基坑施工中的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：基坑降水，施工，止水帷幕当基础深度在天然地下水位以下时，在基础施工中常常会遇到地下水的处理问题。一般认为，基坑开挖要具备以下的必要条件：首先保持基坑干燥状态，创造有利于施工的环境；其次是确保边坡稳定，做到安全施工，如果忽视这些必要条件，其后果是严重的。有的基坑积水或土质稀软，工人难以立足，无法施工；有的出现“流砂现象”导致边坡塌方，地质破坏；有的内部基坑土体发生较大的位移，影响邻近建筑物的安全。之所以会出现这些异常情况，都是由地下水引起的。所以，在基坑施工中应对地下水的处理给予应有的重视。

一、基坑降水的处理方法

基坑降水方法主要有:明沟加集水井降水、轻型井点降水、喷射井点降水、电渗井点降水、深井井点降水等等。各种降水方法有其特点和适用情况,比较如下:明沟加集水井降水。明沟加集水井降水是一种人工排降法。它具有施工方便,用具简单,费用低廉的特点,在施工现场应用的最为普遍。在高水位地区基坑边坡支护工程中,这种方法往往作为阻挡法或其他降水方法的辅助排降水措施,它主要排除地下潜水、施工用水和天降雨水。轻型井点降水。轻型井点降水(一级轻型井点)是国内应用很广的降水方法,它比其他井点系统施工简单、安全、经济,特别适用于基坑面积不大,降低水位不深的场合。喷射井点降水。喷射井点系统能在井点底部产生250mm水银柱的真空度,其降低水位深度大,一般在8m~20m范围。它适用的土层渗透系数与轻型井点一样,一般为0.1m/d~50m/d。但其抽水系统和喷射井管很复杂,运行故障率较高,且能量损耗很大,所需费用比其他井点法要高。电渗井点降水。电渗井点适用于渗透系数很小的细颗粒土,如黏土、亚黏土、淤泥和淤泥质黏土等。这些土的渗透系数小于0.1m/d,用一般井点很难达到降水目的。利用电渗现象能有效地把细粒土中的水抽吸排出。它需要与轻型井点或喷射井点结合使用,其降低水位深度决定于轻型井点或喷射井点。在电渗井点降水过程中,应对电压、电流密度和耗电量等进行量测和必要的调整,并做好记录,因此比较繁琐。5)管井井点降水。管井井点适用于渗透系数大的砂砾层,地下水丰富的地层,以及轻型井点不易解决的场合。每口管井出水流量可达到50m3/h~100m3/h,土的渗透系数在20m/d~200m/d范围内,降低地下水位深度约3m~5m。这种方法一般用于潜水层降水。6)深井井点降水。深井井点是基坑支护中应用较多的降水方法,它的优点是排水量大、降水深度大、降水范围大等。二、工程案例1.轻型井点法在新长铁路施工中的应用新(沂)一长(兴)铁路海安至南通(DK43+000-DK53+600)段地处长江三角洲北侧，属长冲积平原区，地面低平坦荡，沟河纵横，水系发达，全管段水中桥涵共有19座。DK52十140的1一4.0m框染涵基础施工采用集水坑降水，人工开挖基坑，挖到原地面以下2.Om时，坑底土颗粒随地下水向上翻涌，坑壁发生坍陷。改用轻型井点法降低地下水，取得了很好的效果。因轻型井点有结构简单、重量轻、装拆方便、操作灵活和可重复使用等优点，为此，在新长铁路施工中，被广泛应用。所谓井点降水是指在基坑开挖之前，预先在基坑周围或坑内设置一定数量的滤水管，利用抽水设备从中抽水，使地下水降至基底以下并稳定后开挖基坑。在开挖过程中连续抽水，使地下水位稳定在基底以下，保证地基土的含水量在开挖及基础施工过程中始终处于最佳含水状态。采用井点降水法施工，可从根本上防止流砂、涌砂现象发生，并可改善基坑开挖条件，防止基底隆起，加速地基固结，提高工程质量，加快工程进度。井点布置根据基坑平面形状大小，土质和地下水流向及降水深度确定，当基坑宽度大于6n:或土质不良，渗透系数较大时，采用双排井点，布置在基坑两侧。如果基坑面积较大，采用环形井点，挖土运输设备出入道可不封闭。井点管距坑壁不小于1.。0一1.501，间距一般为0。.8一1，6m，人土深度至储水层且比基坑底深。0.9一1.2m，集水总管标高尽量接近地下水位线，沿抽水水流方向设置0.25%一0.50%的上倾坡度，一套抽水设备的集水总管长度一般不大于100m。新长铁路DK43+885.9小桥，DK51+639框架涵均采用轻型井点法降水，井点布置在基坑四周，间距0.sm，集水总管布置在地表以下1，。m，真空泵设在同一标高，井点布置在基坑底部以下1.om，三套轻型井点连续工作3天后，基坑底干燥，为基坑开挖和基础施工的顺利进行创造了良好的条件。井点管埋设井点设备、动力、水源及必要材料准备好后，开始井点安装。井点安装一般是先挖井点沟槽，排放总管，再埋设井点管，用弯联管将井点管与总管相连，安排抽水设备，试抽水。井点管的埋设可采用射水法、冲孔或钻孔法。利用冲水管冲孔后埋设井点管，冲水管直径为50mm，下端装有圆锥形冲嘴的钢管，冲孔时将冲水管垂直插人土中，并作前后左右各个方向摆动，加剧土层松动，冲水孔直径一般为300mm左右，为使滤管下部有足够的砂滤层，井点管的设计深度增加50mm。井孔冲成后，拔出冲水管立即插人井点管。每组井点安装完毕后，立即抽水，以检查管路接头质量，井点出水情况和抽水设备运转情况，及时处理漏水、漏气、淤塞现象。图1为井点降水示意图。管井降水方案实施（1）根据地质情况采用冲击钻机泥浆护壁施工降水井。（2）钻机就位：钻机安装要求平稳牢固，钻机就位，偏差不许大于5mm。成井垂直度偏差小于1%。（3）钻进达到设计深度以后，冲捞沉渣，泥浆比重小于1.05，之后下井管及滤管。（4）选用管壁整体强度较高且透水性较好的豆石水泥制井管。下井管时接管部位包扎纱网或尼龙布，井管四周用竹片及铁丝扎紧扎牢，防止泥砂等进入井孔内，每隔2m对称设置4个定位器，使井管居中。（5）选用级配较好的3mm~5mm圆砾，填砾时沿井壁与井管间缓慢投入，洗井时砾料下沉，应及时补填砾料。砾料含泥量小于3%。（6）选用排气量为9m3的空压机，利用气举反循环的工作原理进行多次反复洗井，使井内清渣干净。之后下入潜水泵进行抽水，并及时填写水位观测记录。（7）抽水：洗井工作完成后，下入10m3扬程20m的潜水泵进行抽水，当出水清澈时撤泵，期间要定时观测井内水位，水位记录见表2。降水效果经过咸阳渭河上林大桥水中基坑降水设计与施工对照，降水48h降水深度达到6m的效果，降水深度低于承台底标高约1m，承台内侧壁及基底无渗流、处于干燥状态，边坡坡比1∶1时处于稳定状态，达到干槽作业和安全施工的目的。4.深井井点降水在洛阳洛河沿岸深基坑开挖中的应用近几年随着洛阳城市建设力度的加大,沿洛河两岸不断兴建大批的高层建筑,某些高层建筑在进行基坑开挖处理时因地下水位较浅常需要基坑降水。在洛河南岸某高层建筑基坑开挖施工中应用深井井点降水技术施工方便、降水效果好,某建筑高33层,有高层裙楼及地下车库部分组成,高层筏板基础下的软弱层需进行开挖换填,基面长64m,宽43.7m,基坑底位于地下水位以下,基础施工时需降水;地下水位埋深在自然地表以下-9.2m,需降水至基底下0.5m,降深达到4.5m。根据地质报告,地表4m左右有近期的杂填土和第四系全新统冲积形成的黄土状粉质粘土和沙,下部为卵石和含粉质粘土夹层;地下水类型属孔隙潜水,含水层为下部卵砾石层,地下水旺、渗透系数为100~150m/d。深井井点布置根椐水文地质条件及工程实际情况,该工程地下水丰富,需降水深、面积大、时间长,经对比讨论采用排水量大,降水深的深井井点降水方案,依据基坑平面形态,按环形井点布置,布置在-5.0基坑面,深井井点沿基坑上缘0.5～1.0m,通过计算需20眼井,井间距11.0~12.5m。深井井点降水的主要设备①.深井管采用400mm的无砂混凝土管,每节1.0m,长度20m,滤水管长度10.5m。②.用集水渠用400mm水泥管道或在地面设沉淀池和集水渠与市政雨水管网相连进行排水。③.潜水泵采用QJ80-33潜水泵(外径250mm),排水量80T,扬程33m,额定功率11KW,每井一台共用20台,备用2台,排水井管内用牛筋管,地面用排砂胶管至排水渠。深井井点的施工工艺深井井点的施工工艺程序:井点测量定位,钻机就位→挖井口→埋护筒→钻孔→清孔→吊放井管→回填滤料→洗井→井管内下设水泵→安装抽水控制电路→试抽水→降水井正常工作→降水完毕封井。①定位:依据基坑降水平面布置图,按要求定出每个深井的准确位置。②成孔:降水井采用JKS-3型卷扬机式冲击钻机进行成孔、泥浆护壁、十字型钻头钻进,孔径650mm,钻孔深度20m.③清孔:钻孔施工到预定深度后进行抽渣清孔,保证孔内水位高度,使泥浆比重保持在1.10～1.15g/cm3。④下井管:先将底节放好下端封闭、外侧均匀放置三根竹片用铁丝捆好,穿好钢丝绳利用卷扬机逐节下入,接头顺直对齐用铁丝捆好,井管下到井底应具中,管顶比自然地面高300mm。⑤填滤料:井管下入后及时均匀填入直径5-10mm的豆砾,填至距地面1米时上部用粘土分层夯实回填;每口井填入滤料约3.5m3。⑥洗井:洗井用6立方空压机进行洗井、拢水管用3寸牛筋管代替,用6分的白塑料管作为风管,下部为2m长3寸无缝钢管(下部马蹄形)进行快洗,直至水清砂净,每口井洗6-8小时。⑦安装水泵:水泵下到井底后,上拔0.5-1.0m距离,每台水泵应设两根钢丝绳一根固定,一根备用,便于水泵检修。⑧降水:现场设置四个电源箱每五台水泵为一组,对每眼井进行编号,并有醒目指示牌,单泵单闸,设专人24小时进行管理,定时定期进行水位观测,特别是对观测井水位的测量,做好水位观测记录;基坑内20个管井应同时进行抽水,使水位差控制在能满足施工要求范围之内,直到基础回填完毕为至。⑨封井:降水结束后,根据施工需要依次对停用的管井下部用砂砾石封填,上部1.0m用砼进行封填。施工中应注意的事项①施工现场对电源的安设、排水管路作合理的规划,以不影响下工序施工又能及时排出抽出的地下水。②排水明渠砌筑应做防渗处理,坡度不小于1%,过集水坑往市政雨水管道的坡度不小于1%,管径不小于500mm。③水泵在安装前应对水泵本身和控制系统作一次全面检查,检验电机旋转方面,各部位螺栓是否拧紧,润滑油是否加足,电缆插头封口是否松动,电缆线有无破损松动,水泵安装后应进行试抽水。④井点降水一经开始,就要不间断进行,防止地下水回升影响施工;应设发电机做备用电源防停电、准备两台水泵及管具防设备故障应急措施。⑤潜水泵在运行时要注意检查电缆线和井壁是否相碰,有无损坏,定期检查水泵的密封可靠性能。运用效果评价本工程采用无砂混凝土管深井井点降水,用JKS-3型冲击钻机进行施工,每两天完成一个管井,边施工边抽水,10天全部管井即施工完毕,两天后水位降至-13.2m以下;在管井施工完毕后即可组织开挖,开挖过程中基坑内未见地下水,为深基坑机械化开挖创造了良好作业条件,保证了边坡稳定和施工正常进行,后期降水运行两个月降深4.5m,造价65元/m费用相对较低,表明采用本法降水技术上是合理的,经济上是可行的;同时把深井井点降水技术作为洛河沿岸高层建筑深基坑施工较实用、简便、经济有效的一种降水方法。!’三．小结在深基