水利工程基坑排水施工技術

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1引言

隨著社會的發展與進步，人們對關乎自己生命財產安全的水利工程建設質量的要求也越來越高，基坑排水施工質量對整個水利工程的質量起著重大作用。良好的施工排水有助于減少開挖的工程量，還可以提高土基的承載能力。如果施工排水處理不當，很可能導致整個水利工程的地基不穩定。因此，保證水利工程中基坑排水施工質量是必要的。

2基坑排水施工方案的確定

確定采取何種坑基排水施工方案，應綜合當地的地質環境、水文環境來考慮。根據當地往年的降水量，地質條件，水文情況設計出合適的方案。絕對不能僅依靠其他工程的施工經驗來施工，否則后果不堪設想。例如：在富蘊吐爾洪工程基坑排水中，由于該地區以砂礫石地層為主，采用明溝排水效果會很好；在尉犁縣阿恰樞紐工程中，因當地以砂土地層為主，適合采用井點排水。在基坑排水的施工中還要充分考慮坑基范圍內的地下水、雨水、圍堰滲水這些因素。由于江河湖泊的沿岸地質和地下水位在不同的時期會出現變化，所以在確定基坑排水施工方案時要保證一定的安全系數。還要針對可能出現的各種問題事先提出解決方案，以保證整個水利工程的質量。

3基坑降水方案設計

3.1降深要求

在基坑開挖過程中，需要將填土層挖穿，從而進入強透水性的砂層。基坑開挖中會出現較大的涌水，如果發生涌水和流砂，就會給基坑開挖造成危險，影響坑壁結構的穩定。因此，需要采取措施避免發生涌水和流砂，以確保基坑開挖的安全性，穩定坑壁結構。在設計降水時，應該充分考慮基坑降水和基坑支護的施工降水，一定要確保在基坑開挖中地下水位降到基礎樁承臺底50cm以下，而且基坑的降深也要低于開挖基底50cm以上。

3.2降水方案

從我國目前的降水方案來看，明溝降排水法和管井井點降水法在基坑降水中比較常用。基坑明溝降排水比較適用于土層比較密實，降水深度不大，基坑較淺和坑壁比較穩定的降水工程。管井井點降水排水量大，比較適用于地下水豐富的土層和砂層，降水深度大，利用明溝排水容易造成流砂的地區的降水工程，管井井點降水法常與明溝降排水法綜合使用。因此，在確定降水方案時要充分考慮當地的地質條件和降水深度，保證降水方案的安全可靠、經濟合理。

4排水施工

4.1明溝排水施工

使用明溝排水施工過程中，設置排水溝時，應充分考慮施工期間的降雨匯水、施工中的積聚余水、基面泉水、基面滲水、基坑滲水。在排水溝設置中要結合基坑的來水量、基坑的地形與地質、基坑大小范圍、基坑開挖深度等一系列數據資料綜合分析。最好能利用原有的地形優勢進行自然排水，對于未排完的余水通過排水溝流入人工排水井，用水泵排干凈。基坑的排水過程中，一有機會就要將基坑中的積水快速地排出，以保證基坑能在時間范圍內達到固結干燥的要求。這樣有利于基坑中的具體情況被施工人員快而準確地了解和掌握，方便施工人員的后續施工，也有利于為整個水利工程施工打好基礎。由于不同地區的地質、地形和水文環境的不同，水利工程基坑情況也不同。根據基坑的實際狀況，排水溝的布置方法因地而異。主要有三種：

（1）如果當地地質比較差，地下水的水位比較高，基坑開挖的深度和范圍也比較大，基坑的滲水量大。面對這種復雜的基坑情況，一般在設置排水溝時，會根據當地地形的等高線的位置來設置，沿著等高線進行分層次地設置排水溝，每層排水溝會將水引流入相對應的集水井中，然后利用水泵將水排干凈。

（2）如果當地的原有地形具有自己排水的優勢，一般會在基坑的周圍設置排水溝，將余水引流入集水井，然后利用水泵將余水排干凈。

（3）如果當地地質較好，地下水位較低，基坑的滲水量較小，基坑開挖的深度和范圍也比較小，一般會在基坑周圍自上而下根據需要開挖幾條縱向和橫向排水溝，這樣有利于水從高向低排入集水井，然后利用水泵將水排干凈。

4.2粉土和粉砂基礎降低地下水施工

通常情況下，粉土和粉砂基礎位于地下水位較高的地方。在進行基坑基礎開挖過程中，由于地下水的水位高，導致基坑的滲水作用強，容易造成流砂、管涌事件的發生，這就給基坑排水施工造成了困難。因此，在粉土和粉砂基礎上進行基坑排水施工，就必須降低地下水的水位。在基坑排水工程中，可以改善技術，或者在基坑四周設置井管排水系統，傳統的用鋪墊砂礫來增加反濾層以防止流砂和管涌發生的辦法是不可取的，因為它會增加工程量和成本。例如，我國在濱海地區修建涵閘時，施工人員從基坑排水施工技術方面入手，通過沉井加水力沖填的方法為施工降低排水造成的困難系數；或通過在基坑四周設置井管排水系統的方法來降低地下水位，這兩種方法均取得了較好的效果。

4.3井管施工

在水利工程基坑排水施工中，利用井管施工技術，一般需要鉆井器械和水沖沉井工具如大鍋錐來造孔。根據井管的外徑來確定造孔的直徑，如果井管的外徑是45cm～55cm時，那么大鍋錐造孔的直徑就必須是75cm～85cm。在造孔中可能會出現井壁塌陷，為了防止井壁坍塌，利用1.1～1.2比重的泥漿進行固壁處理是一個行之有效的方法。從開始造孔到完成造孔中施工的，都要保證孔中的泥漿比地下水的水位高但是要比井管管口低50cm左右。當鉆孔的深度達到要求時，需要下放井管。首先將放普通型的混凝土底管下放，然后將無砂性質的混凝土管下放，要將透水性高、質量高的井管下放在下部，將質量一般、透水性一般的放在上部。完成井管下放后，將黃沙、碎石、細礫石填充在井管底部，厚度最好為50cm，對于井管與鉆孔之間的空隙部分，用粗砂與細礫石回填充。

5開挖排水溝、集水井或井管施工需注意的問題

5.1排水溝

排水溝的設置要建立在盡量不干擾施工的基礎上，為了更好地排水，排水溝需要一定的坡度，排水溝的斷面設置要滿足滲水量和縱坡的要求。為了滿足排水需要，在可以允許的方位內盡可能的近基坑開挖范圍適當擴大。

5.2集水井

集水井的大小需要根據水泵在一定時間內抽取的出水量來確定，集水井的直徑需要根據水利工程的施工規模來確定，還有集水井的深度也要根據水泵的工作深度來設計，以保證水泵能將集水井中的積水排干凈。

5.3井管施工

在井管施工中，濾水管容易出現偏移，因此需要在濾水管位置安置扶正器以確保濾水管保持居中的位置，保證濾水管正常工作。

6工程實例分析

以京山縣高關水庫樞紐工程為例，該工程處于大富水河上游，地下水水位高3.62m，基坑深度為6.78m，根據資料顯示，該地3m以上的是后填土壤，3m以下的是粉砂層。為了工程的安全施工，決定利用通過人工降低地下水水位，運用管井井點降水法進行降水。在基坑周圍設置6口集水井，利用直徑為兩英寸的水泵進行抽水，力求將地下水水位控制在-1.40m以下。根據綜合分析計算得出集水井的深度需要14m，每口集水井的出水量每秒是23m3,降水的深度達到5m以上，才能夠保證工程的正常工作。在集水井等設置好后，需要進行試抽水，以檢查工程的效果。先抽水5天，達到標準后，用相關機械開挖，等挖到了設計標準后，還沒有出現滲水的狀況，說明此前期工程滿足了需求，可以進行后面的泵室鋼筋混凝土施工。此工程采用管井井點降水法就是根據當地的實際情況出發，充分考慮了當地的地形，地下水水位、土質、基坑深度、降水深度等影響深度。

7結語

水利工程基坑排水施工受到地形、地質情況與水文環境的制約。因此，在基坑排水施工中，要充分考慮各種影響因素，結合各種有力數據和資料，選取最適合的坑基排水方案，切不可根據以往的工作經驗生搬硬套，要結合實際情況，來確定是采用明溝排水法還是采用管井井點降水法，還是綜合兩種方法進行施工。在采用明溝排水施工中，也要根據當地的地形、地質等實際情況，采取最恰當的排水溝設置方法。在施工過程前，還要充分考慮到開挖排水溝、集水井或井管施工中需注意的問題與可能遇到的困難，以制定適當的應急措施，以保證整個水利工程施工的順利完成與施工質量，促進國家經濟的發展與保障人民群眾的生命財產安全。

作者：王曉艷 單位：江西贛撫平原水利工程管理局