關於基坑工程施工過程中地下水控制技術探討

道銘軒ii 發佈 2023-01-17T10:18:57.802909+00:00

基坑工程中的降低地下水亦稱地下水控制,即在基坑工程施工過程中,地下水要滿足支護結構和挖土施工的要求,並且不因地下水位的變化,對基坑周圍的環境和設施帶來危害。

前序

基坑工程中的降低地下水亦稱地下水控制,即在基坑工程施工過程中,地下水要滿足支護結構和挖土施工的要求,並且不因地下水位的變化,對基坑周圍的環境和設施帶來危害。

地下水控制方法選擇

在軟土地區基坑開挖深度超過3m,一般就要用井點降水。開挖深度淺時,亦可邊開挖邊用排水溝和集水井進行集水明排。地下水控制方法有多種,其適用條件大致如下表所示,選擇時根據土層情況、降水深度、周圍環境、支護結構種類等綜合考慮後優選。當因降水而危及基坑及周邊環境安全時,宜採用截水或回灌方法。

當基坑底為隔水層且層底作用有承壓水時,應進行坑底突涌驗算,必要時可採取水平封底隔滲或鑽孔減壓措施,保證坑底土層穩定。否則一旦發生突涌,將給施工帶來極大麻煩。

基坑湧水量計算

根據水井理論,水井分為潛水(無壓)完整井、潛水(無壓)非完整井、承壓完整井和承壓非完整井。這幾種井的湧水量計算公式不同。

1.均質含水層潛水完整井基坑湧水量計算

根據基坑是否鄰近水源,分別計算如下:

(1)基坑遠離地面水源時(圖1)


式中 Q——基坑湧水量;

K——土壤的滲透係數;

H——潛水含水層厚度;

S——基坑水位降深;

R——降水影響半徑;宜通過試驗或根據當地經驗確定,當基坑安全等級為二、三級時,對潛水含水層按下式計算:

對承壓含水層按下式計算:

k——土的滲透係數;

r0——基坑等效半徑;當基坑為圓形時,基坑等效半逕取圓半徑。當基坑非圓形時,對矩形基坑的等效半徑按下式計算:

r0=0.29(a+b)

式中 a、b——分別為基坑的長、短邊。

對不規則形狀的基坑,其等效半徑按下式計算:

式中 A——基坑面積。

(2)基坑近河岸

(3)基坑位於兩地表水體之間或位於補給區與排泄區之間時

(4)當基坑靠近隔水邊界時

(a)基坑遠離地面水源;(b)基坑近河岩;

(c)基坑位於兩地表水體之間;(d)基坑靠近隔水邊界

2.均質含水層潛水非完整井基坑湧水量計算

(1)基坑遠離地面水源

(2)基坑近河岸,含水層厚度不大時

式中 M——由含水層底板到濾頭有效工作部分中點的長度。

(3)基坑近河岸(含水層厚度很大時):

(a)基坑遠離地面水源;(b)基坑近河岸,含水層厚度不大;

(c)基坑近河岸,含水層厚度很大

3.均質含水層承壓水完整井基坑湧水量計算

(1)基坑遠離地面水源

式中 M——承壓含水層厚度。

(2)基坑近河岸

(3)基坑位於兩地表水體之間或位於補給區與排泄區之間

(a)基坑遠離地面水源;(b)基坑近河岸;(c)基坑位於兩地表水體之間

4.均質含水層承壓水非完整井基坑湧水量計算

5.均質含水層承壓-潛水非完整井基坑湧水量計算

集水明排法

在地下水位較高地區開挖基坑,會遇到地下水問題。如湧入基坑內的地下水不能及時排除,不但土方開挖困難,邊坡易於塌方,而且會使地基被水浸泡,擾動地基土,造成竣工後的建築物產生不均勻沉降。為此,在基坑開挖時要及時排除湧入的地下水。當基坑開挖深度不很大,基坑湧水量不大時,集水明排法是應用最廣泛,亦是最簡單、經濟的方法。

1.明溝、集水井排水

明溝、集水井排水多是在基坑的兩側或四周設置排水明溝,在基坑四角或每隔30~40m設置集水井,使基坑滲出的地下水通過排水明溝匯集於集水井內,然後用水泵將其排出基坑外

1-排水明溝;2-集水井;3-離心式水泵;

4-設備基礎或建築物基礎邊線;5-原地下水位線;6-降低後地下水位線

排水明溝宜布置在擬建建築基礎邊0.4m以外,溝邊緣離開邊坡坡腳應不小於0.3m。排水明溝的底面應比挖土面低0.3~0.4m。集水井底面應比溝底面低0.5m以上,並隨基坑的挖深而加深,以保持水流暢通。

溝、井的截面應根據排水量確定,基坑排水量V應滿足下列要求:V≥1.5Q

式中 Q——基坑總湧水量,按6-2-8-2節提供的方法計算。

明溝、集水井排水,視水量多少連續或間斷抽水,直至基礎施工完畢、回填土為止。

當基坑開挖的土層由多種土組成,中部夾有透水性能的砂類土,基坑側壁出現分層滲水時,可在基坑邊坡上按不同高程分層設置明溝和集水井構成明排水系統,分層阻截和排除上部土層中的地下水,避免上層地下水沖刷基坑下部邊坡造成塌方

1-底層排水溝;2-底層集水井;3-二層排水溝;

4-二層集水井;5-水泵;6-原地下水位線;7-降低後地下水位線

2.水泵選用

集水明排水是用水泵從集水井中排水,常用的水泵有潛水泵、離心式水泵和泥漿泵,其技術性能如表6-124、表6-125、表6-126和表6-127所示。排水所需水泵的功率按下式計算:

式中 K1——安全係數,一般取2;

Q——基坑湧水量(m3/d);

H——包括揚水、吸水及各種阻力造成的水頭損失在內的總高度(m);

η1——水泵效率,0.4~0.5;

η2——動力機械效率,0.75~0.85。

一般所選用水泵的排水量為基坑湧水量的1.5~2.0倍。

降水

降水即在基坑土方開挖之前,用真空(輕型)井點、噴射井點或管井深入含水層內,用不斷抽水方式使地下水位下降至坑底以下,同時使土體產生固結以方便土方開挖。

1.降水井(井點或管井)數量計算

式中 Q——基坑總湧水量;

q——設計單井出水量;

真空井點出水量可按36~60m3/d確定;

真空噴射井點出水量按表6-128確定;

管井的出水量q(m3/d)按下述經驗公式確定:

rs——過濾器半徑(m);

l——過濾器進水部分長度(m);

k——含水層的滲透係數(m/d)。

2.過濾器長度

真空井點和噴射井點的過濾器長度,不宜小於含水層厚度的1/3。管井過濾器長度宜與含水層厚度一致。

群井抽水時,各井點單井過濾器進水部分長度應符合下述條件:y0>l

式中 y0——單井井管進水長度,按下式計算:

(1)潛水完整井

式中 r0——基坑等效半徑;

rw——管井半徑;

H——潛水含水層厚度;

R0——基坑等效半徑與降水影響半徑之和

R0=r0+R

R——降水井影響半徑。

(2)承壓完整井

式中 H'——承壓水位至該承壓含水層底板的距離;

M——承壓含水層厚度。

當濾管工作部分長度小於2/3含水層厚度時,應採用非完整井公式計算。若不滿足上式條件,應調整井點數量和井點間距,再進行驗算。當井距足夠小仍不能滿足要求時,應考慮基坑內布井。

(3)基坑中心點水位降低深度計算

1)塊狀基坑降水深度計算

①潛水完整井穩定流時:

②承壓完整井穩定流時:

式中 S——基坑中心處地下水位降低深度;

r1、r2……rn——各井距基坑中心或井點中心處的距離。

2)對非完整井或非穩定流,應根據具體情況採用相應的計算方法。

3)當計算出的降深不能滿足降水設計要求時,應重新調整井數、布井方式。

3.井點結構和施工的技術要求

(1)一般要求

1)基坑降水宜編制降水施工組織設計,其主要內容為:井點降水方法;井點管長度、構造和數量;降水設備的型號和數量;井點系統布置圖;井孔施工方法及設備;質量和安全技術措施;降水對周圍環境影響的估計及預防措施等。

2)降水設備的管道、部件和附件等,在組裝前必須經過檢查和清洗。濾管在運輸、裝卸和堆放時應防止損壞濾網。

3)井孔應垂直,孔徑上下一致。井點管應居於井孔中心,濾管不得緊靠井孔壁或插入淤泥中。

4)井孔採用濕法施工時,沖孔所需的水流壓力如表6-129所示。在填灌砂濾料前應把孔內泥漿稀釋,待含泥量小於5%時才可灌砂。砂濾料填灌高度應符合各種井點的要求。

5)井點管安裝完畢應進行試抽,全面檢查管路接頭、出水狀況和機械運轉情況。一般開始出水混濁,經一定時間後出水應逐漸變清,對長期出水混濁的井點應予以停閉或更換。

6)降水施工完畢,根據結構施工情況和土方回填進度,陸續關閉和逐根拔出井點管。土中所留孔洞應立即用砂土填實。

7)如基坑坑底進行壓密注漿加固時,要待注漿初凝後再進行降水施工。

(2)真空井點結構和施工技術要求

1)機具設備

真空井點系統由井點管(管下端有濾管)、連接管、集水總管和抽水設備等組成。

①井點管

井點管為直徑38~110mm的鋼管,長度5~7m,管下端配有濾管和管尖。濾管直徑與井點管相同,管壁上滲水孔直徑為12~18mm,呈梅花狀排列,孔隙率應大於15%;管壁外應設兩層濾網,內層濾網宜採用30~80目的金屬網或尼龍網,外層濾網宜採用3-10目的金屬網或尼龍網;管壁與濾網間應採用金屬絲繞成螺旋形隔開,濾網外面應再繞一層粗金屬絲。

濾管下端裝一個錐形鑄鐵頭。井點管上端用彎管與總管相連。

②連接管與集水總管

連接管常用透明塑料管。集水總管一般用直徑75~110mm的鋼管分節連接,每節長4m,每隔0.8~1.6m設一個連接井點管的接頭。

③抽水設備

根據抽水機組的不同,真空井點分為真空泵真空井點、射流泵真空井點和隔膜泵真空井點,常用者為前兩種。

真空泵真空井點由真空泵、離心式水泥、水氣分離器等組成,有定型產品供應。這種真空井點真空度高(67~80kPa),帶動井點數多,降水深度較大(5.5~6.0m);但設備複雜,維修管理困難,耗電多,適用於較大的工程降水。

1-井點管;2-彎聯管;3-集水總管;4-過濾箱;5-過濾網;6-水氣分離器;

7-浮筒;8-擋水布;9-閥門;10-真空表;11-水位計;12-副水氣分離器;

13-真空泵;14-離心泵;15-壓力箱;16-出水管;17-冷卻泵;18-冷卻水管;

19-冷卻水箱;20-壓力表;21-真空調節閥

射流泵真空井點設備由離心水泵、射流器(射流泵)、水箱等組成,如圖6-176所示,配套設備,系由高壓水泵供給工作水,經射流泵後產生真空,引射地下水流;設備構造簡單,易於加工製造,操作維修方便,耗能少,應用日益廣泛。

(a)工作簡圖;(b)射流器構造

1-離心泵;2-射流器;3-進水管;4-集水總管;5-井點管;6-循環水箱;

7-隔板;8-泄水口;9-真空表;10-壓力表;11-噴嘴;12-喉管

2)井點布置

井點布置應根據基坑平面形狀與大小、地質和水文情況、工程性質、降水深度等而定。當基坑(槽)寬度小於6m,且降水深度不超過6m時,可採用單排井點,布置在地下水上游一側(圖6-177);當基坑(槽)寬度大於6m,或土質不良,滲透係數較大時,宜採用雙排井點,布置在基坑(槽)的兩側,當基坑面積較大時,宜採用環形井點(圖6-178);挖土運輸設備出入道可不封閉,間距可達4m,一般留在地下水下遊方向。井點管距坑壁不應小於1.0~1.5m,距離太小,易漏氣。井點間距一般為0.8~1.6m。集水總管標高宜儘量接近地下水位線並沿抽水水流方向有0.25%~0.5%的上仰坡度,水泵軸心與總管齊平。井點管的入土深度應根據降水深度及儲水層所有位置決定,但必須將濾水管埋入含水層內,並且比挖基坑(溝、槽)底深0.9~1.2m,井點管的埋置深度亦可按下式計算;

註:每套設備帶9m長井點25~30根,間距1.6m,總長180m,降水深5~9m。

1-井點管;2-集水總管;3-抽水設備;4-基坑;5-原地下水位線;6-降低後地下水位線;H-井點管長度;H1-井點埋設面至基礎底面的距離;h-降低後地下水位至基坑底面的安全距離,一般取0.5~1.0m;L-井點管中心至基坑外邊的水平距離;l-濾管長度;B-開挖基坑上口寬度

1-井點;2-集水總管;3-彎聯管;4-抽水設備;5-基坑;6-填粘土;7-原地下水位線;8-降低後地下水位線;H-井點管埋置深度;H1-井點管埋設面至基底面的距離;h-降低後地下水位至基坑底面的安全距離,一般取0.5~1.0m;L-井點管中心至基坑中心的水平距離;l-濾管長度

H≥H1+h+iL+l

式中 H——井點管的埋置深度(m);

H1——井點管埋設面至基坑底面的距離(m);

h——基坑中央最深挖掘面至降水曲線最高點的安全距離(m),一般為0.5~1.0m,人工開挖取下限,機械開挖取上限;

L——井點管中心至基坑中心的短邊距離(m);

i——降水曲線坡度,與土層滲透係數、地下水流量等因素有關,根據揚水試驗和工程實測確定。對環狀或雙排井點可取1/10~1/15;對單排線狀井點可取1/4;環狀降水取1/8~1/10;

l——濾管長度(m)。

井點露出地面高度,一般取0.2~0.3m。

H計算出後,為安全計,一般再增加1/2濾管長度。井點管的濾水管不宜埋入滲透係數極小的土層。在特殊情況下,當基坑底面處在滲透係數很小的土層時,水位可降到基坑底面以上標高最低的一層,滲透係數較大的土層底面。

一套抽水設備的總管長度一般不大於100~120m。當主管過長時,可採用多套抽水設備;井點系統可以分段,各段長度應大致相等,宜在拐角處分段,以減少彎頭數量,提高抽吸能力;分段宜設閥門,以免管內水流紊亂,影響降水效果。

真空泵由於考慮水頭損失,一般降低地下水深度只有5.5~6m。當一級輕型井點不能滿足降水深度要求時,可採用明溝排水與井點相結合的方法,將總管安裝在原有地下水位線以下,或採用二級井點排水(降水深度可達7~10m),即先挖去第一級井點排乾的土,然後再在坑內布置埋設第二級井點,以增加降水深度。抽水設備宜布置在地下水的上游,並設在總管的中部。

3)井點管的埋設

井點管的埋設可用射水法、鑽孔法和沖孔法成孔,井孔直徑不宜大於300mm,孔深宜比濾管底深0.5~1.0m。在井管與孔壁間及時用潔淨中粗砂填灌密實均勻。投入濾料數量應大於計算值的85%,在地面以下1m範圍內用粘土封孔;

4)井點使用

井點使用前應進行試抽水,確認無漏水、漏氣等異常現象後,應保證連續不斷抽水。應備用雙電源,以防斷電。一般抽水3~5d後水位降落漏斗漸趨穩定。出水規律一般是「先大後小、先渾後清」。

在抽水過程中,應定時觀測水量、水位、真空度,並應使真空泵保持在55kPa以上。

(3)噴射井點的結構及施工技術要求

1)工作原理與井點布置

噴射井點作用深層降水,其一層井點可把地下水位降低8~20m。其工作原理如下圖所示。噴射井點的主要工作部件是噴射井管內管底端的揚水裝置——噴嘴的混合室(見下圖);當噴射井點工作時,由地面高壓離心水泵供應的高壓工作水,經過內外管之間的環形空間直達底端,在此處高壓工作水由特製內管的兩側進水孔進入至噴嘴噴出,在噴嘴處由於過水斷面突然收縮變小,使工作水流具有極高的流速(30~60m/s),在噴口附近造成負壓(形成真空),因而將地下水經濾管吸入,吸入的地下水在混合室與工作水混合,然後進入擴散室,水流從動能逐漸轉變為位能,即水流的流速相對變小,而水流壓力相對增大,把地下水連同工作水一起揚升出地面,經排水管道系統排至集水池或水箱,由此再用排水泵排出。

(a)噴射井點設備簡圖;(b)噴射井點平面布置圖

1-噴射井管;2-濾管;3-供水總管;4-排水總管;

5-高壓離心水泵;6-水池;7-排水泵;8-壓力表

1-擴散室;2-混合室;3-噴嘴;4-噴射井點外管;5-噴射井點內管;L1-噴射井點內管底端兩側進水孔高度;L2-噴嘴頸縮部分長度;L3-噴嘴圓柱部分長度;L4-噴嘴口至混合室距離;L5-混合室長度;L6-擴散室長度;d1-噴嘴直徑;d2-混合室直徑;d3-噴射井點內管直徑;d4-噴射井點外管直徑;Q2-工作水加吸入水的流量(Q2=Q1+Q0);P2-混合室末端揚升壓力(MPa);F1-噴嘴斷面積;F2-混合室斷面積;F3-噴射井點內管斷面積;v1-工作水從噴嘴噴出時的流速;v2-工作水與吸入水在混合室的流速;v3-工作水與吸入水排出時的流速

2)井點管與其布置

井點管的外管直徑宜為73~108mm,內管直徑宜為50~73mm,濾管直徑為89~127mm。井孔直徑不宜大於600mm,孔深應比濾管底深1m以上。濾管的構造與真空井點相同。揚水裝置(噴射器)的混合室直徑可取14mm,噴嘴直徑可取6.5mm,工作水箱不應小於10m3。井點使用時,水泵的起動泵壓不宜大於0.3MPa。正常工作水壓為0.25P0(揚水高度)。

井點管與孔壁之間填灌濾料(粗砂)。孔口到填灌濾料之間用粘土封填,封填高度為0.5~1.0mm。

常用的井點間距為2~3m。每套噴射井點的井點數不宜超過30根。總管直徑宜為150mm,總長不宜超過60m。每套井點應配備相應的水泵和進、回水總管。如果由多套井點組成環圈布置,各套進水總管宜用閥門隔開,自成系統。

每根噴射井點管埋設完畢,必須及時進行單井試抽,排出的渾濁水不得回入循環管路系統,試抽時間要持續到水由渾濁變清為止。噴射井點系統安裝完畢,亦需進行試抽,不應有漏氣或翻砂冒水現象。工作水應保持清潔,在降水過程中應視水質渾濁程度及時更換。

(4)管井的結構及技術要求

管井由濾水井管、吸水管和抽水機械等組成。管井設備較為簡單,排水量大,降水較深,水泵設在地面,易於維護。適於滲透係數較大,地下水豐富的土層、砂層。但管井屬於重力排水範疇,吸程高度受到一定限制,要求滲透係數較大(1~200m/d)。

1-濾水井管;2-φ14mm鋼筋焊接骨架;3-6mm×30mm鐵環@250mm;4-10號鐵絲墊筋@250mm焊於管骨架上,外包孔眼1~2mm鐵絲網;5-沉砂管;6-木塞;7-吸水管;8-φ100~200mm鋼管;9-鑽孔;10-夯填粘土;11-填充砂礫;12-抽水設備

1)井點構造與設備

①濾水井管

下部濾水井管過濾部分用鋼筋焊接骨架,外包孔眼為1~2mm濾網,長2~3m,上部井管部分用直徑200mm以上的鋼管、塑料管或混凝土管。

②吸水管

用直徑50~100mm的鋼管或膠皮管,插入濾水井管內,其底端應沉到管井吸水時的最低水位以下,並裝逆止閥,上端裝設帶法蘭盤的短鋼管一節。

③水泵

採用BA型或B型,流量10~25m3/h離心式水泵。每個井管裝置一台,當水泵排水量大於單孔濾水井湧水量數量時,可另加設集水總管將相鄰的相應數量的吸水管連成一體,共用一台水泵。

2)管井的布置

沿基坑外圍四周呈環形布置或沿基坑(或溝槽)兩側或單側呈直線形布置,井中心距基坑(槽)邊緣的距離,依據所用鑽機的鑽孔方法而定,當用衝擊鑽時為0.5~1.5m;當用鑽孔法成孔時不小於3m。管井埋設的深度和距離,根據需降水面積和深度及含水層的滲透係數等而定,最大埋深可達10m,間距10~15m。

3)管井埋設

管井埋設可採用泥漿護壁衝擊鑽成孔或泥漿護壁鑽孔方法成孔。鑽孔底部應比濾水井管深200mm以上。井管下沉前應進行清洗濾井,沖除沉渣,可灌入稀泥漿用吸水泵抽出置換或用空壓機洗井法,將泥渣清出井外,並保持濾網的暢通,然後下管。濾水井管應置於孔中心,下端用圓木堵塞管口,井管與孔壁之間用3~15mm礫石填充作過濾層,地面下0.5m內用粘土填充夯實。

水泵的設置標高根據要求的降水深度和所選用的水泵最大真空吸水高度而定,當吸程不夠時,可將水泵設在基坑內。

4)管井的使用

管井使用時,應經試抽水,檢查出水是否正常,有無淤塞等現象。抽水過程中應經常對抽水設備的電動機、傳動機械、電流、電壓等進行檢查,並對井內水位下降和流量進行觀測和記錄。井管使用完畢,井管可用倒鏈、或卷揚機將井管徐徐拔出,將濾水井管洗去泥砂後儲存備用,所留孔洞用砂礫填實,上部50cm深用粘性土填充夯實。

(5)深井井點

深井井點降水是在深基坑的周圍埋置深於基底的井管,通過設置在井管內的潛水泵將地下水抽出,使地下水位低於坑底。該法具有排水量大,降水深(>15m);井距大,對平面布置的干擾小;不受土層限制;井點製作、降水設備及操作工藝、維護均較簡單,施工速度快;井點管可以整根拔出重複使用等優點;但一次性投資大,成孔質量要求嚴格。適於滲透係數較大(10~250m/d),土質為砂類土,地下水豐富,降水深,面積大,時間長的情況,降水深可達50m以內。

1)井點系統設備

由深井井管和潛水泵等組成

(a)鋼管深井井點;(b)無砂混凝土管深井井點

1-井孔;2-井口(粘土封口);3-φ300~375mm井管;4-潛水電泵;5-過濾段(內填碎石);6-濾網;7-導向段;8-開孔底板(下鋪濾網);9-φ50mm出水管;10-電纜;11-小礫石或中粗砂;12-中粗砂;13-φ50~75mm出水總管;14-20mm厚鋼板井蓋

①井管

井管由濾水管、吸水管和沉砂管三部分組成。可用鋼管、塑料管或混凝土管制成,管徑一般為300mm,內徑宜大於潛水泵外徑50mm。

a.濾水管

在降水過程中,含水層中的水通過該管濾網將土、砂過濾在網外,使地下清水流入管內。濾水管長度取決於含水層厚度、透水層的滲透速度和降水的快慢,一般為3~9m。通常在鋼管上分三段軸條(或開孔),在軸條(或開孔)後的管壁上焊φ6mm墊筋,與管壁點焊,在墊筋外螺旋形纏繞12號鐵絲(間距1mm),與墊筋用錫焊焊牢,或外包10孔/cm2和14孔/cm2鍍鋅鐵絲網兩層或尼龍網。

1-鋼管;2-軸條後孔;3-φ6mm墊筋;4-纏繞12號鐵絲與鋼筋錫焊焊牢

當土質較好,深度在15m內,亦可採用外徑380~600mm、壁厚50~60mm、長1.2~1.5m的無砂混凝土管作濾水管,或在外再包棕樹皮二層作濾網。

b.吸水管連接濾水管,起擋土、貯水作用,採用與濾水管同直徑的實鋼管制成。

c.沉砂管在降水過程中,起砂粒的沉澱作用,一般採用與濾水管同直徑的鋼管,下端用鋼板封底。

②水泵

常用長軸深井泵(見下表)或潛水泵。每井一台,並帶吸水鑄鐵管或膠管,配上一個控制井內水位的自動開關,在井口安裝75mm閥門以便調節流量的大小,閥門用夾板固定。每個基坑井點群應有2台備用泵。

③集水井

用φ325~500mm鋼管或混凝土管,並設3‰的坡度,與附近下水道接通。

2)深井布置

深井井點一般沿工程基坑周圍離邊坡上緣0.5~1.5m呈環形布置;當基坑寬度較窄,亦可在一側呈直線形布置;當為面積不大的獨立的深基坑,亦可採取點式布置。井點宜深入到透水層6~9m,通常還應比所需降水的深度深6~8m,間距一般相當於埋深,由10~30m。

註:SD、JLB2(深井泵專用三相異步電動機)型的軸功率單位為kW。

3)深井施工

成孔方法可衝擊鑽孔、迴轉鑽孔、潛水鑽或水沖成孔。孔徑應比井管直徑大300mm,成孔後立即安裝井管。井管安放前應清孔,井管應垂直,過濾部分放在含水層範圍內。井管與土壁間填充粒徑大於濾網孔徑的砂濾料。井口下1m左右用粘土封口。

在深井內安放水泵前應清洗濾井,沖洗沉渣。安放潛水泵時,電纜等應絕緣可靠,並設保護開關控制。抽水系統安裝後應進行試抽。

4)真空深井井點

真空深井井點是近年來上海等軟土地基地區深基坑施工應用較多的一種深層降水設備,主要適應土壤滲透係數較小情況下的深層降水,能達到預期的效果。

真空深井井點即在深井井點系統上增設真空泵抽氣集水系統。所以它除去遵守深井井點的施工要點外,還需再增加下述幾點:

①真空深井井點系統分別用真空泵抽氣集水和長軸深井泵或井用潛水泵排水。井管除濾管外應嚴密封閉以保持真空度,並與真空泵吸氣管相連。吸氣管路和各個接頭均應不漏氣。

②孔徑一般為650mm,井管外徑一般為273mm。孔口在地面以下1.5m的一段用粘土夯實。單井出水口與總出水管的連接管路中,應裝置單向閥。

③真空深井井點的有效降水面積,在有隔水支護結構的基坑內降水,每個井點的有效降水面積約為250m2。由於挖土後井點管的懸空長度較長,在有內支撐的基坑內布置井點管時,宜使其儘可能靠近內支撐。在進行基坑挖土時,要設法保護井點管,避免挖土時損壞。

4.防止或減少降水影響周圍環境的技術措施

在降水過程中,由於會隨水流帶出部分細微土粒,再加上降水后土體的含水量降低,使土壤產生固結,因而會引起周圍地面的沉降,在建築物密集地區進行降水施工,如因長時間降水引起過大的地面沉降,會帶來較嚴重的後果,在軟土地區曾發生過不少事故例子。

為防止或減少降水對周圍環境的影響,避免產生過大的地面沉降,可採取下列一些技術措施:

(1)採用回灌技術:降水對周圍環境的影響,是由於土壤內地下水流失造成的。回灌技術即在降水井點和要保護的建(構)築物之間打設一排井點,在降水井點抽水的同時,通過回灌井點向土層內灌入一定數量的水(即降水井點抽出的水),形成一道隔水帷幕,從而阻止或減少回灌井點外側被保護的建(構)築物地下的地下水流失,使地下水位基本保持不變,這樣就不會因降水使地基自重應力增加而引起地面沉降。

回灌井點可採用一般真空井點降水的設備和技術,僅增加回灌水箱、閘閥和水錶等少量設備,一般施工單位皆易掌握。

採用回灌井點時,回灌井點與降水井點的距離不宜小於6m。回灌井點的間距應根據降水井點的間距和被保護建(構)築物的平面位置確定。

回灌井點宜進入穩定降水曲面下1m,且位於滲透性較好的土層中。回灌井點濾管的長度應大於降水井點濾管的長度。

回灌水量可通過水位觀測孔中水位變化進行控制和調節,通過回灌宜不超過原水位標高。回灌水箱的高度,可根據灌入水量決定。回灌水宜用清水。實際施工時應協調控制降水井點與回灌井點。

許多工程實例證明,用回灌井點回灌水能產生與降水井點相反的地下水降落漏斗,能有效地阻止被保護建(構)築物下的地下水流失,防止產生有害的地面沉降。

回灌水量要適當,過小無效,過大會從邊坡或鋼板樁縫隙流入基坑。

(2)採用砂溝、砂井回灌:在降水井點與被保護建(構)築物之間設置砂井作為回灌井,沿砂井布置一道砂溝,將降水井點抽出的水,適時、適量排入砂溝、再經砂井回灌到地下,實踐證明亦能收到良好效果。

回灌砂井的灌砂量,應取井孔體積的95%,填料宜採用含泥量不大於3%、不均勻係數在3~5之間的純淨中粗砂。

(3)使降水速度減緩:在砂質粉土中降水影響範圍可達80m以上,降水曲線較平緩,為此可將井點管加長,減緩降水速度,防止產生過大的沉降。亦可在井點系統降水過程中,調小離心泵閥,減緩抽水速度。還可在鄰近被保護建(構)築物一側,將井點管間距加大,需要時甚至暫停抽水。

為防止抽水過程中將細微土粒帶出,可根據土的粒徑選擇濾網。另外確保井點管周圍砂濾層的厚度和施工質量,亦能有效防止降水引起的地面沉降。

在基坑內部降水,掌握好濾管的埋設深度,如支護結構有可靠的隔水性能一方面能疏干土壤、降低地下水位,便於挖土施工,另一方面又不使降水影響到基坑外面,造成基坑周圍產生沉降。上海等地在深基坑工程中降水,採用該方案取得較好效果。

截水

截水即利用截水帷幕切斷基坑外的地下水流入基坑內部。

截水帷幕的厚度應滿足基坑防滲要求,截水帷幕的滲透係數宜小於1.0×10-6cm/s。

落底式豎向截水帷幕,應插入不透水層,其插入深度按下式計算:

l=0.2hw-0.5b (6-151)

式中 l——帷幕插入不透水層的深度;

hw——作用水頭;

b——帷幕寬度。

當地下含水層滲透性較強、厚度較大時,可採用懸掛式豎向截水與坑內井點降水相結合或採用懸掛式豎向截水與水平封底相結合的方案。

截水帷幕目前常用注漿、旋噴法、深層攪拌水泥土樁擋牆等。

降水與排水施工質量檢驗標準

關鍵字: