在土方開挖過程中,當(dāng)開挖底面標(biāo)高低于地下水位的基坑(或溝槽)時,由于土的含水層被切斷,地下水會不斷滲入坑內(nèi)。地下水的存在,非但土方開挖困難,費工費時,邊坡易于塌方,而且會導(dǎo)致地基被水浸泡,擾動地基土,造成工程竣工后建筑物的不均勻沉降,使建筑物開裂或破壞。因此,基坑槽開挖施工中,應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)和地下水文情況,采取有效地降低地下水位措施,使基坑開挖和施工達(dá)到無水狀態(tài),以保證工程質(zhì)量和工程的順利進(jìn)行。
基坑、溝槽開挖時降低地下水位的方法很多,一般有設(shè)各種排水溝排水和用各種井點系統(tǒng)降低地下水位兩類方法,其中以設(shè)明(暗)溝、集水井排水為施工中應(yīng)用最為廣泛、簡單、經(jīng)濟(jì)的方法,各種井點主要應(yīng)用于大面積深基坑降水。
1.1.1. 集水坑排水法
一、排水方法
集水坑排水的特點是設(shè)置集水坑和排水溝,根據(jù)工程的不同特點具體有以下幾種方法:
1.明溝與集水井排水
2.分層明溝排水
3.深層明溝排水。
4.暗溝排水
5.利用工程設(shè)施排水
二、排水機具的選用
基坑排水廣泛采用動力水泵,一般有機動、電動、真空及虹吸泵等。選用水泵類型時,一般取水泵的排水量為基坑涌水量的1.5—2倍。當(dāng)基坑涌水量Q<20m3/h,可用隔膜式泵或潛水電泵;當(dāng)Q在20-60m3/h,可用隔膜式或離心式水泵,或潛水電泵;當(dāng)Q>60 m3/h,多用離心式水泵。隔膜式水泵排水量小,但可排除泥漿水,選擇時應(yīng)按水泵的技術(shù)性能選用。當(dāng)基坑涌水量很小,亦可采用人力提水桶、手搖泵或水龍車等將水排出。
1.1.2. 井點降水法
在地下水位以下的含水豐富的土層中開挖大面積基坑時,采用一般的明溝排水方法,常會遇到大量地下涌水,難以排干;當(dāng)遇粉、細(xì)砂層時,還會出現(xiàn)嚴(yán)重的翻漿、冒泥、流砂現(xiàn)象,不僅使基坑無法挖深,而且還會造成大量水土流失,使邊坡失穩(wěn)或附近地面出現(xiàn)塌陷,嚴(yán)重時還會影響鄰近建筑物的安全。當(dāng)遇有此種情況出現(xiàn),一般應(yīng)采用人工降低地下水位的方法施工。人工降低地下水位,常用的為各種井點排水方法,它是在基坑開挖前,沿開挖基坑的四周、或一側(cè)、二側(cè)埋設(shè)一定數(shù)量深于坑底的井點濾水管或管井,以總管連接或直接與抽水設(shè)備連接從中抽水,使地下水位降落到基坑底0.5—1.0m以下,以便在無水干燥的條件下開挖土方和進(jìn)行基礎(chǔ)施工,不但可避免大量涌水、冒泥、翻漿,而且在粉細(xì)砂、粉土地層中開挖基坑時,采用井點法降低地下水位,可防止流砂現(xiàn)象的發(fā)生;同時由于土中水分排除后,動水壓力減小或消除,大大提高了邊坡的穩(wěn)定性,邊坡可放陡,可減少土方開挖量;此外由于滲流向下,動水壓力加強重力,增加土顆粒間的壓力使坑底土層更為密實,改善了土的性質(zhì);而且,井點降水可大大改善施工操作條件,提高工效加快工程進(jìn)度。但井點降水設(shè)備一次性投資較高,運轉(zhuǎn)費用較大,施工中應(yīng)合理地布置和適當(dāng)?shù)匕才殴て冢詼p少作業(yè)時間,降低排水費用。
井點降水方法的種類有:單層輕型井點、多層輕型井點、噴射井點、電滲井點、管井井點、深井井點、無砂混凝土管井點以及小沉井井點等??筛鶕?jù)土的種類,透水層位置,厚度,土層的滲透系數(shù),水的補給源,井點布置形式,要求降水深度,鄰近建筑、管線情況,工程特點,場地及設(shè)備條件以及施工技術(shù)水平等情況,作出技術(shù)經(jīng)濟(jì)和節(jié)能比較后確定,選用一種或兩種,或井點與明排綜合使用。表1為各種井點適用的土層滲透系數(shù)和降水深度情況。可供選用參考。
表1各種井點的適用范圍
項次 |
井點類別 |
土層滲透系數(shù)(m/d) |
降低水位深度(m) |
1 |
單層輕型井點 |
0.5—50 |
3-6 |
2 |
多層輕型井點 |
0.5—50 |
6-12 |
3 |
噴射井點 |
0.1—2 |
8—20 |
4 |
電滲井點 |
<0.1 |
根據(jù)選用的井點確定 |
5 |
管井井點 |
20-200 |
3—5 |
6 |
探井井點 |
5-25 |
>15 |
注:無砂混凝土管井點、小沉井井點適用于土層滲透系數(shù)10-250m/d,降水深度5-10m。