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基坑降水重要性及方法浅析

基坑降水重要性及方法浅析
摘要
基坑降水对基坑结构的稳定性及土体性质影响很大,所以对基坑工程施工降水技术的研究很重要!本文对基坑降水的重要性及常用的降水方法进行总结。

关键词:基坑降水、重要性、方法
1.引言
近些年来,随着我国经济和基础设施建设的快速发展,高层建筑和城市轨道的大批兴建,城市地下空间的开发利用,使得基坑面积和开挖深度越来越大。

在地下水位较深的城市,基坑的开挖往往受到地下水的制约。

为保证深基坑工程开挖施工的顺利进行,同时保证地下主体结构施工的正常进行及地基土的强度不遭受损失,防止基坑破坏,增加边坡和坡底的稳定性,防止边坡或基底的图层颗粒流失,提高土体固结程度,增加地基抗剪强度,在开挖过程中必须采取一系列的降水措施。

但是受气候条件、工程地质、水文地质、结构特点、施工条件、使用要求等因素制约,在保证结构安全耐久性的基础上,工期和成本是衡量一个工程成败的关键因素,一种合理的降水方案,既可以节约工期,又可以降低成本。

,因此合理的选择降水方案是非常有必要的
2.基坑降水的重要性
基坑是指为进行建筑物(包括构筑物)基础与地下室的施工所开挖的地面以下空间。

在基坑或者沟槽的开挖过程中。

当基坑底部标高低于地下水位时由于含水层被切断,地下动水压力被干扰,地下水不断深入坑内,其结果不断使得地基含水量增加不利于机械施工,还使得坑底地基土强度降低压缩性增大,严重时还会造成边坡塌方产生管涌和流沙严重,影响施工安全。

因此为保证深基坑工程开挖施工的顺利进行,同时保证地下主体结构施工的正常进行及地基土的强度不遭受损失,防止基坑破坏,增加边坡和坡底的稳定性,防止边坡或基底的图层颗粒
流失,提高土体固结程度,增加地基抗剪强度,在基坑或沟槽开挖前或开挖过程中,做好基坑降水和排水工程是非常必要的。

3常用的降水方法及其适用性浅析
3.1明沟加集水井降水
明沟加集水井降水是一种人工排降法。

简单、经济快捷。

即在基坑的两侧挖出一条明沟,明沟沟底标高低于基坑坑底标高,并设置集水井。

带有坡度的明沟,将地下水收集后排入集水井,再通过水泵抽吸至地面上排走,保证了在施工时沟底的干作业。

明沟适合于地下水位不太高、水量不太大、无流砂的管沟降水中使用。

主要用于排除地下潜水、施工用水和天降雨水。

在地下水较丰富地区,若仅单独采用这种方法降水,由于基坑边坡渗水较多,锚喷网支护施工难度加大。

因此,这种降水方法一般不单独应用于高水位地区基坑边坡支护中。

3.2 轻型井点降水(真空井点降水)
真空井点:真空泵把井点管、卧管及贮水箱内的空气吸走,形成一定的真空度(即负压)。

由于管路系统外部地下水承受大气压力的作用,为了保持平衡状态,由高压区向低压区方向流动。

地下水被压入至井点管内,经卧管至贮水箱,然后用抽水泵抽走,从而水位下降,孔隙比减小,土体发生固结,地基承载力有所提高,轻型井点降水经常作为强夯法加固地基、基坑开挖的辅助工艺。

轻型井点降水可根据地下水水量大小布置井位间距,适合在地下水位较高、
水量较大、粉土、亚砂土及砂上土质的管沟降水。

对出现流砂的地区效果也较好。

但轻型井点降水需要较长的降水周期和较大的设备维修管理投入。

3.3 喷射井点降水
喷射井点:喷射井点降水是在井点管内部装设特制的喷射器,用高压水泵或空气压缩机通过井点管中的内管向喷射器输入高压水或压缩空气形成水气射流,高压水或气经节流流速加快,压力降低后,又扩流流速减慢,压力提高,形成真空。

喷射井点系统能在井点底部产生250mm水银柱的真空度,将地下水经井点外管与内管之间的间隙抽出排走。

本法设备较简单,排水深度大,可达8~20米,比多层轻型井点降水设备少,基坑土方开挖量少,施工快,费用低。

适用基坑开挖较深、降水深度大于6米、小于20米、土渗透系数为0.1~20.0m/d的填土、粉土、黏性土、砂土中使用。

它适用的土层渗透系数与轻型井点一样。

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。

3.4 电渗井点降水
电渗井点降水工作原理:电渗井点以井点管作负极,打入的钢筋作正极,通入直流电后,土颗粒自负极向正极移动,水则自正极向负极移动而被集中排出。

它需要与轻型井点或喷射井点结合应用,其降低水位深度决定于轻型井点或喷射井点。

电渗井点适用于渗透系数很小的细颗粒土,如粘土、亚粘土、淤泥和淤泥质粘土等。

这些土的渗透系数要求小于0.1m/d,
3.5 管井井点降水
管井井点就是沿基坑每隔一定距离设置一个管井,每个管井单独用一台潜水泵不断抽水来降低水位。

管井井点适用于渗透系数大的地层,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50-100m3/h,土的渗透系数在
20-200m/d范围内,这种方法一般用于潜水层降水。

3.6 深井井点降水
深井井点降水是在深基坑的周围埋置深于基底的井管,使地下水通过设置在井管内的潜水电泵将地下水抽出,使地下水位低于坑底。

本法具有排水量大,降水深(>15m),不受吸程限制,排水效果好;井距大,对平面布置的干扰小;可用于各种情况,不受土层限制;成孔(打井)用人工或机械均可,较易于解决;井点制作、降水设备及操作工艺、维护均较简单,施工速度快;如井点管采用钢管、塑料管,可以整根拔出重复使用;单位降水费用较轻型井点低(80~120元/m2)等优点;但一次性投资大,质量要求严格。

深井井点降水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。

对于砂砾层等渗透系数很大且透水层厚度大的场合,一般用轻型井点和喷射井点等方法不能凑效,采用此法最为适宜。

当降水超过15m时,在管井井点采用一般的潜水泵和离心泵满足不了降水的要求,可加大管井深度,改采用深井泵即深井井点来解决。

深井井点一般可降低水位30--40m,有的甚至可以达到100m以上。

常见的深井泵有两种类型:电动机在地面上的深井泵及深井潜水泵。

4结论
通过对基坑降水的重要性及明沟加集水井降水、轻型井点降水、喷射井点降水、电渗井点降水、深井井点降水等方法进行研究、总结、解析,对今后基坑工程施工时采用何种降水技术提供参考依据。

参考文献
[1] 姜清华颜克成蔡枫浅谈基坑降水发展及优化设计中国水运2006年12月。

第4圈第12期
[2] 贺少辉地下工程清华大学出版社 2008.3。

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