基础施工中的地下水处理探讨

论文题目：基础施工中的地下水处理探讨目录一、绪论 基础施工中的地下水处理探讨摘要：高层建筑在基础施工中降低地下水位是极为关键的内容，但降水过程中，水体流动会引起土质流失，而且土层含水量经过降水将变少，然后土变得粘结，导致下下水位下降。从而对四周建筑施工工程造成了非常严重的影响，故对基础施工中地下水的危害及防治对策的系统研究已迫在眉睫。本文对对基础施工中的地下水问题及其危害性进行系统分析，进而提出地下水处理技术及防治方案，以提高施工安全性。关键词：基础施工；地下水处理；危害性；防治方案一、绪论（一）研究背景及意义随着国民经济的高速发展以及城镇化速度的加快，各地建筑物数量不断增多，对基础设施建设需求更大。传统的建筑工程基础施工中，地下水的控制和处理一直都是施工难题，地基属于地下建筑，在房屋建筑中，地基基础施工经常会遇到复杂的地质情况，若不进行合理的处理，会导致房屋建筑隐藏着许多安全隐患，同时也极大的降低了房屋的使用功能。为了合理解决基础施工遭遇的问题，应综合分析拟建建筑物的地质情况，采取相应的技术手段，有效的提高房屋建筑地基的工程质量。在地基施工中，特别是要要重视地下水处理问题，及时找出防治方案，合理的进行降排水，使得施工场地不受地下水影响，提高基坑坑底的稳定性，防止地基基础施工过程中，基坑周边出现流沙，坑底出现管涌等问题，提高施工质量，加快施工进度。（二）基础施工中的地下水处理类型及措施研究近些年，国内学者对于基础施工中的地下水处理问题的研究不断增多，关于基础施工中的地下水处理类型方面，丁淑秋（2017）在基坑工程地下水控制与处理的技术应用中，主要提到的是基坑降水技术。该技术主要采用的是井点降水方法，能够有效的降低地下水水位，提高基坑稳定性，有效的避免了坑壁流砂、坑底管涌等问题。芮茂刚（2018）表示施工地下水处理类型有止水法和排水法。止水法，即基坑周围进行施工处理，形成止水帷幕，对地下水起到隔离的作用。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。基础施工中的地下水处理的具体措施方面，石新平（2015）表示地下水处理要根据施工条件以及水文地质情况选用合适的方法，比如处理较厚的黏土层能够有效的提高降水质量。工程注水期较长，还需要使用涂料加阴极保护的方式配合一定比例的过滤网以减少管网堵塞。此外，张成兴，李荷香（2014）提出观点：加大政府干预力度，建立健全相关法规。同时，在高层建筑施工时，还应建立起地下水循环利用系统，保证地下水资源不被浪费、有效的循环和再生。（三）研究内容及目的本文研究从四个方面着手，第一部分主要是对课题研究的背景、地下水处理研究资料等进行阐述。第二部分则是对基础施工中的地下水问题进行系统分析，包括缺乏合理的地下水处理方案、地下水管理能力薄弱。第三部分是分析基础施工中地下水的危害性，第四部分则是根据现存的问题，提出地下水处理技术及防治方案。通过本次对基础施工中的地下水处理问题的分析，清楚的认识到地下水的危害性，进而结合有效的地下水处理技术和防治方案，达到提高施工安全性的目的。二、基础施工中的地下水问题分析（一）缺乏合理的地下水处理方案基础施工要得以顺利的进行，离不开科学合理的地下水处理方案。而目大部分施工单位没有制定出合理的地下水处理方案，施工管理人员大都是凭借自身经验来处理地下水问题，这种经验虽然可以取得一定效果，但是需要结合具体的问题进行分析，在制定地下水处理方案的基础上，再执行相关的制度要求，确保有章可循。同时，缺乏明确的基础施工的地下水处理工艺流程，导致部分地下水处理人员在操作过程中，不清楚具体工艺流程，只要在某一环节没有做到位，则会大大的降低地下水处理效果。（二）地下水管理能力薄弱为保护有限的地下水资源，建设节约型城市，是促进社会和人的可持续发展的需要。应促进建筑工程地基基础施工过程中地下水的合理开发与利用，提高高层建筑基坑施工地下水再利用的技术。而目前国内对于基础施工中的地下水管理能力较弱，坝上地区地下水超采较为严重，坝下地区虽然还没有达到超采区的标准，但是个别地方还是存在超采现象。为了避免地下水超采，保护地下水资源。应逐渐回补地下水，提高地下水位，需要地方建立相关法规，规范管理地下水的开采和利用，确定地下水综合治理方法，加强地下水使用的管理和监督。同时对水的重复利用能力弱，在建筑施工的过程中，建筑污水没有进行合理处理排放，导致地下水污染严重，浪费了大量的地下水资源。在所调查的建筑场地中，发现有近90%的建筑工地没有对建筑污水进行处理再排放到市政管道，导致地下水污染严重。（三）地下水处理方法应用不当夏季施工，由于雨水较多，地下水丰富，基坑常常会产生管涌、塌方等现象，导致施工场地泡水严重，施工困难。所以，施工单位应根据实际情况，制定有效的应急措施。例如，某工程在基础施工的地下水处理过程中，采用了降低基坑水平面方法，与排水法相比，这种施工方法产生的噪音大，严重影响了周围的居民生活。且局限性较大，容易受到环境情况影响，如建筑的地理位置较低，容易积水；地下水管涌带出来垃圾无污泥等。又如当基坑周围的基坑堤坝存在破坏的问题，没有及时对基坑中的地下水及时排出，堤坝所受应力急剧增大，最终导致基坑坍塌。在施工过程中，施工技术要与实际情况相适应，可以采取多种降排水方式，正确的进行基坑的降排水施工。三、基础施工中地下水的危害性地下水流动性较大。应对地下水进行有效的控制和处理，保证地下水处理合理的水位，保障建筑物的使用安全。以下主要对建筑工程基础施工中地下水的危害进行具体地分析。（一）使软土基坑发生沉降建筑工程基础施工中的地下水问题造成的软土地基沉降表现在以下几个方面:(1)当地下水水位过高，造成基坑底部出现管涌现象，基坑坑底发生位移，严重危害了建筑物的整体质量。(2)在基坑的施工过程中，没有采取有效的降排水措施进行地下水处理，导致基坑坑壁荷载超出设计值，基坑的围护结构水平位移超过限值。导致软土基坑发生沉降。（3）当存在裂隙水压力时，水压力能够抵消部分法向力，但是也使得土体内摩擦力减小，土体滑动力增大。裂隙水不仅降低了摩擦力，而且随着裂隙水的流动冲走将软弱结构面中的充填物，使得结构面上的内聚力急剧降低，促使有滑塌趋势的块体发生沿软弱结构面滑塌坍、下沉。（二）软土基坑发生形变建筑工程大多是在软土地基上进行施工，软土地基的构成中含有大部分淤泥，而且地下水水位高，所以软土土层含水量一般高于普通土层。又因为软土层的渗透系数低于普通水层，地表水与地面积水无法迅速渗透，导致孔隙水压力增大，最终提高了软土地基压密固结硬化的难度。其次，透水性较弱的软土上进行建筑施工不利于建设良好的防洪排水性能，在洪涝时期不但不会为城市的排水减轻压力，反而会加大城市排水的压力。由于软土地基自身所具有的特点，特别容易因地下水的变化而产生变形。地下水会导致坑底土体隆起，使得基坑围护结构的位移增大，基坑隆起形变超出允许值，最终导致基坑周边土体发生位移。另外，在初勘阶段，没有进行水文地质情况的数据采集和分析，无法对基坑施工起到很好的指导效果，提高了施工难度，降低了施工质量，引发安全事故的发生。（三）建筑材料产生腐蚀作用随着科学技术的发展，环境污染问题越来越严重，地下水也遭受了严重的污染，地下水的腐蚀性增大，这就因为地下水污染后所含的一些离子，能够与建筑材料发生化学反应，地基基础施工完成的围护结构和基础结构因地下水腐蚀性增大，降低了结构的耐久性，从而影响了结构使用安全性，对整个结构的施工质量提出了更高的额要求。根据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2017)(2017版)，当环境类型为II类时，地下水对混凝土结构腐蚀等级的评价标准，见表1：表1地下水对混凝土结构腐蚀等级的评价标准腐蚀等级腐蚀介质因子浓度（mg/L）SO42-Mg2+NH4+OH_矿化度微<300<2000<500<43000<20000弱300~15002000~3000500~80043000~5700020000~50000中1500~30003000~4000800~100057000~7000050000~60000强>3000>4000>1000>70000>60000注释：II类腐蚀环境无是交替作用时，表中硫酸盐含量数值应乘以1.3的系数。从表1可以看出，在长期浸水条件下，对混凝土结构中的钢筋有着微弱的腐蚀效果；在干湿交替的环境中，腐蚀性将会有所提高。房屋建筑的基础结构因长期遭受地下水的浸泡，一直受到地下水的腐蚀。所以。研究解决地下水对建筑基础的混凝土结构中的钢筋腐蚀作用，可以有效的提高基础的耐久性。四、基础施工中的地下水处理技术及防治方案（一）地下水处理的关键技术1.止水屏障法该方法为了防止地下水透过基坑内部墙壁渗入到基坑内部，而在基坑的两岸内壁对水起到一定作用的屏障设置。在普通的工业与民用工程建筑中，基坑施工过程一般采用提高墙壁内部高压的方法有效隔水。运用止水屏障的方法，首先应熟悉掌握行业中几种常用的技术方法，结合基坑的地质条件和位置情况，选取合适的方法，需要根据地质条件及施工目的选择注浆材料，见表2所示。表2按地质条件及施工目的选择注浆材料参考表地质条件堵水防渗备注松散砂层MG-646、水玻璃等MG-646砾石、卵石层可用水泥浆混凝土结构物壁内MG-646、聚氨酯；水泥-水玻璃浆MG-646大裂缝用水泥浆；水裂缝用化学浆壁后砂层MG-646、聚氨酯、糠醛树脂岩石层水泥-水玻璃浆、单液水泥浆充填注浆可掺加黏土、炉渣等。止水屏障主要分为垂直屏障和水平屏障两大类。采用止水屏障的技术方案处理基坑的地下水，通常会出现屏障渗漏的现象，甚至基坑周边的污水也会渗进基坑，或基坑周围设置的沙堤发生塌陷等问题。这些问题的存在说明屏障法尚不足以满足基坑施工的稳定性要求，存在较高地下水渗漏的风险。因此，要想提高基坑施工中的地下水处理效果，不能仅依靠屏障法进行。2.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。设备由管路和抽水机器组成，抽水机器是整个设备的核心。目前常用真空泵型、隔膜泵型配套抽水装置。轻型井点降水法由井点管、过滤管、集水总管、主管、阀门等组成管路系统，当抽水设备启动以后，在井点内部形成了一个真空，在井点周围一定范围也相应的形成了一个真空区域，真空区域通过砂井在地下能够扩张到较大的范围。最后在真空的作用下，井点周围的地下水将会被强行集中到井点系统内，引出地表，使得地下水水位得到降低。在降水作业过程中，井点周围的地下水位低于与真空区外的地下水水位，形成了一个水头差，在水头差作用效果下，真空区外的地下水在重力的作用下往水位低的方向流动。所以一般把轻型井点降水称真空强制抽水法，更准确的说法应该是真空—重力抽水法。就是在这两个力的相互作用下，基坑地下水水位得到有效的降低，并形成一定范围的降水的漏斗抛物线。3.深井井点降水深井井点降水围绕基坑设置一圈深于基坑的井管，再使用深水泵把地下水从井管扬升到地面再排走，有效的降低地下水水位。深井井点降水具有降水速度快、降水深度大、扬程较大、井管间距大等优点。但是资金投入成本较高，而且管井的质量要求也高。深井井点降水适用于渗透系数较大(10-250m/d)(如:砂土、碎石等)、地下水丰富、降水深(10-50m)、面积大的情况。施工工艺程序:成孔--安设井管、填充滤料--洗井--安设水泵。深井井点降水施工需要注意三点：（1）降水时，要所有管点同时降水，避免地下水出现较大的水位差。（2）加强水位监测，对周边有临近建筑物的施工工地，要对建筑物进行水位观测，当地下水水位过低，或下降速度过快，应采取相应的技术措施，如设置回灌井点等。（二）基础施工中地下水防治措施1.制定地下水处理方案制定地下水的处理方案是防治地下水问题的首要步骤，方案主要内容包括：（1）做好严格的防控工作，解决管线、路面以及建筑物沉降不均匀等现象，可以在降水井点、管线、路面等区域设置灌井点，降低地下水沉降问题的产生。（2）控制施工降水的降水范围，减少对周围地下水水位的影响，保持地下水的稳定性。（3）在对回灌水井进行设置期间，对设置的滤管长度要进行合理的控制，且在井壁和井管之间，应加设滤层。（4）针对灌水在管道中出现锈蚀现象以及复杂物质的存在，对回灌注水压力进行有效的控制，提高水量的稳定性。制定地下水处理方案的过程中，要考虑周围环境。（1）根据建设场地的地质勘察报告，必要时做补充勘探，获取更为详细的工程地质资料)编制地下降水方案，并严格按要求组织实施。（2）根据基坑围护设计施工图编制土方开挖方案，送基坑围护设计单位审核，经过专家评审通过后实施土方开挖。2.提高地下水的管理能力提高地下水的管理能力，要求各政府职能部门之间的协调和协作，提高地下水的管理能力，规范市场环境，提高对房地产开发企业、建筑施工企业的监督力度，杜绝施工过程中的地下水的浪费。同时根据地方的特点和需求，制定符合区域发展的地方性法律法规，对地下水能得到开发和利用进行保护和监督，对地下水的严重污染问题做到零容忍。同时，拓宽地下水再利用渠道。基础施工过程中应对抽取的地下水合理利用，设置地下水循环利用系统，减少水资源浪费。如果地下水水质达标，应优先符合要求的地下水作为混凝土搅拌用水、养护用水，施工现场降尘喷雾和道路、汽车清洗应合理利用地下水。同时，还应该将抽取的地下水输送至建筑物场地外，将地下水用作于许昌市内河水补给，或作为乡镇农田水利灌溉来源及市政绿化用水来源。3.灵活选择地下水处理方法施工前，需对施工区域工程地质情况进行详细了解，查阅地质勘查报告，对在降水过程中可能出现的各种技术问题进行分析处理。从上文分析中可以看出，地下水处理的方法比较多，需要根据工程施工的具体情况灵活的选择合适的方法。例如，降低基坑水平面对基坑水平面进行降低，可以通过多种途径实现。在基坑施工过程中的地下水的处理工作，可以适当的建造喷射井，将基坑中的地下水以喷出的形式进行降水，以及建造小型水井利用导管或电子渗透等方式进行排水等。轻型井点方法，其主要是利用真空原理，基坑周边的水分与空气形成水汽混合，再利用管路系统进行清除。该技术广泛运用于建筑工程施工中，和其他的降水技术相比，具有安全性较高、经济性较强等特点，在深基坑、大面积的基坑施工中，能够达到良好效果，不同的地下水处理方法有自身的优点和不足，需要灵活的选择。此外，在冬季施工作业中，由于稳定降低的影响，需要在基坑集水井井点，与总管的连接处应覆盖保温材料进行保温，提高管道的抗冻能力，防止其冻坏，降低降水作用。五、结论基于以上的分析和研究，对基础施工中合理解决地下水处理问题，降低施工过程中因地下水带来的安全质量隐患，提高建筑结构的安全性与稳定性。因此，在施工期间，需要根据现场的实际条件和周边环境，采用合适的降排水技术措施，提高施工质量，加快施工进度，实现建筑工程的顺利实施。参考文献[1]王