《基础施工中的地下水处理探讨》6700字

基础施工中的地下水处理探讨摘要：当基础深度在天然地下水位以下时，在基础施工中常常会遇到地下水的处理问题。本文以工程实例源述基坑施工中的地下水处理措施。基坑开挖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应有的重视。关键词：深基坑；地下水；处理措施引言基础工程是建筑工程的重要组成部分，其工程费用约占建筑工程费用的三层左右，其工程质量的好坏直接影响整个建筑的安全，而基础工程绝大部分在地下水中，也就是说基坑降水施工质量是非常重要。本文结合工程实例浅谈井点降水与基坑明排降水在工程上的应用。一、论文主体1.前言

一般认为，基坑开挖要具备以下的必要条件：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应有的重视。

2.地下水的人工处理

地下水的处理有多种可行的方法，从降水方式来说可总分为止水法和排水法两大类。止水法，即通过有效手段，在基坑周围形成止水帷幕，将地下水止于基坑之外，如沉井法、灌浆法、地下连续墙等；排水法是将基坑范围内地表水与地下水排除，如明沟排水、井点降水等。

止水法相对来说成本较高，施工难度较大；井点降水施工简便、操作技术易于掌握，是—种行之有效的现代化施工方法，已广泛应用。本文结合工程实例对井点降水法作一简要介绍。

井点降水法，它是在拟建工程的基坑周围设能渗水的井点管，配置一定的抽水设备，不间断地将地下水抽走，使基坑范围内的地下水降低至设计深度。井点法防水适用于具有不同几何形状的基坑，它有克服流砂、稳定边坡的作用。由于基坑内土方干燥，有利机械化施工，缩短工期，保证工程质量与安全。

目前国内常用的井点降水法有轻型井点、喷射井点、电渗井点。在我国，井点降水法是新中国成立后才逐步发展起来的。在工程的基坑＜槽＞附近埋设大量的渗水井点管，与此同时地面组装抽水管路系统，通过井群连续抽吸地下水，使基坑范围内的地下水位降低到基坑以下一定深度，以保持基坑干燥状态。通常把这一方法叫做井点降水法。

井点降水法具有下列优点：施工简便，操作技术易于掌握；适应性强，可用于不同几何图形的基坑；降水后土壤干燥，便于机械化施工和后续工作工序的操作；井点作用下土层固结，土层强度增加，边坡稳定性提高；地下水通过滤水管抽走，防止了流砂的危害；节省支撑材料，减少土方工程量等。井点降水法已成为目前在含水透水位土层实施的一种行之有效的方法。控制井点降水对周边环境危害的措施1、应优先采用挡水作用的支护结构，如深层搅拌桩、钢板桩、砼灌注桩或地下连续墙等，并尽可能把降水井点立管埋设在支护墙的内侧（基坑一侧），井点立管的深度应浅于支护墙的深度。2、合理确定井点立管的深度，控制降水曲线。当基坑附近没有建筑、管线、道路时，坑中井点水位应降至基坑底面以下1米为宜；当邻近有建筑、管线时，井点主管埋深可适当提高，其深度以保证基坑不出现流砂为宜。3、适当控制抽水量或离心泵的真空度。在开挖基坑时，井点降水用最大的抽水量或真空度运行；在垫层、桩承台、地下室底板完成后，可适当调减抽水量或调小真空度，使基坑外的降水曲面尽可能控制在较小的范围内，但要在坑内、外设置水位观测井，及时控制水位。4、在降水井管与建筑物、管线、路面间设置回灌井点，持续用水回灌，补充该处的地下水，使降水井点的影响半径不超过回灌井点的范围，防止回灌井点外侧建筑物地下水的流失，使地下水保持基本不变。回灌水宜采用清水，以免阻塞井点，回灌水量和压力大小，均须通过计算，并通过对观测井的观测加以调整，既要保持起隔水屏幕的作用，又要防止回灌水外溢而影响基坑内正常作业。回灌井点的滤管部分，应从地下水位以上0.5米处开始直至井管底部。也可采用与降水井点管相同的构造，但须保证成孔和灌砂的质量。回灌与降水井点之间应保持一定距离，一般应不少于6米，防止降水、回灌两进“相通”，起动和停止应同步。回灌井点的埋设深度应根据透水层深度来决定，保证基坑的施工安全和回灌效果。在降、灌水区域附近设置一定数量的沉降观测点及水位观测井，定时观测、记录，及时调整降水。

2.1.1轻型井点降水法

轻型井点抽水系真空作用抽水，除管路系统外，很大程度取决于抽水设备

目前常用的真空泵型、隔膜泵型配套抽水装置。

轻型井点井点管、过滤管、集水总管、主管、阀门等组成管路系统，并由抽水设备启动，在井点系统中形成真空，并在井点周围一定范围形成一个真空区，真空区通过矽井扩展到一定范围。在真空力的作用下，井点附近的地下水通过砂井，经过滤器被强制性吸入井点系统内而使井点附近的地下水位得到降低。在作业过程中，井点附近的地下水位与真空区外的地下水位之间，存在一个水头差，在该水头差作用下，真空区外的地下水是以重力方式流动的。所以常把轻型井点降水称真空强制抽水法，更确切地说应是真空—重力抽水法。只有在这两个力作用下，基坑地下水才会降低，并形成一定范围的降水的漏斗抛物线。

井点管与总管的联接可用钢管和透明塑料管，因受真空力的作用，塑料管内装有弹簧，以加强抗外部张力，保证地下水流畅通。

总管与总管的联接有法兰法和套箍法两种形式。

2.1.2施工时应注意的问题

经过降低地下水位后，土壤会产生固结，也就会在抽水影响半径的范围内引起地面沉降，有时会给周围已有的建筑物带来一定程度的危害。在进行降低地下水位施工时，为避免引起周围建筑物产生过大的沉降，采用回灌井点是一种有力的措施。这种方法就是在抽水影响半径范围内建筑物的附近预先钻一排孔，在进行抽水降低地下水位之前，事先将钻孔内的水位勘查清楚，记录下来。当进行抽水降低地下水位时，为避免已有建筑物下面的地下水位下降，与降水的同时向钻孔内灌水，以保证原地下水位不变化，以此来防止地面产生沉降给已有的建筑物带来危害。

2.2深井井点

深井井点降水是在深基坑周围埋置深于基底的井管，依靠深井泵或深井潜水泵将地下水从深井内揚升到地面排出，使地下水位降至坑底以下。

深井井点降水具有排水量大、降水深、不受吸程限制、井距大等优点。但其一次性投资大，成孔质量要求高。深井井点降水适用于渗透系数较大（10～250m/d）；土质为砂土、碎石如；地下水丰富、降水深（10～50m）、面积大的情况。

井点设置与使用阶段的注意事项：①成孔；②安设井管、填充滤料；③洗井；④安设水泵；⑤使用阶段注意事项。

基坑内井点应同时抽水，使水位差控制在要求范围内。

加强水位监测，特别是靠近已有建（构）筑物的深井井点，宜在建（构）筑物附近设观测井，水位差过大时，应立即采取补救措施，如设置回灌井点等。

防止排出的地下水回渗而流入基坑。

潜水泵在运行时要注意检查电缆线是否和井壁相碰，以防磨损后水沿电缆芯渗如电动机内。

位于基坑内的深井井点，由于井管较长，挖土至一定深度后，井管应于附近的支护结构支撑或立柱等连接，予以固定。

当基坑底部有不透水层时，为排除上层地下水，可采用砂井配合深井降水。

井管使用完毕拔出。二、案例分析上海悦合国际广场位于上海市嘉定区，开挖深度为17m，局部23m。拟建场地浅部地下水属潜水类型。基坑围护设计时水位宜按地面下0.5m考虑，施工时需做好必要的止水、排水措施，避免地表水流入基坑内部。根据《上海悦合国际广场岩土工程勘察报告》，承压水主要分布于第⑦层砂质粉土中，为上海地区第1承压含水层，承压水埋深一般在3～11m，低于潜水水位，并呈周期性变化。经总额评估采用井点降水措施。井点降水方案布置原则根据上海地区的经验，真空疏干深井的单井的有效疏干面积约为200~250m2。根据具体场地的土质条件和预降水的工期略有不同。降水井都布置在坑内。坑内疏干井布置本工程基坑面积约36750m2，单井影响面积按200m2考虑，需要布置疏干井180口。真空疏干井需施加真空，每3～4口井配备一台真空设备，设计真空压力0.15~0.2MPa。疏干井埋深至坑底5m。降压井设计基坑底板稳定性验算基坑开挖后，基坑底距离微承压含水层顶板距离减小，相应的微承压含水层上部土压力也随之减小；当基坑开挖到一定深度后，微承压含水层上部土压力可能小于其含水层中承压水顶托力，导致基坑底部失稳，发生突涌现象，严重危害基坑安全。因此，在开挖深度较深的基坑的开挖过程中，要考虑基坑底部承压含水层的水压力，按照计算及观测水位，按需要对承压水进行降压，保障基坑安全。基坑底板的稳定条件：基坑底板至承压含水层顶板间的土压力应大于安全系数下承压水的顶托力。根据现场抽水试验结果，拟建场地⑦层承压含水层的水位埋深为4.5m，承压水顶面埋深39.2m。主楼及裙房开挖一般区域（最大深度为17.05m），设计计算能够满足抗突涌要求。在局部深坑部位（开挖深度为18.5m，19.5m和20.5m）需要分别进行抗突涌验算，计算结果见下表。表基坑稳定降压表（⑦层）因此，需要布置降压井的区域为开挖深度为19.5m，20.5m处的局部深坑部位。共设置8口降压井，连同4口坑外监测井兼作降压井，共12口。减压井埋深至⑦层顶面下6m。基坑降水预测针对基坑下部微承压水，为了保证基坑稳定，计算基坑开挖时基坑稳定的临界开挖深度，亦即开挖到该深度前需要开启降压井对局部深坑区域进行降压。开挖深度19.50m的情况，按计算需降水0.5m，开挖深度20.50处需降水2.4m，按拟定的坑内布置8口，坑外布置4口同时抽水进行监测。上述分析均为地质报告有关经验数据和理论的分析，在施工前，拟针对上述方案进行抽水试验，实测承压含水层的水头高度和实际涌水量，获得本基坑实际的水文地质参数，验证有关计算，必要时，将调整井的数量和布置。降水方法坑内降水前期采用真空管井疏干排水，抽水深度根据基坑开挖深度逐渐加大，确保地下水降至坑底以下0.5～1m。成井施工工期为30d，预降水时间随基坑开挖情况确定并不小于20d。对抽水设备应建立定期保养制度，保持设备正常运行。降水期间不得随意停抽。勘察孔封闭由于部分勘察孔钻至承压含水层，因此，需要对勘察孔进行封堵。封堵方法如下：在土方开挖前，根据勘察单位提供的勘察孔坐标，并在其半径为3m的范围内用旋喷桩进行加固，旋喷桩直径为600mm，间距400mm（搭接200mm），加固深度为坑底以下8m降水运行真空深井抽水本次采用真空深井的方法降低潜水位，真空泵安装在基坑中间和基坑四周，通过真空水管与井管接通，按开挖深度分级控制降水，随土方开挖施工的进行，依次降低地下水位。在第一层土开挖前10d，井内不加真空，把坑内水位降至地面下3.5m。第二层土开挖前10d，把真空水管放至井底，待井内的水被抽干后再开始抽空气使管内形成真空，使井管周围的水在真空负压作用下经过滤料进入滤管，经过真空管和空气一起进入真空水泵排出基坑外排水沟内，把坑内水位降至地面下8.0m。在第三层土开挖前10d，把坑内水位降至地面下13.5m。在第四层土开挖前，把坑内水位降至地面下18.0m。在开挖深度小于19m时，不开启降压井，在开挖局部深坑前，按表4.5所示的基坑稳定承压水降压表将承压水降至降水设计深度。水泵按每3~4口井共用一台真空射流泵布置.降水运行①试运行a.疏干井施工完一口井即投入运行一口，以便及时抽通水井，确保降水井的出水量。b.试运行之前，需测定各井口和地面标高、静止水位，然后开始试运行，以检查抽水设备、抽水与排水系统能否满足降水要求。c.安装前应对泵体和控制系统作一次全面细致的检查。检验电动机的旋转方向、各部位连接螺栓是否拧紧，润滑油是否足、电缆接头的封口无松动、电缆线有无破损等情况，然后转1秒左右，如无问题，方可投入使用。安装完毕应进行试抽水，满足要求后转入正常工作。d.试运行抽水时间控制在1d，即每口井成井结束后连续抽水1d，以检查出水质量和出水量。②正式降水运行根据总体进度计划，降水运行在基坑围护结束后，按各层土开挖计划，提前把水位降至开挖面以下1m左右。③降压井保护a.坑内降压井位尽可能靠近支撑边，沿支撑的垂直距离约800mm~1000mm，井管口设置醒目标志。b.坑内降压井采取搭设辅助工作平台进行后期的运营管理与保护。c.坑内降压井随着基坑开挖深度的不断加深，井管的暴露长度不断加大，其井管应沿纵向与每道支撑及时焊接钢筋进行加固。降水运行期间，现场实行24h值班制，值班人应认真做好各项质量记录，做到准确齐全。施工结果本工程的井点降水比较成功，水位得到控制，改善了施工条件，使该工程的士0.000以1构能保证质量并按时完成，取得了较好的经济效果。三、结论通过对降水引起周边环境的沉降分析可以看出：只要仔细分析工程地质和水文地质条件，认真研究对降水引起的周边环境变化，同时采用相应的合理施工措施，则可以减小降水对周边的环境的影响。并在降水过程中，严防带出大量土颗粒，否则可能对周边造成极大的危害。降水引起的地面沉降的过程是复杂的，受地层结构及特征、降水强度及降水延续时间、成井质量及支护结构的稳定性等因素影响较明显，因此做好施工监测是施工中必不可少的工序，充分发挥其作用对于施工进度、质量有很大帮助。同时能收到极大的社会效益和经济效益。同时要做到精心设计，精心施工，保证成井质量，及时调整降水强度，缩短降水延续时间，可有效控制其沉降量。因此、在周边条件较复杂的地段，只要充分了解、分析工程地质及水文地质条件，采用降水是一种安全、可靠、经济的可行方案。参考文献[1]建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202-2002.[2]《建筑施工手册》编写组编.建筑施工手册（第四版）Ml.北京：中国建筑工业出版社，2003.[3]《上海市深基坑工程管理规定》（沪建交（2006]105号）.14]《上海悦合国际广场岩土工程勘察报告》，中粉治金勘察设计研究院有限责任公司.2009.附录近年来高层、超高层建筑及深基坑工程逐渐增多，降水工程越来越多。建筑物基坑开挖深度在水位线以下，为了疏干基坑便于基础施工，需要在基坑周围进行降水，将局部水位降至基坑底线以下。由于大面积降水，对周围的环境影响也大。首先，由于大面积的基坑开挖，卸去坑内土的自重造成坑底及周边土的回弹，回弹量最大能达到2～3cm,其次，坑内大面积的抽水，影响了土体内应力的变化，当降水幅度较大时，在基坑周围即形成降水漏斗曲线，在此范围内建筑物就产生了附加变形。引起邻近建筑、管线、路面开裂下沉的现象屡见不鲜。因此，采用井点降水要特别慎重并采取相应对策。我认为，井点降水，一是要在挖至设计基底标高时不出现流砂，保证基坑内正常施工作业；二是要防止基坑外的地下水位下降对周围已建建筑物、管线、道路路面所造成的各种危害。根据工程实践经验，长期井点降水时，降水曲面坡度为降水影响半径的1/10，如井点主管埋深为S（指地