基坑施工中的地下水處理及工程實(shí)例

深基坑 地下水 措施  
　　前言  
　　一般認(rèn)為，基坑開挖要具備以下的必要條件：首先保持基坑干燥狀態(tài)，創(chuàng)造有利于施工的環(huán)境；其次是確保邊坡穩(wěn)定，做到安全施工，如果忽視這些必要條件，其后果是嚴(yán)重的。有的基坑積水或土質(zhì)稀軟，工人難以立足，無法施工；有的出現(xiàn)“流砂現(xiàn)象”導(dǎo)致邊坡塌方，地質(zhì)破壞；有的內(nèi)部基坑土體發(fā)生較大的位移，影響鄰近建筑物的安全。之所以會(huì)出現(xiàn)這些異常情況，都是由地下水引起的。所以，在基坑施工中應(yīng)對(duì)地下水的處理給予應(yīng)有的重視。  
一、 地下水的人工處理  
?shù)叵滤奶幚碛卸喾N可行的方法，從降水方式來說可總分為止水法和排水法兩大類。止水法，即通過有效手段，在基坑周圍形成止水帷幕，將地下水止于基坑之外，如沉井法、灌漿法、地下連續(xù)墻等；排水法是將基坑范圍內(nèi)地表水與地下水排除，如明溝排水、井點(diǎn)降水等。  
止水法相對(duì)來說成本較高，施工難度較大；井點(diǎn)降水施工簡便、操作技術(shù)易于掌握，是—種行之有效的現(xiàn)代化施工方法，已廣泛應(yīng)用。本文結(jié)合工程實(shí)例對(duì)井點(diǎn)降水法作一簡要介紹。  
 井點(diǎn)降水法，它是在擬建工程的基坑周圍設(shè)能滲水的井點(diǎn)管，配置一定的抽水設(shè)備，不間斷地將地下水抽走，使基坑范圍內(nèi)的地下水降低至設(shè)計(jì)深度。井點(diǎn)法防水適用于具有不同幾何形狀的基坑，它有克服流砂、穩(wěn)定邊坡的作用。由于基坑內(nèi)土方干燥，有利機(jī)械化施工，縮短工期，保證工程質(zhì)量與安全。  
 目前國內(nèi)常用的井點(diǎn)降水法有輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)。在我國，井點(diǎn)降水法是新中國成立后才逐步發(fā)展起來的。在工程的基坑＜槽＞附近埋設(shè)大量的滲水井點(diǎn)管，與此同時(shí)地面組裝抽水管路系統(tǒng)，通過井群連續(xù)抽吸地下水，使基坑范圍內(nèi)的地下水位降低到基坑以下一定深度，以保持基坑干燥狀態(tài)。通常把這一方法叫做井點(diǎn)降水法。  
井點(diǎn)降水法具有下列優(yōu)點(diǎn)：施工簡便，操作技術(shù)易于掌握；適應(yīng)性強(qiáng)，可用于不同幾何圖形的基坑；降水后土壤干燥，便于機(jī)械化施工和后續(xù)工作工序的操作；井點(diǎn)作用下土層固結(jié)，土層強(qiáng)度增加，邊坡穩(wěn)定性提高；地下水通過濾水管抽走，防止了流砂的危害；節(jié)省支撐材料，減少土方工程量等。井點(diǎn)降水法已成為目前在含水透水位土層實(shí)施的一種行之有效的方法。  
1.輕型井點(diǎn)降水法  
（1）輕型井點(diǎn)抽水系真空作用抽水，除管路系統(tǒng)外，很大程度取決于抽水設(shè)備。目前常用的真空泵型、隔膜泵型配套抽水裝置。  
輕型井點(diǎn)井點(diǎn)管、過濾管、集水總管、主管、閥門等組成管路系統(tǒng)，并由抽水設(shè)備啟動(dòng)，在井點(diǎn)系統(tǒng)中形成真空，并在井點(diǎn)周圍一定范圍形成一個(gè)真空區(qū)，真空區(qū)通過矽井?dāng)U展到一定范圍。在真空力的作用下，井點(diǎn)附近的地下水通過砂井，經(jīng)過濾器被強(qiáng)制性吸入井點(diǎn)系統(tǒng)內(nèi)而使井點(diǎn)附近的地下水位得到降低。在作業(yè)過程中，井點(diǎn)附近的地下水位與真空區(qū)外的地下水位之間，存在一個(gè)水頭差，在該水頭差作用下，真空區(qū)外的地下水是以重力方式流動(dòng)的。所以常把輕型井點(diǎn)降水稱真空強(qiáng)制抽水法，更確切地說應(yīng)是真空—重力抽水法。只有在這兩個(gè)力作用下，基坑地下水才會(huì)降低，并形成一定范圍的降水的漏斗拋物線。  
井點(diǎn)管與總管的聯(lián)接可用鋼管和透明塑料管，因受真空力的作用，塑料管內(nèi)裝有彈簧，以加強(qiáng)抗外部張力，保證地下水流暢通。  
總管與總管的聯(lián)接有法蘭法和套箍法兩種形式。  
（2）施工時(shí)應(yīng)注意的問題  
經(jīng)過降低地下水位后，土壤會(huì)產(chǎn)生固結(jié)，也就會(huì)在抽水影響半徑的范圍內(nèi)引起地面沉降，有時(shí)會(huì)給周圍已有的建筑物帶來一定程度的危害。在進(jìn)行降低地下水位施工時(shí)，為避免引起周圍建筑物產(chǎn)生過大的沉降，采用回灌井點(diǎn)是一種有力的措施。這種方法就是在抽水影響半徑范圍內(nèi)建筑物的附近預(yù)先鉆一排孔，在進(jìn)行抽水降低地下水位之前，事先將鉆孔內(nèi)的水位勘查清楚，記錄下來。當(dāng)進(jìn)行抽水降低地下水位時(shí)，為避免已有建筑物下面的地下水位下降，與降水的同時(shí)向鉆孔內(nèi)灌水，以保證原地下水位不變化，以此來防止地面產(chǎn)生沉降給已有的建筑物帶來危害。  
2. 深井井點(diǎn)  
深井井點(diǎn)降水是在深基坑周圍埋置深于基底的井管，依靠深井泵或深井潛水泵將地下水從深井內(nèi)揚(yáng)升到地面排出，使地下水位降至坑底以下。  
深井井點(diǎn)降水具有排水量大、降水深、不受吸程限制、井距大等優(yōu)點(diǎn)。但其一次性投資大，成孔質(zhì)量要求高。深井井點(diǎn)降水適用于滲透系數(shù)較大（10~250m/d）；土質(zhì)為砂土、碎石如；地下水豐富、降水深（10~50m）、面積大的情況。  
（1）施工工藝程序  
（2） 井點(diǎn)設(shè)置與使用階段的注意事項(xiàng)  
① 成孔  
② 安設(shè)井管、填充濾料  
③ 洗井  
④ 安設(shè)水泵  
⑤ 使用階段注意事項(xiàng)  
Ⅰ、基坑內(nèi)井點(diǎn)應(yīng)同時(shí)抽水，使水位差控制在要求范圍內(nèi)。  
Ⅱ、加強(qiáng)水位監(jiān)測，特別是靠近已有建（構(gòu)）筑物的深井井點(diǎn)，宜在建（構(gòu)）筑物附近設(shè)觀測井，水位差過大時(shí)，應(yīng)立即采取補(bǔ)救措施，如設(shè)置回灌井點(diǎn)等。  
Ⅲ、防止排出的地下水回滲而流入基坑。  
Ⅳ、潛水泵在運(yùn)行時(shí)要注意檢查電纜線是否和井壁相碰，以防磨損后水沿電纜芯滲如電動(dòng)機(jī)內(nèi)。  
Ⅴ、位于基坑內(nèi)的深井井點(diǎn)，由于井管較長，挖土至一定深度后，井管應(yīng)于附近的支護(hù)結(jié)構(gòu)支撐或立柱等連接，予以固定。  
Ⅵ、當(dāng)基坑底部有不透水層時(shí)，為排除上層地下水，可采用砂井配合深井降水。  
Ⅶ、井管使用完畢拔出。  
二、工程實(shí)例  
山東省畜牧獸醫(yī)科技服務(wù)中心工程，地上13層，地下1層，高度39m，建筑面積為13000m2，鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，樁徑0.6m，單樁承載力設(shè)計(jì)值1600KN，樁端嵌入中風(fēng)化巖層深度不小于1.7m，設(shè)計(jì)樁長20m，樁總數(shù)187根。  
1　工程地質(zhì)條件  
場地地層自上而下依次為：①雜填土；②粉質(zhì)粘土；③殘積砂(礫)質(zhì)粘性土，上部多為粘性土，粘性較強(qiáng)；下部多為粉砂，遇水易軟化，輕振即液化，水量豐富；④強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，中粗粒及碎塊結(jié)構(gòu)，裂隙發(fā)育，涌水量較大；⑤中風(fēng)化花崗巖；⑥微風(fēng)化花崗巖。  
2　井點(diǎn)降水方法  
根據(jù)地質(zhì)資料得知，擬建場地水文地質(zhì)條件較為單一，場地地下水屬四系孔隙潛水，主要補(bǔ)給源為大氣降水，地下水受季節(jié)性影響較大。場內(nèi)地下水位在1.2-1.73m之間，水位很高，其含水層主要為3層碎石層，2、4層為弱透水層，其滲透系數(shù)為（0.72~45.52）*10-6cm/s，5層為隔水層。工程采用大口徑深井降水，沿?cái)M建樓周圍設(shè)15眼降水井，深水電泵進(jìn)行抽水。考慮到降水深度大，影響半徑范圍廣，若長時(shí)間抽降水，勢必會(huì)影響場外附近建筑物，為了增強(qiáng)降水效果，又可縮短抽水時(shí)間，采用間斷性抽水，減少外圍影響面積，并設(shè)置沉降觀測點(diǎn)。降水井徑大于600mm，孔深15.0m，護(hù)壁套管直徑為600mm，套管外面包2層尼龍網(wǎng)布；套管外四周用粒徑為0.5～2.0cm的礫石料填充，作為濾水層，濾層應(yīng)填至原地下水位線，其上部用粘土回填，并搗實(shí)。工程嚴(yán)格按照降水井施工規(guī)范要求埋設(shè)管井，采用泥漿護(hù)壁鉆孔法成孔。井孔鉆孔后進(jìn)行清孔，隨后安裝井管。  
施工結(jié)果  
本工程的井點(diǎn)降水比較成功，水位得到控制，流泥、流砂的現(xiàn)象也僅有少量出現(xiàn)，改善了施工條件，使該工程的±0.000以下結(jié)構(gòu)能保證質(zhì)量并按時(shí)完成，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效果。