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摘要：基坑开挖施工中，为了避免产生流沙、管涌，防止坑壁土体的坍塌，保证施工安全和工程质量，尽量避免在水下作业。当地下水位高于基坑面时，应进行基坑降水，本文就基坑排水的设计要点进行了分析。
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关键词：基坑开挖；排水设计；工程应用
Abstract: The foundation excavation, in order to avoid producing quicksand, piping, prevent the collapse of the soil pit wall, ensure safe construction and engineering quality, try to avoid in the underwater operations. The local water level higher than under the foundation pit face should be carried out when the foundation pit dewatering, this paper foundation pit drainage design main point to carry on the analysis.
Keywords: foundation pit excavation; drainage design; engineering application
中图分类号： TV551.4+1 文献标识码：A文章编号：
1.引言
当基础开挖时，场地的大量积水，以及开挖过程中地表雨水和滞水的大量渗入，不仅影响施工的正常进行，同时会造成坑底和坑壁内侧的土长期浸泡在水小，土体强度降低，边坡稳定性也降低，严重威胁基坑的安全和工程质量。此外，地下水对坑壁和坑底土的潜蚀、孔隙水压力的增长引起有效应力的减小及相应的抗剪强度的降低等多方面的影响均不容忽视。因此，在施工过程中应注重基坑的排水，加强基坑排水设计。
2. 基坑排水设计要点
在选择和设计基坑降水前，必须结合工程地质勘察资料、建筑基坑平面和立面图、建筑场地附近建筑物与地下管线基础情况等，对于某处场地或地区进行过降水，则须更进一步进行调研工作。对于重大工程，除掌握上述资料外，必须在设计前到工程现场亲自了解，最好能目测各土层的土样，对将来降水工程的布置及其对邻近建筑物的影响。
2.1降水方案的选择
（1）基坑工程中降水方案的选择与设计应满足下列要求：1）基坑开挖及地下结构施工期，地下水位保持在甚坑底以下0.5~1.5m；2）深部承压水不引起坑底隆起；3）降水期间临近建筑物及地下管线的正常使用；4）基坑边坡的稳定性。
（2）降水方法的选择
降低地下水位方法有集水明排和井点降水。选择什么样降水方法可根据地质条件和降水深度确定。1）明沟排水。在基坑内（或外）设置排水沟、集水井，并用抽水设备把地下水从集水井中不断抽走，保持基坑干燥。此法因设备简单、施工简便、成本低，而得到广泛采用。2）井点降水。井点降水法是在拟建工程的基坑四周埋设能渗水的井点管，配置一定的抽水设备，不间断地将地下水抽走，使基坑范围内的地下水降至设计深度。井点法降水适用于具有不同几何形状的基坑，它有克服流砂、稳定边坡的作用。由于基坑内土方干燥，有利机械化施工，缩短工期，保证工程质量与安全，是一种行之有效的现代化施工方法，已广泛应用。
2.2降水工程系统设计
降水工程的几何图形是多样的，但井点布置基本上可分为两种形式：块状形的基坑多数采用环形封闭式，条形状的基坑采用直线形式的布置方法。1）环形封闭式平面布置。凡基坑成块状的均宜采用封闭式井点布置。当遇有降水面积大，封闭式井点布置因跨度大不能满足降水要求时，可分块进行抽水。2）线型平面布置。当降水工程基坑为条形状图形时，如管沟、电缆沟、运河、水渠等工程，均采用线形式布置井点。究竟采用单排或采用双排（坑二侧）井点布置，需视工程特点而定。当基坑宽度不大于5m及地下水位降低又不超过4m 时，一般均采用单排井点布置。
2.3陷水效果预测
降水效果预测包括基坑内、外典型部位的最终稳定水位及水位降深随时间的变化，降水引起的地面沉降及对临近建筑物、地下管线等的影响。
3.工程应用
某公司汽车受料槽基坑，其场地地质情况简要如下：黄河西岸I级基地、地下水属于第四系松散岩类空隙潜水，补给水主要为黄河以及大气降水，相对稳定的地下水埋深4.5mm左右，水位标高379.5m，水位变幅2.00m。
3.1选择降水方法
根据场地水文地质条件和降水任务要求及环境条件，选用渗、抽结合降水方法。对于基坑，所要降水的含水层为上层滞水和微承压水。其渗透能力较弱，水量不大；而下部砂、砾石承压含水层的渗透能力较强，能容纳大量入渗水量；将上部和中部的地下水引渗到下部承压含水层中是可行的。
对于小箱基、大直径扩底桩及护坡桩，由于其降水深度大，降水层为承压强透水层，水量较大，选用管井点抽降。
3.2设计计算
计算步骤 计算项目 计算公式 上层滞水 微承压水 承压水 单位
3.3降水方案设计
基坑降水方案采用管井引渗。（1）降水井布置：1）为满足基坑降水，选用上层滞水的计算井数，即布置引渗管井点34个，井间距为7m，沿基坑四周均匀布井；2）为满足桩和小箱基降水，在以上引（渗）管井中选择部分井，于桩和小箱基施工期间抽水，抽水井数为10~12个，一般间隔2~3个引渗井抽1个。（2）井点结构：1）孔深，引渗管井为25~26m，抽水井为27~29m；2）孔径为600mm；3）井管为水泥砾石滤水管，井管内径为300mm；4）滤料，一般为2~4mm 砾石，在粉、细砂层部位为粗砂和砾石的混合滤料。
3.4 降水效果
在降水过程中，除局部地段在上层滞水层底部的粉、细砂透镜体处有极少量残留滞水渗出外，整个基坑内无地下水，降水效果非常好。地下水位也降至设计要求，不但满足了基坑降水的要求，而且满足了护坡桩顺利地用长螺旋钻成孔和无水施工的要求，保证了护坡桩的质量。同时使整个基坑开挖工期比原计划提前多天完成，受到了建设单位的好评。
4. 防范井点降水不良影响的措施
降水期间，在基坑四周一定范围内，由于水位降低而引起地面沉降，相应形成以水位降落漏斗为中心的地面沉降变形区，导致其范围内建筑物、道路、管线等设施，因不均匀沉降发生断裂倾斜，影响正常使用和安全。因此在降水设计中首先要考虑周密，防患于未然。其次是万一出现问题，还应该有补救措施。
4.1降水前认真做好周围环境的调查工作
1)查清工程地质及水文地质情况，包括地层岩性和分布，含水层的水位、水量、地下水与地表水体的水力联系和地下水位变化情况，各层土体的渗透系数、孔隙比和压缩系数等；2)查清地下贮水体，如周围的地下古河道、古水池之类的分布情况，防止出现井点和地下水贮水体穿通现象；3)查清上、下水管线，煤气管道，电话，电讯电缆，输电线等各种管线的分布和类型、埋设的年代和对差异沉降的承受能力，考虑是否需要预先采取加固措施等等。
4.2严防降水并抽出水中的含砂量超标而引起基坑周围地面不均匀沉降
降水工程是一项复杂的岩土上程，必须按照岩土工程的勘察、设计、施工、监测程序进行。尤其是降水井施工中，滤料配置和回填要严格按要求进行。滤料填好封闭店，应及时洗升，直至抽出水中的台砂率不大于1／50000，出水量不宜小于管井设计出水量。
4.3设置隔水帷幕
在开挖边线外设置――圈隔水帷幕，可以把降水对周围的影响减少到很小程度。常用的隔水帷幕有以下几种;1)深层搅拌桩隔水墙。深层搅拌桩采用相互搭接施工的方法，水泥和土体搅拌之后会产化学反应，拌和体的渗透系数不大于10-7cm/s，形成连续的隔水墙，既可布置在钢板桩的后面，也可直接作为侧向隔水的支护结构；2)砂浆防渗板桩。将一排设有注浆管的工字形钢桩打入所需隔水帷幕的位置，然后边拔桩边注入水泥砂浆，形成一圈水泥砂浆隔水帷幕。施工可采用20~30#工字钢，工程质量的关键是确保工字形钢桩的垂直度和桩间接触紧密；3)树根桩隔水帷幕。采用桩径Ф100~Ф200mm的树根桩，不用钢筋，压纯水泥浆成桩，可以形成一道隔水帷幕。施工可采用一般的工程地质钻机，采用跳打的工艺流程，以防穿孔。工程质量的关键是确保桩体有良好的垂直度，不能有塌孔和缩颈等现象，必要时可下套管，边拔套管边灌浆。
4.4设置回灌系统
为减少降水对周围建筑物和地下管线的影响，可在保护区边缘设置回灌系统，保持原有地下水位。回灌系统主要适用于粉土和粉砂土层。回灌系统有：渗渠、渗坑、回灌井。
5.结语
基坑开挖施工中，为了避免产生流沙、管涌，防止坑壁土体的坍塌，保证施工安全和工程质量，尽量避免在水下作业。当地下水位高于基坑面时，应进行基坑降水。结合某工程实例，对基坑降水系统进行了，分析了降水系统设计的要点。通过降水系统的设计，使基坑排水效果非常好，提出了防范井点降水不良影响的措施。
参考文献：
[1] 韩永席，张建强，陈杰．南水北调穿漳工程基坑降排水[J]．水力发电，2011，7：73-75.
[2] 阎道永．膨胀土地区翻车机室深基坑的支护与排水[J]．武汉大学学报( 工学版)，2009，10（增刊）：406-408.
[3] 苏剑良，邓迎芳，杨泽民．某大型基坑降水与排水施工[J]．广州建筑，2011,4:35-37.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。 |
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发表于 2018-7-16 16:51:12