水利工程基坑排水施工技術(shù)

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1引言

隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，人們對關(guān)乎自己生命財(cái)產(chǎn)安全的水利工程建設(shè)質(zhì)量的要求也越來越高，基坑排水施工質(zhì)量對整個(gè)水利工程的質(zhì)量起著重大作用。良好的施工排水有助于減少開挖的工程量，還可以提高土基的承載能力。如果施工排水處理不當(dāng)，很可能導(dǎo)致整個(gè)水利工程的地基不穩(wěn)定。因此，保證水利工程中基坑排水施工質(zhì)量是必要的。

2基坑排水施工方案的確定

確定采取何種坑基排水施工方案，應(yīng)綜合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境、水文環(huán)境來考慮。根據(jù)當(dāng)?shù)赝甑慕邓?，地質(zhì)條件，水文情況設(shè)計(jì)出合適的方案。絕對不能僅依靠其他工程的施工經(jīng)驗(yàn)來施工，否則后果不堪設(shè)想。例如：在富蘊(yùn)吐爾洪工程基坑排水中，由于該地區(qū)以砂礫石地層為主，采用明溝排水效果會(huì)很好；在尉犁縣阿恰樞紐工程中，因當(dāng)?shù)匾陨巴恋貙訛橹鳎m合采用井點(diǎn)排水。在基坑排水的施工中還要充分考慮坑基范圍內(nèi)的地下水、雨水、圍堰滲水這些因素。由于江河湖泊的沿岸地質(zhì)和地下水位在不同的時(shí)期會(huì)出現(xiàn)變化，所以在確定基坑排水施工方案時(shí)要保證一定的安全系數(shù)。還要針對可能出現(xiàn)的各種問題事先提出解決方案，以保證整個(gè)水利工程的質(zhì)量。

3基坑降水方案設(shè)計(jì)

3.1降深要求

在基坑開挖過程中，需要將填土層挖穿，從而進(jìn)入強(qiáng)透水性的砂層?；娱_挖中會(huì)出現(xiàn)較大的涌水，如果發(fā)生涌水和流砂，就會(huì)給基坑開挖造成危險(xiǎn)，影響坑壁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。因此，需要采取措施避免發(fā)生涌水和流砂，以確保基坑開挖的安全性，穩(wěn)定坑壁結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)降水時(shí)，應(yīng)該充分考慮基坑降水和基坑支護(hù)的施工降水，一定要確保在基坑開挖中地下水位降到基礎(chǔ)樁承臺(tái)底50cm以下，而且基坑的降深也要低于開挖基底50cm以上。

3.2降水方案

從我國目前的降水方案來看，明溝降排水法和管井井點(diǎn)降水法在基坑降水中比較常用。基坑明溝降排水比較適用于土層比較密實(shí)，降水深度不大，基坑較淺和坑壁比較穩(wěn)定的降水工程。管井井點(diǎn)降水排水量大，比較適用于地下水豐富的土層和砂層，降水深度大，利用明溝排水容易造成流砂的地區(qū)的降水工程，管井井點(diǎn)降水法常與明溝降排水法綜合使用。因此，在確定降水方案時(shí)要充分考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件和降水深度，保證降水方案的安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理。

4排水施工

4.1明溝排水施工

使用明溝排水施工過程中，設(shè)置排水溝時(shí)，應(yīng)充分考慮施工期間的降雨匯水、施工中的積聚余水、基面泉水、基面滲水、基坑滲水。在排水溝設(shè)置中要結(jié)合基坑的來水量、基坑的地形與地質(zhì)、基坑大小范圍、基坑開挖深度等一系列數(shù)據(jù)資料綜合分析。最好能利用原有的地形優(yōu)勢進(jìn)行自然排水，對于未排完的余水通過排水溝流入人工排水井，用水泵排干凈?；拥呐潘^程中，一有機(jī)會(huì)就要將基坑中的積水快速地排出，以保證基坑能在時(shí)間范圍內(nèi)達(dá)到固結(jié)干燥的要求。這樣有利于基坑中的具體情況被施工人員快而準(zhǔn)確地了解和掌握，方便施工人員的后續(xù)施工，也有利于為整個(gè)水利工程施工打好基礎(chǔ)。由于不同地區(qū)的地質(zhì)、地形和水文環(huán)境的不同，水利工程基坑情況也不同。根據(jù)基坑的實(shí)際狀況，排水溝的布置方法因地而異。主要有三種：

（1）如果當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)比較差，地下水的水位比較高，基坑開挖的深度和范圍也比較大，基坑的滲水量大。面對這種復(fù)雜的基坑情況，一般在設(shè)置排水溝時(shí)，會(huì)根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦蔚牡雀呔€的位置來設(shè)置，沿著等高線進(jìn)行分層次地設(shè)置排水溝，每層排水溝會(huì)將水引流入相對應(yīng)的集水井中，然后利用水泵將水排干凈。

（2）如果當(dāng)?shù)氐脑械匦尉哂凶约号潘膬?yōu)勢，一般會(huì)在基坑的周圍設(shè)置排水溝，將余水引流入集水井，然后利用水泵將余水排干凈。

（3）如果當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)較好，地下水位較低，基坑的滲水量較小，基坑開挖的深度和范圍也比較小，一般會(huì)在基坑周圍自上而下根據(jù)需要開挖幾條縱向和橫向排水溝，這樣有利于水從高向低排入集水井，然后利用水泵將水排干凈。

4.2粉土和粉砂基礎(chǔ)降低地下水施工

通常情況下，粉土和粉砂基礎(chǔ)位于地下水位較高的地方。在進(jìn)行基坑基礎(chǔ)開挖過程中，由于地下水的水位高，導(dǎo)致基坑的滲水作用強(qiáng)，容易造成流砂、管涌事件的發(fā)生，這就給基坑排水施工造成了困難。因此，在粉土和粉砂基礎(chǔ)上進(jìn)行基坑排水施工，就必須降低地下水的水位。在基坑排水工程中，可以改善技術(shù)，或者在基坑四周設(shè)置井管排水系統(tǒng)，傳統(tǒng)的用鋪墊砂礫來增加反濾層以防止流砂和管涌發(fā)生的辦法是不可取的，因?yàn)樗鼤?huì)增加工程量和成本。例如，我國在濱海地區(qū)修建涵閘時(shí)，施工人員從基坑排水施工技術(shù)方面入手，通過沉井加水力沖填的方法為施工降低排水造成的困難系數(shù)；或通過在基坑四周設(shè)置井管排水系統(tǒng)的方法來降低地下水位，這兩種方法均取得了較好的效果。

4.3井管施工

在水利工程基坑排水施工中，利用井管施工技術(shù)，一般需要鉆井器械和水沖沉井工具如大鍋錐來造孔。根據(jù)井管的外徑來確定造孔的直徑，如果井管的外徑是45cm～55cm時(shí)，那么大鍋錐造孔的直徑就必須是75cm～85cm。在造孔中可能會(huì)出現(xiàn)井壁塌陷，為了防止井壁坍塌，利用1.1～1.2比重的泥漿進(jìn)行固壁處理是一個(gè)行之有效的方法。從開始造孔到完成造孔中施工的，都要保證孔中的泥漿比地下水的水位高但是要比井管管口低50cm左右。當(dāng)鉆孔的深度達(dá)到要求時(shí)，需要下放井管。首先將放普通型的混凝土底管下放，然后將無砂性質(zhì)的混凝土管下放，要將透水性高、質(zhì)量高的井管下放在下部，將質(zhì)量一般、透水性一般的放在上部。完成井管下放后，將黃沙、碎石、細(xì)礫石填充在井管底部，厚度最好為50cm，對于井管與鉆孔之間的空隙部分，用粗砂與細(xì)礫石回填充。

5開挖排水溝、集水井或井管施工需注意的問題

5.1排水溝

排水溝的設(shè)置要建立在盡量不干擾施工的基礎(chǔ)上，為了更好地排水，排水溝需要一定的坡度，排水溝的斷面設(shè)置要滿足滲水量和縱坡的要求。為了滿足排水需要，在可以允許的方位內(nèi)盡可能的近基坑開挖范圍適當(dāng)擴(kuò)大。

5.2集水井

集水井的大小需要根據(jù)水泵在一定時(shí)間內(nèi)抽取的出水量來確定，集水井的直徑需要根據(jù)水利工程的施工規(guī)模來確定，還有集水井的深度也要根據(jù)水泵的工作深度來設(shè)計(jì)，以保證水泵能將集水井中的積水排干凈。

5.3井管施工

在井管施工中，濾水管容易出現(xiàn)偏移，因此需要在濾水管位置安置扶正器以確保濾水管保持居中的位置，保證濾水管正常工作。

6工程實(shí)例分析

以京山縣高關(guān)水庫樞紐工程為例，該工程處于大富水河上游，地下水水位高3.62m，基坑深度為6.78m，根據(jù)資料顯示，該地3m以上的是后填土壤，3m以下的是粉砂層。為了工程的安全施工，決定利用通過人工降低地下水水位，運(yùn)用管井井點(diǎn)降水法進(jìn)行降水。在基坑周圍設(shè)置6口集水井，利用直徑為兩英寸的水泵進(jìn)行抽水，力求將地下水水位控制在-1.40m以下。根據(jù)綜合分析計(jì)算得出集水井的深度需要14m，每口集水井的出水量每秒是23m3,降水的深度達(dá)到5m以上，才能夠保證工程的正常工作。在集水井等設(shè)置好后，需要進(jìn)行試抽水，以檢查工程的效果。先抽水5天，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，用相關(guān)機(jī)械開挖，等挖到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，還沒有出現(xiàn)滲水的狀況，說明此前期工程滿足了需求，可以進(jìn)行后面的泵室鋼筋混凝土施工。此工程采用管井井點(diǎn)降水法就是根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況出發(fā)，充分考慮了當(dāng)?shù)氐牡匦?，地下水水位、土質(zhì)、基坑深度、降水深度等影響深度。

7結(jié)語

水利工程基坑排水施工受到地形、地質(zhì)情況與水文環(huán)境的制約。因此，在基坑排水施工中，要充分考慮各種影響因素，結(jié)合各種有力數(shù)據(jù)和資料，選取最適合的坑基排水方案，切不可根據(jù)以往的工作經(jīng)驗(yàn)生搬硬套，要結(jié)合實(shí)際情況，來確定是采用明溝排水法還是采用管井井點(diǎn)降水法，還是綜合兩種方法進(jìn)行施工。在采用明溝排水施工中，也要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦?、地質(zhì)等實(shí)際情況，采取最恰當(dāng)?shù)呐潘疁显O(shè)置方法。在施工過程前，還要充分考慮到開挖排水溝、集水井或井管施工中需注意的問題與可能遇到的困難，以制定適當(dāng)?shù)膽?yīng)急措施，以保證整個(gè)水利工程施工的順利完成與施工質(zhì)量，促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

作者：王曉艷 單位：江西贛撫平原水利工程管理局