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水利工程基坑排水施工技术探讨

  基坑排水是水利工程中的一项重工作,如果考虑不周,不仅会使排水费用大大增加,还容易造成基坑淹没从而延误工期。本文主研究分析了基坑降水方案设计、基坑开挖前的初期排水、基坑排水施工以及开挖排水沟、集水井、井管施工应注意的问题等几方面内容。
  关键词水利工程基坑排水施工技术
  一、基坑降水方案设计
  1、降深求
  由于基坑开挖需挖穿填土层进入强透水性的砂层,基坑的涌水量较大,为保证基坑开挖的安全,坑壁结构的稳定,避免涌水和流砂的发生,在降水设计时,将基坑降水和基坑支护的施工降水作统一考虑,务必保证地下水位降到基础桩承台底0.5m以下,且基坑中心线处的降深求应低于开挖基底不少于0.5m。
  2、降水方案
  目前,深基坑降水比较常用的有明沟降排水和管井井点降水,其中明沟降排水比较适用于降水深度不大的工程。对于基坑降水求较高的工程,可设计管井井点降水,并同时布置明沟排水,明沟排水只是收集基坑中和坑壁局部渗出的地下水和施工时的其它来水。
  二、基坑开挖前的初期排水
  1、排水量的估算
   初期排水主包括围堰内积水、渗水和大气降水。水利工程地下水位以下的基础部分施工尽量安排在枯水期进行,所以在进行排水设计时通常不考虑大气降水;需考虑时,按抽水时段内的多年平均日降水量计算,可以从当地水文资料获得。
  2、水泵的选择和泵站布置
   排水设备常用的有离心式清水泵、离心式渣浆泵和潜水排污泵。潜水排污泵使用范围较广,而离心泵安装高程受水泵吸程限制。潜水排污泵和离心式渣浆泵适用于抽送含有大颗粒、纤维介质和高浓度的水体,而离心式清水泵对水质求较高。水泵扬程通过现场地形测量确定最高上水位与最低下水位之间的高差,再计入水泵及吸、排水管路水头损失,最后确定水泵设计扬程。
  三、基坑排水施工
  1、明沟排水施工
  明沟排水法,是一种设备简单、排水方便、应用普遍的方法。在基坑或基槽开挖时,采用截、疏、抽的方法来进行排水。经常性的排水包括雨水、围堰和基坑地下渗水。凡是有条件利用地形自流排水的尽量自排,如沿基坑四周的等高线开挖排水沟使截流的雨水和渗水自流排出或用水泵排出。排水沟有以下几种布置形式
  (1)在基坑四周自高向低开挖排水沟,把渗水引向集水井用水泵排出。
  (2)如基坑开挖的范围和深度较大、地下水水位较高、土质差、渗水量大,就沿等高线分层设排水沟和排水井,分别用水泵排出。
  (3)基坑范围较小、渗水量不大,可以顺纵向轴线自上而下开排水沟,在下游设集水井,也可以同时开几条横沟,把渗水引向纵沟,汇流到集水井用水泵排出。
  2、粉土和粉砂基础降低地下水施工
  位于地下水位较高处的粉土和粉砂基础,在开挖过程中,由于渗水作用容易发生流砂、管涌,给施工带来很大困难。其内因是粉砂粉土颗粒细而均匀,允许的渗水出溢坡降较小。因此在粉砂粉土地基上施工,为了保证施工顺利进行,降低地下水位是一项关键措施。如采用放缓边坡、铺垫砂砾反滤层或柴梢等防止流砂和管涌的办法,工程量相应增加,既不经济,又对施工造成干扰,效果不理想。另一方面就是在降低地下水上下功夫,如在基坑周围设井管排水系统或射流装置排水,都能取得很好效果。
  3、井管施工
   一般多用水冲沉井或钻井工具如回旋钻机造孔,当井管外径40~50cm时,回旋钻机造孔直径为70~80cm,为了防止造孔时井壁坍塌,可用比重为1.1~1.2的泥浆护壁,从开始到井孔完成都使孔内泥浆面高出地下水常水位,并略低于井口(0.3~0.5m左右)。井管全部完成后,先在底管内填厚0.5m的黄砂,再填厚0.5m的细砾石、碎石,然后将钻孔和井管间空隙用平均粒径为含水土层平均粒径8~12倍的细砾石、粗砂回填,使之在抽水过程中起到拦砂滤水的作用,回填滤料的厚度不小于10cm。如滤料颗粒较粗,可以在透水管外包塑料窗纱布或玻璃丝布,用14号铅丝儿箍紧,也有较好的滤水作用,井管四周填实固定后,用副绳拔掉插钎、拉出钢坤绳。
  四、开挖排水沟、集水井或井管施工需注意的问题
  1、排水干沟的布置应尽量不干扰施工,需有一定纵坡便于渗水集中,干沟的断面应根据渗水量和纵坡确定,因此在基坑放样时考虑因排水需,把基坑开挖范围适当扩大。
  2、集水井的大小一般相当于所用水泵10~15min的出水量,能加大的尽量放大,集水井深度需保证水泵工作深度,同时保持排水水面低于基坑工作面30~50cm。
  3、合理选择井径和管径,保证井径和管径间有一定的环状间隙,来充填有效阻砂透水的滤料保证水清砂净,在满足需水量的前提下,不盲目加大管径,否则,既增加了施工难度,又增加了成本。
  4、管井建成后,必须根据抽水实验的结果,选择抽水设备,不可盲目安装大泵,否则使井的出水量超过正常的出水量,因流速过大而引起大量来砂。而且在井管施工时一定在滤水管部位安装扶正器,扶正器一般每5~6m安装一组,每组由4~6片构成,防止滤水管在孔内不居中,偏向一面,从而使该面没有滤料或很少,失去过滤作用,造成涌砂。
  5、经水泵排出基坑的渗水,需引出基坑外的一定距离,防止和减少排出的水重复回到基坑。为了经常保持排水沟畅通,需有专人负责,外包胶皮,活塞外径可比井滤管内径小8~12mm,木制活塞使用前应先在水中浸泡8小时以上。洗井应自上而下逐层进行,拉活塞时,下放应平稳,提升速度应均匀,宜控制在0.6~1.2m/s之间,中途受阻不应硬拉或猛墩,拉动洗井活塞破坏泥皮,同时开动空压机送风,用水泵抽水排出管内沉淀物。
  6、如基坑工作面较大,排水任务重。排水求高,就必须配备一定数量的备用水泵和动力设备,便于发生故障或降雨后能立即投入使用。有条件的工地可采用电力启动的水泵或潜水泵,但供电有保证,同时注意用电安全,还注意出现暴雨或发生特殊情况时,机具设备能及时撤离,以免基坑受淹,造成损失。
  五、结束语
   随着社会经济的飞速发展,各类水利工程建设正日益增多,水利工程中的基坑排水施工成了越来越重的环节。在降水实践中应采用信息化施工,定时检测降深、出水量,采用抽水试验验证降水效果,才能进一步优化降水设计施工方案,确保施工安全,有效的缩短工期,提高企业经济效益。
  
  
  参考文献
  [1] 胡海谊.浅谈基坑排水[J].科技传播,2009,01.
  [2] 张嘉强.深基坑开挖降排水设计[J].上海铁道科技,2008(3).
  [3] 陈锡清.浅谈基坑工程降排水方案的优化设计[J].福建建设科技,2007,03.