进进行成孔、泥泥浆护壁、十字型钻钻头钻进,孔径650mmm,钻孔深度20m..③清孔:钻孔孔施工到预定定深度后进行行抽渣清孔,保证孔内水水位高度,使泥浆比比重保持在1.10～1.15gg/cm3。④下井管:先先将底节放好好下端封闭、外外侧均匀放置置三根竹片用用铁丝捆好,穿好好钢丝绳利用用卷扬机逐节节下入,接头顺直对对齐用铁丝捆捆好,井管下到井底应应具中,管顶比自然然地面高300mmm。⑤填滤料:井井管下入后及及时均匀填入入直径5-110mm的豆砾,填至距地面1米米时上部用粘粘土分层夯实实回填;每口井填入入滤料约3.5mm3。⑥洗井:洗井井用6立方空压机机进行洗井、拢拢水管用3寸牛筋管代代替,用6分分的白塑料管管作为风管,下部为2m长3寸无缝钢管(下部马蹄形)进行快洗洗,直至水清砂砂净,每口井洗6-88小时。⑦安装水泵:水泵下到井井底后,上拔0.5--1.0mm距离,每台水泵应应设两根钢丝绳一一根固定,一根备用,便于水泵检检修。⑧降水:现场场设置四个电电源箱每五台台水泵为一组组,对每眼井进进行编号,并有醒醒目指示牌,单泵单闸,设专人24小时进行管管理,定时定期进行水位观测,,特别是对观观测井水位的的测量,做好水位观观测记录;基坑内20个管管井应同时进进行抽水,使水位差控控制在能满足足施工要求范范围之内,直到基基础回填完毕毕为至。⑨封井:降水水结束后,根据施工需需要依次对停停用的管井下下部用砂砾石封填,上上部1.0mm用砼进行封封填。施工中应注意的的事项①施工现场对电电源的安设、排排水管路作合合理的规划,以不影响下下工序施工又能及及时排出抽出出的地下水。②排