建筑基坑降水设计方法及影响因素研究

2015-08-05 223 0

  基坑降水是建筑工程施工的过程中的老话题,然而由于施工现场水文地质、工程地质和环境条件复杂,降水方案优化和排水工程建设质量控制尤为重要,对工程实践中常没有掌握足够的工程地质和水文地质条件和降雨过程中引起的岩石和土壤力学平衡变化如潜蚀、突涌,坑底隆起等不能预测结果和工程事故案例。
 
  一、基坑的降水作用
 
  1、有利于机械化施工
 
  可以有效的阻止基底以及基坑坡面的渗水问题,可以使基坑在开挖的过程中始终保持干燥的状态,从而可以有利于机械化的施工。
 
  2、增加基底以及边坡的稳定性
 
  可以增加基坑底板的稳定性以及基坑边坡的稳定性,从而有效的防止基底土层的流失或者边坡上土层的流失。这样是因为基坑在开挖到地下水的时候,周围的地下水向坑内进行渗透,从而产生了一定的渗透力,产生成对基底以及边坡的不利因素。降低基坑周围的地下水位到开挖面以下的时候,不仅能够保持基底干燥的状态,而且还能消除渗透力相关影响,从而防止流沙现象的产生,有效的增加了基底以及边坡的稳定性。
 
  3、增加土体的有效应力保护周围环境
 
  可以有效的减少土体的含量增加物理力学的性能指标,减少了支护体系发生的变形,提高了土体固节的强度,增加土中的有效应力,然而对于放坡开挖来说,可以提高边坡的稳定性;针对支护开挖来说,可以增加被动地区的土抗力,从而减少了主动区的土体的侧压力,可以有效的提高支护体系的强度以及稳定点,避免和减少支护体系的变形。降低地下水位减少土体含量,可以提高土体固结的成都,减少土中空隙水的压力,增加土中的有效应力。同时还可以保护降水基坑周围的环境,例如可以保护周边地下管道以及周边建筑物等的安全。
 
  二、基坑降水技术中的方法
 
  1、明沟排水法
 
  明沟排水又可以称为表面排水,它是根据设置在基坑内外的一些明沟、抽水设备以及集水井等把地下水排走,从而可以有效的保证基坑可以长期的处于一个干燥的状态。这种施工方法因为设备简单、施工方便、管理维护容易以及工程的费用比较低等优势,该方法常常被用于一些地下水量不是很大的工程中,或者那些地形有利于直接排走的工程。该方法适用于那些基坑不是很深、地下水位高出基坑地面不多,而且坑壁的土层不易产生流沙、管涌或者坍塌的情况。明沟排水法要在基坑的四个角或者每隔30m设置水井,可以使基坑内渗出的地下水通过排水明沟汇聚到集水井之内,然后再通过水泵将渗透下来的地下水排除基坑之外。当基坑开挖的土层由多种土壤组成,中间部分夹有透水性能的砂类土或者在基坑的侧壁出现分水层渗水的时候,可以在基坑边坡上按照不同的高程进行分层设置明沟和集水井,分层的阻截和排除上部土层中的地下水,从而避免上层地下水冲刷基坑下部边坡而造成的塌方事故。
 
  2、轻型井点降水法
 
  轻型井点降水法是可以在基坑周围竖向的地方埋设一些滤水管,并且使真空泵在镜中抽水,随着水被抽出从而井中会形成负压,从而使土体中产生压力差,孔隙中水压向滤水管转移,可以在很大程度上增加水利坡降,增加降水的效果以及速度。轻型井点降水法是人工降低地下水位的方法之一,它是沿着基坑的四周或者一侧把直径比较细的井管沉入到深于基底的含水层之中,井管的上部和总管进行连接,集水总管为150的钢管,周边的设置应与井点管间距相同的准40的吸水管,总管可以利用抽水设备把地下水从井管内不断的抽出,从而可以达到降低基坑周围的地下水位的效果,从而保证基底的干燥状态。
 
  3、管井降水法
 
  管井采用成孔钻机成孔,孔的直径约0.5-1m左右。待钻孔到设计深度后,用吸管将其中泥浆吸净,下底座,然后下管,外填塞滤水混砂,上部用厚土填实,立即用压缩空气将泥浆吹出洗井,然后抽水。管井的有效降水深度取决于管井深度、降水面积、含水层渗透系数以及水泵扬程。降水坡度环状形为l:10。进行无压完全井环形井点系统总涌水量计算和无压非完全井井点系统总涌水量计算。从而可以达到降低基坑周围的地下水位的效果,从而保证基底的干燥状态。主要适用于渗透系数较大的地区。
 
  三、降水工程中几个问题的认识
 
  1、井径对单井涌水量的影响
 
  当含水层的透水性较好或水位降深较大时,含水层能提供较大的流量,此时井的实际出水量取决于井管的过水能力,而井管的过水能力又受过水断面的大小与井管的透水性或孔隙度控制。可见,对于一定的井管来说,井的过水断面大小就成为涌水量的决定因素。所以,当井径增加时,水量明显增加。此外,进一步改善井壁管的透水性,并注意成井工艺各环节的质量,均有利于提高单井出水量,提高降水效果。
 
  2、成井工艺对单井涌水量的影响
 
  降水工程同口径各井出水量也有很大差距,究其原因,显然是成井工艺造成的。当施工场地有多家施工队同时进行施工时,由于多家施工,其成井工艺和施工质量控制各有不同,造成井壁泥浆清洗程度、滤料厚度控制、滤料级配不同,从而对单井出水量产生了较大影响。
 
  3、水跃值对单井涌水量的影响
 
  抽水时,井壁内、外水位之差称为水跃值。根据水力学原理,潜水含水层中的水井抽水时都存在水跃值。需要注意的是,以降水为目的的抽水井水跃值的大小,对降水工程影响极大,有时可能导致降水工程失败,降水工程设计中,应采取有效措施使水跃值减小到最小程度。增大过滤器的透水性,减小井壁水阻力是降低水跃值的有效手段。
 
  4、限制本次降水工程发挥更大降水能力的原因
 
  成井工艺缺陷。成井时由于未能严格控制泥浆稠度,下管时未能充分冲孔换浆,洗井时采用离心式水泵抽水,且吸水笼头未下置到井底,造成大部分井洗井不够彻底。另外,采用的无振捣碎石水泥管透水性相对较差,造成井壁阻力过大,水跃值相应较大,影响降深。
 
  四、降水过程中的注意事项
 
  1、防止淤塞
 
  在抽水的过程中,应该检查有没有井点管道淤塞的情况发生,可以通过管道内水流的声音或者管道表面是否潮湿等方法来进行检查。
 
  2、对地下水位进行分析
 
  在进行基坑降水设计以及施工的时候,一定要对勘察报告提出的地下水水位进行细致的分析,需要注意的是对基坑施工的时间与勘察报告的时间做一个对比,时间间隔比较长的必须重新对地下水位进行分析。
 
  3、设置观测井及冬夏季注意事项
 
  降水井的质量至关的重要,必须设置相应的观测井,从而可以有效的检测地下水位的信息。在夏季施工的时候,由于雨水较多,边坡产生的坍塌。以及积水现象,工程的施工方应该采取相应的应急措施:用塑料薄膜在下雨之前将边坡覆盖保护好,并且要准备足够的抽水设备以及应急人员,及时的将雨水排除基坑外。还应该及时的清理排水明沟以及沉淀池内的淤泥。在冬季施工的时候,在井点的连接总管部位,应该覆盖上保温材料,从而防止管道被冻而造成的影响。
 
  五、结语
 
  随着我国经济和社会飞速发展,大量深基坑工程不断涌现,深基坑工程往往面临基坑降水问题,这不仅直接影响工程的进度,而且事关基坑安全,是施工中的关键环节。为保证基坑工程能顺利实施,需要进行基坑降水专项施工。深基坑降水,既要使地下水降深达到施工要求,又要减小对环境产生的影响,关键是需要进行降水设计方案的优化设计,降水井类型的选择及降水参数的合理确定尤为重要。
 
  参考文献:
 
  [1]李敏.基坑降水设计浅谈[J].山西建筑.2009,35(1)
 
  [2]刘志军.井点降水方案的实例分析与比较[J].山西建筑.2007,33(8)
 
  [3]王翠英,王家阳.深基坑降水中不同的地质模型有限元应用研究[J].岩土力学,2007,28

评论 (0

成功提示

错误提示

警告提示

TOP