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排水技术在基坑工程中的应用研究

作者:完美论文网  来源:www.wmlunwen.com  发布时间:2020/7/2 10:23:09  

摘要:基坑排水技术作为工程建设初期的一项重要施工技术,还需要不断改进,充分利用先进科技成果,进一步完善降排水的施工设计方案,使基坑排水施工更加经济、安全、可靠,避免基坑结构及边坡的稳定性,防止由于基坑开挖和排水设施影响而引起的坍坡事故。

关键词:基坑排水; 明沟排水; 降水管井;

基坑工程可以说是整个施工工程的基础环节,直接影响着工程的施工质量。在基坑工程施工过程中,排水施工是关键性施工环节。基坑排水技术的运用,可以将积水、污水或者是雨水排放干净,保证工程施工时的环境质量,对基坑的稳定性起到一定的促进作用[1]。

1 基坑排水方式

基坑开挖及建筑物施工过程中的排水,包括基坑渗水、降水以及施工废水的排除。在对工程进行经常性排水的过程中,我们主要采用明沟排水和人工降低水位两种排水方式。

1.1 明沟排水施工

用排水沟、集水井、泄水管、输水管等组成的排水系统将地表水、渗透水排泄至基坑外的方法。明沟排水法,是一种设备简单、排水方便、应用普遍的方法。

1.2 人工降低地下水位

人工降低地下水位的方法按排水工作原理可分为管井法和井点法两种。管井法是单纯重力作用排水,适用于渗透系数Ks为10~250 m/d的土层;井点法还附有真空或电渗排水的作用,适用于Ks为0.1~50 m/d的土层。

1.2.1 管井法降低地下水位

管井法降低地下水位时,自基坑周围布置一系列管井,管井中放入水泵的吸水管,地下水在重力作用下流入井中,被水泵抽走。管井法降低地下水位时,须先设置管井,管井通常采用下沉钢井管。井管的下部安装滤水管节(滤头),有时在井管外还需设置反滤层,地下水从滤水管进入井内,水中的泥沙则沉淀在沉淀管中[2]。

1.2.2 井点法降低地下水位

井点法与管井法不同,它把井管和水泵的吸水管合二为一,简化了井的构造。井点法降低地下水位的设别,根据其降深能力分轻型井点(浅井点)和深井点等。其中最常用的是轻型井点,它是有井管、集水总管、普通离心式水泵、真空泵和集水箱等设备所组成的一个排水系统。

2 排水量的确定

排水量,主要包括边坡和基坑的渗水、降雨、地基岩石冲洗及混凝土养护用废水等。实际一般考虑两种不同的组合,从中择其大者。一种组合是渗水加降雨,另一种组合是渗水加施工废水。

2.1 渗透流量计算的确定

基坑渗透总量包括围堰渗透量和基础渗透量两大部分。

渗流量原则上可以按照有关公式计算,但初期排水时的渗流量往往很难估算。在排水初期,一般通过试抽法进行校核及调整。试抽时如果水位下降很快,则说明所选的设备容量过大。试抽时若水位不变,则显然是设备容量过小或有较大渗漏通道存在。此时,应增加排水设备容量或找出渗漏通道予以堵塞,然后再进行抽水。还有一种情况是水位降至一定深度后就不在下降,这说明此时排水量与渗流量相等,据此可估算出需增加的设备容量。

2.2 降雨量的确定

在基坑排水设计中,对降雨量的确定尚无统一的标准。大型工程可采用20年一遇3日降雨中最大的连续6 h雨量,再减去估计径流损失值作为降雨强度。也有的工程采用日最大降雨强度。

2.3 施工废水

施工废水主要考虑混凝土养护用水,其用水量佶算应根据气温条件和混凝土养护的要求而定。考虑到水分本身的蒸发和用水量较小,施工废水不是排水的重点,可以忽略。

3 水泵的选择

选用水泵类型,取水泵的排水量为基坑涌水量的1.5~2倍。当基坑开挖后涌水量Q<20 m3/h,可用隔膜式泵(污水泵)或潜水电泵;当Q在20~60 m3/h,可用隔膜式或离心式水泵,或潜水电泵;当Q>60 m3/h,需用离心式水泵。隔膜式水泵(污水泵)排水量小,但可排除泥浆水。

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。

水泵台数的确定。在泵型初步选定之后,即可根据各型水泵所承担的排水流量来确定水泵台数。备用容量的大小,应不小于最大的水泵容量。水泵的配备应该采取大小搭配的原则,日常排水启用小功率水泵,降雨期间开启大泵。

4 施工现场主要技术

防止积水对基坑的侵害,主要从以下三个方面入手:

4.1 边坡加固

对施工周期较长的深基坑边坡进行加固,同时进行日常边坡监测,防止边坡的土方坍塌[3]。

4.2 阻断基坑顶部雨水

基坑周边施工场地面积较大,若不采取雨水阻断措施。大量场地积水将进入基坑,即对基坑边坡稳定性造成严重危害,又迫使基坑排水压力较大。因此基坑顶部雨水阻断尤为重要。

一种方法是在基槽坡顶四周砌筑截水沟,截水沟靠基坑一侧设挡水土堰,将基坑周边场地积水汇集至截水沟内统一排除。鉴于大型工程施工场地厂平后表层均为回填土,截水沟极易发生沉降,且大量积水汇集在边坡顶部,本身存在安全风险[4]。建议采取以下措施防止雨水进入基坑。

对深基坑周边场地进行压实处理,尽量减少雨水透过回填土及边坡渗入基坑。从基坑顶部向基坑外侧做反坡处理,阻止雨水向基坑一侧汇集,同时场地内设置集水井和排水设施,及时将积水汇集并排除。基坑边坡坡顶设置挡水坎,挡水坎距离基坑边坡应大于1 m,土质挡水坎不低于0.5 m高,且需压实以防止暴雨冲刷,或采用砌筑挡水坎。

4.3 基坑内积水的排除

基坑开挖过程中的排水系统布置,应以不妨碍开挖和运输工作为原则。一般常将排水沟布置在基坑中部,以利于两侧出土。随着基坑开挖工作的进展,逐渐加深排水干沟和支沟[5]。通常保持沟深度为l~1.5 m,支沟深度为0.3~0.5 m。集水井多布置在建筑物轮廓线外侧,井底应低于沟底。

建筑物施工时的排水系统通常都布置在基坑四周。排水沟和积水坑应布置在建筑物轮廓线外侧,且距离基坑边坡坡脚不少于0.3~0.5 m。排水沟深度和宽度应根据基坑排水量确定,一般排水沟底宽不小于0.3 m,沟深不大于1.0 m,底坡不小于2‰。排水沟内分层填充2-4 cm石子。集水坑大小和数量应根据地下水量大小和积水面积确定,集水井的大小一般相当于所用水泵10~15 min的出水量,能加大的要尽量放大,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30~50 cm。条件允许时应在集水井底铺设碎石滤水层,以避免在抽水时间较长时,将泥砂抽出及防止井的土被扰动[6]。

5 结语

基坑排水技术作为工程建设初期的一项重要施工技术,还需要不断改进,充分利用先进科技成果,进一步完善降排水的施工设计方案,使基坑排水施工更加经济、安全、可靠,避免基坑结构及边坡的稳定性,防止由于基坑开挖和排水设施影响而引起的坍坡事故。

参考文献

[1] 杨心迎.论述基坑排水技术在水利水电工程中的应用[J].工程科技,2010:296.

[2] GB50269-2014管井技术规范[S].北京:中国计划出版社,2014.

[3] GB50330-2013建筑边坡工程技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2013.

[4] 罗燚.高压旋喷灌浆在察汗乌苏水电站围堰地层中的应用[J].科技信息,2007(27):103.

[5] JGJ120-2012建筑基坑支护技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[6] JGJ311-2013建筑深基坑工程施工安全技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2013.

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