建筑工程施工中的基坑降水技术探讨

　　摘要：基坑降水的目的是为基础工程施工提供地下工程作业条件及保证基坑边坡的稳定。降水方式及方法的选择须依据拟建工程建筑物（或构筑物）基础的工程特点要求，充分研究拟建场地的工程地质条件、水文地质条件和环境条件，使其方式方法既安全可靠又便于施工并经济合理。
　　关键词：基坑降水；技术
　　
　　引言
　　基坑开挖前首先保持基坑干燥状态，创造有利于施工的环境。其次是确保边坡稳定，做到安全施工，如果忽视这些必要条件，其后果是严重的。有的基坑积水或土质稀软，工人难以立足，无法施工。有的出现“流砂现象’导致边坡塌方，地质破坏。有的内部基坑土体发生较大的位移，影响邻近建筑物的安全。之所以会出现这些异常情况，都是由地下水引起的。所以，在基坑施工中应对地下水的处理给予足够的重视。
　　1建筑工程基坑降水理论综述
　　1建筑工程基坑降水
　　高层建筑和地下工程的构筑物中，几乎每年都有因流砂、管涌、坑底失稳、坑壁坍塌等引起的工程事故，造成周围地下管线和建筑物不同程度的损坏。因此在基坑工程中中通常须降低地下水水位，以保证工程施工的顺利进行。
　　在基坑开挖施工中，为了避免上述的地下水对基坑产生的不良影响、防止坑壁土体坍塌、确保干作业下的施工环境、保证施工的安全和工程质量，必需降低地下水水位。基坑降水的作用，主要有截住基坑坡面及基底的渗水；增加边坡的稳定性，并防止基坑边坡或基底的土粒流失；减少板桩和支撑的压力，减少隧道内的空气压力；改善基坑和填土的特性；防止基底的隆起与破坏。
　　1.2基坑降水的方法
　　降水方法是指采用各类井点降低地下水位的方法。目前常见的有明沟加集水井排降法、轻型井点法、喷射井点法、管井井点法、深井井点法和综合井点法等。
　　明沟排水是在基坑内设置排水沟和集水井，用抽水机械直接将地下水从集水井内排出，以达到疏干基坑内地下水的目的。
　　轻型井点抽水是利用真空原理，使土中的水分和空气受真空吸力作用而产生水气混合液，由管路系统向上被吸入到水气分离器中。空气从分离器上部真空排出，而水经离心泵由水管排出。轻型井点是国内外应用较广的一种降水方法，它比其他井点系统施工简单、安全、经济，特别适用于基坑面积不大，降低水位不深的场合。
　　轻型井点适用的土层渗透系数偏小时，需要采用在井点管顶部用粘土封顶和保证井点系统各连结部位的气密性等措施，以提高整个井点系统的真空度，才能达到良好的降水效果。轻型井点系统在平面上可布置成单排、双排、环状等形式，具体应根据降水要求及基坑形状来确定。
　　喷射井点是采用高压水泵将压力工作水经水管压入井点内外之间形成空间，并经过喷射器两边的侧孔流向喷嘴。由于喷嘴截面的突然变小，喷射水流加快(一般流速达30m/s以上)，这股高速水流喷射之后，在喷嘴射出的水柱周围形成负压，从而将地下水和土中空气吸入并带至混合室。其主要优点是降水深度大，但由于需要双层井点管，喷射器设在井孔底部，有二根总管与各井点管相连，地面管网敷设复杂，工作效率低，管理困难。
　　管井井点降水方法是利用钻孔成井，围绕开挖的基坑每隔20~50m设置一管井，每个管井单独用一台水泵(离心泵或潜水泵)进行抽取地下水，以达到降低地下水位的方法。管井井点适用于用轻型井点不易解决的、一般用于渗透系数大于0.1，地下水丰富的砂土、砂质土、粉土与碎石土等土层。管井井点具有排水量大、排水效果好、设备简单、易于维护等特点，可代替多组轻型井点作用。
　　当降水深度很大、管井深度大于15m，在管井内用一般的水泵不能满足时，可改用特制的深并泵。即深井井点降水法。深井井点适用于水量大、降水深的场合，当土粒较粗、渗透系数很大，而透水层厚度也大时，此时采用深井井点较为适宜。其优点是降水的深度大、范围也大，因此可布置在基坑施工范围以外，使其排水时的降落曲线达到基坑之下。
　　2建筑工程基坑降水应用分析
　　2.1工程基本资料
　　某综合办公大楼是该地区的重点工程，本工程的二期办公大楼，长约125m，宽约87m，基坑开挖深度为9m。该工程地下水类型主要为潜水，水位埋深为1.5m。基坑采用坑内-轻型井点沿周边环形布置，场地中间布置少量管井进行降水。场地土层从地面向下依次为粉土、粉砂、粉土、粉质粘土。
　　2.2基坑降水方案
　　降水工程要以基坑内最大坑深作为降水设计目标。由于地基土可能存在局部软弱层，地基处理时经常遇到需加大开挖深度的情况，这样水头降低深度在降水设计中要能适时控制并留有余地。另外基坑开挖工期紧迫，要在尽可能短的时间内疏干基坑内地下水，并将地下水位降低在基坑底以下。
　　基坑工程降水改变了基坑周边土体的应力状态，一方面水位的下降使土体的自重应力增加；另一方面地下水由静止状态逐渐发展至稳定运动状态，渗流作用使土层的附加应力增加。显然，基坑工程中渗流应按平面二维渗流考虑，在本基坑的设计中为简化计算，现假设坑外土体只在重力方向发生一维渗流。现考虑总应力变化和一维渗流条件下距离基坑边缘4m、8m、12m、30m的有效应力变化情况，计算深度分别为3.4m、5.6m、9.0m、13.5m(从天然水位位置算起)。
　　针对工程地质的主要结构等问题，工程降水的方案设计及方案实施中，主要技术概括为：轻型井点和管井降水相结合，有效地解决滞留水渗出问题。管井要有足够的有效深度，并能按实际需要，留有泵头加深的深度和及时调整水泵流量下入更大水泵的管井内径余地。基坑内要布置一定数量的疏干井点，加速开挖土体内的地下水疏干。住宅楼与裙房降水工程连成一体，统一布设轻型井点和管井，一次施工全面降水。
　　2.3基坑降水主要施工技术
　　（1）主要施工工艺流程
　　工艺流程：开挖沟槽→冲孔→插井点管→填粗砂→粘土封口→主、支管连接→接真空射流泵→试验与检查→不间断抽水→检查水位。
　　（2）施工前期准备工作
　　根据井点系统的设计计算，轻型井点降水设备采用4台型号为2BL-6型的JSJ60射流泵，排水量25m3/h。井点立管为直径38的钢管，长度为7.9m。井点管的底段1.2m位置是滤管，连接管用直径38的橡皮管，部分连接管用塑料透明管作观察管；集水管用100mm的钢管分节连接，每节为4m，每根立管间距为1.2m-1.6m。
　　（3）井点管安装施工
　　因工程上部有约2m厚的杂填土，不便冲孔，为防止在冲孔过程中冲孔用水四溢，根据基坑开挖坡顶线位置在坡顶线外50cm左右处开挖沟槽，沟槽深1.0m(至粉煤灰层)；根据现场土质情况，井点管埋设采用水冲法。其具体的施工工艺方法是用高压水冲刷土体，用冲管拢动土体助冲，将土层冲成圆孔后埋设井点管(6.0m和4.5m井点管间隔布置)。在冲击过程中不断摇动冲水管，使成孔直径达到300mm～350mm，保证管臂与井点管之间有一定空隙，以便于填充砂石。为了达到井点管抽水切断外围水进入基坑内部，井点管应埋设至粉质粘土或淤泥质粉质粘土上部，结合地质勘察报告与冲击的难易程度确保达到要求深度。
　　总管设在井点管外侧50cm处，铺前先挖沟槽，并将槽底整平，将配好的管子逐根放入沟内，在端头法兰穿上螺栓，垫上橡胶密封圈，然后拧紧法兰螺栓，总管端部，用法兰封牢。井点管埋设完毕后，应连接总管与抽水设备，接头要严密，并进行试抽水，检查有无漏气、淤塞、出水是否正常等异常情况。同时，现场需内存少量的粗砂，以防有死井而再次冲孔安装井点管。冲洗井点管实验，将直径15mm-30mm的胶管插入井点管底部进行注水清洗，直到流出清水为止。
　　（4）管路安装
　　井点总管铺好后，用吸水胶管将井点管与总管连接，并用8号铁丝绑牢，然后与抽水设备连通，接通电源，即可进行试抽水，检查有无漏气、淤塞情况，出水是否正常，主管路的流水坡度应尽可能地坡向射流真空泵。检查管路：检查集水管与井点管连接的胶管的各个接头在试抽水时是否有漏气现象。如有异常情况，应检修后方可使用。如压力表读数在0.15Mpa-0.20MPa，真空度在93.3kPa以上，表明各连接系统无问题，即可投入正常使用。
　　（5）井点降水施工
　　一套轻型井点管安装完毕后进行试抽水，井点使用时，应保持连续不断抽水，当试抽运转一切正常后，可以投入正常抽水作业。开机一周后形成地下降水漏斗，并趋向稳定。
　　抽水开始后，每天观测3次水位、水量，当水位达到设计降水深度并趋于稳定时，可每天观测1次，及时整理监测记录，绘制水量与时间、水位降深与时间过程曲线图，分析水位下降趋势，预测达到设计降水深度所需时间，如有不正常状况，根据观测记录，查明原因，调整措施，确保达到降水深度。
　　降水期间应对抽水设备和运行状况进行检查，发现问题及时处理，定期保养抽水设备，使抽水设备始终处在正常运行状况，避免抽水期间无准备的停抽。井点降水时，应对水位降低区域内的建筑物进行沉降观测，发现沉陷或水平位移过大时，应及时采取防护技术措施。
　　结语
　　人工降低地下水位常用井点降水方法，沿基坑四周或两侧埋入深于基坑的井点滤水管或管井，以总管连接抽水，使地下水位低于坑底，便于施工。但在实际工作中需要对具体工程的土工进行分析，通过基坑涌水量的计算，合理布置井点管，精心组织施工，方可确保安全、优质的完成工程施工任务，成功地解决施工中遇到的技术难题。
　　
　　
　　参考文献
　　1.吴志华，杨强，丁伟翠.某基坑降水的设计与施工.山西建筑.2009(7)
　　2.张小刚.浅析基坑降水.中国集体经济.2009(1)
　　3.安康.深井井点在深基坑降水的应用.科技信息.2009(3)
　　4.孙国辉.深基坑降水施工技术.黑龙江科技信息.2009(12)