?
降低地下水水位是土方施工中一項(xiàng)非常重要的措施。其目的在于疏干固結(jié)坑內(nèi)土體,改善土方施工條件,提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全度。
1.基坑降水的分類(lèi)
集水坑降水法
集水坑降水法是指基坑逐層開(kāi)挖過(guò)程中,沿每層坑底四周設(shè)置排水溝和集水坑,通過(guò)水泵將集水坑內(nèi)的積水抽走直至基坑開(kāi)始回填時(shí)排水過(guò)程結(jié)束。集水坑降水法分為明溝排水法和盲溝排水法。適用于降水深度較小且土層為粗粒土層或滲水量小的粘土層,或者基坑開(kāi)挖較深,但采用剛性土壁支護(hù)結(jié)構(gòu)擋土并形成止水帷幕的基坑內(nèi)降水,或者當(dāng)采用井點(diǎn)降水法但仍有局部區(qū)域降水深度不足的,可用作輔助措施。
井點(diǎn)降水法
井點(diǎn)降水法是指在基坑開(kāi)挖前,先在基坑周?chē)裨O(shè)一定數(shù)量的濾水管(井),再利用抽水設(shè)備從中抽水,使地下水位降至基坑以下,直至基礎(chǔ)工程完工為止。適用于降水深度較大,或土質(zhì)較差的情況。分為以下幾類(lèi):
?
項(xiàng)次 | 井點(diǎn)類(lèi)別 | K(m/d) | 降低水位深度(m) |
1 | 單層輕型井點(diǎn) | 0.1-50 | 3-6 |
2 | 多層輕型井點(diǎn) | 0.1-50 | 6-12(由層數(shù)選擇) |
3 | 電滲井點(diǎn) | <0.1 | 根據(jù)選用的井點(diǎn)確定 |
4 | 噴射井點(diǎn) | 0.1-2 | 8-20 |
5 | 管井井點(diǎn) | 20-200 | 3-5(井間) 6-10(井中) |
6 | 深井井點(diǎn) | 10-250 | >15 |
2.基坑降水的一般原則
(1)粘性土地基中,基坑開(kāi)挖深度小于3m時(shí),可采用集水坑降水,大于3m時(shí),多采井點(diǎn)降水法。
?。?)砂性土地基中,基坑開(kāi)挖深度超過(guò)2.5m時(shí),宜采用井點(diǎn)降水。
?。?)降水深度超過(guò)6m時(shí),宜采用多層輕型井點(diǎn)或噴射井點(diǎn)降水。
?。?)放坡開(kāi)挖或無(wú)隔水帷幕圍護(hù)的基坑,降水井點(diǎn)宜設(shè)置在基坑外,有隔水帷幕圍護(hù)的基坑,降水井點(diǎn)宜設(shè)置在基坑內(nèi)。降水深度應(yīng)不大于隔水帷幕的設(shè)置深度。
?。?)基坑內(nèi)降水,其降水深度應(yīng)在基坑底以下0.5m到1m之間,且宜設(shè)置在透水性較好的土層中。
?。?)井點(diǎn)降水應(yīng)確保砂濾層施工質(zhì)量,以保證出水效果,并且做到出水長(zhǎng)清。
?。?)坑外降水,為減少井點(diǎn)降水對(duì)周?chē)h(huán)境的影響,可在降水管與受保護(hù)對(duì)象之間設(shè)置回灌井點(diǎn)和回灌砂井、砂溝。
3.降水過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題
?。?)土方開(kāi)挖前,必須保證一定的預(yù)抽水時(shí)間,一般輕型井點(diǎn)不少于7-10天,噴射井點(diǎn)或真空深井井點(diǎn)不少于20天。
?。?)井點(diǎn)降水設(shè)備的排水口應(yīng)與坑邊保持一定距離,防止排出的水回滲入坑內(nèi)。
?。?)降水過(guò)程必須與坑外水位觀測(cè)密切配合,注意可能由于隔水帷幕滲漏在降水時(shí)影響周?chē)h(huán)境。
(4)拔除井點(diǎn)管后的孔洞,應(yīng)立即用砂土(或其他替代材料)填實(shí)。對(duì)于穿過(guò)不透水層進(jìn)入承壓含水層的井管,拔除后應(yīng)用粘土球填襯封死,杜絕井管位置發(fā)生管涌。
4.流砂的產(chǎn)生與防治
流砂現(xiàn)象是降水過(guò)程中極易發(fā)生的現(xiàn)象,是土方施工過(guò)程中一大安全隱患。因此對(duì)流砂的防治是安全措施中一項(xiàng)非常重要的任務(wù):
當(dāng)基坑挖土到達(dá)地下水位以下而土質(zhì)為細(xì)砂或粉砂,又采用集水坑降水法,坑底下的土有時(shí)候會(huì)形成流動(dòng)狀態(tài),隨地下水涌入基坑,這種現(xiàn)象稱(chēng)為流砂。發(fā)生流砂現(xiàn)象時(shí),土完全喪失承載力,土邊挖邊冒,且施工條件惡化,工人難以立足,基坑難以挖到設(shè)計(jì)深度。嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起基坑邊坡塌方,如果周?chē)薪ㄖ?,就?huì)因地基被掏空而使建筑物下沉,傾斜甚至倒塌。
流砂是由于動(dòng)水壓力的方向由下往上,與重力的方向相反,減小土粒間的壓力,即土粒除了受到水的浮力作用外,還受到動(dòng)水壓力向上的舉托作用。如果動(dòng)水壓力大于或等于水的浸土重度,土粒就會(huì)處于懸浮狀態(tài),土的抗剪強(qiáng)度為零,土粒能隨著滲流的水一起流動(dòng),發(fā)生流砂現(xiàn)象。由此可見(jiàn),細(xì)顆粒,顆粒均勻,松散,飽和的非粘性土,更容易發(fā)生流砂。
流砂的防治途徑主要有:減少或平衡水壓力,設(shè)法使動(dòng)水壓力向下,截?cái)嗟叵滤?。其具體措施有:
枯水期施工法??菟诘叵滤惠^低,基坑內(nèi)外水位差小,動(dòng)水壓力不大,就不容易產(chǎn)生流砂。
搶挖并拋大石塊法:即組織分段搶挖,使挖土速度超過(guò)冒砂速度,在挖至標(biāo)高后立即鋪竹篾,蘆席并拋大石塊,以平衡動(dòng)水壓力,將流砂壓住。此法可解決局部的或輕微的流砂,但如果坑底冒砂較快,土已喪失承載力,則拋入坑內(nèi)的石塊就會(huì)沉入土中,無(wú)法阻止流砂。
設(shè)止水帷幕法。即將連續(xù)的止水支護(hù)結(jié)構(gòu)(如連續(xù)板樁,深層攪拌樁,密排灌注樁等)打入基坑地面以下一定深度,形成封閉的止水帷幕,從而使地下水只能從支護(hù)結(jié)構(gòu)下端向基坑滲流,增加地下水從坑外流入基坑內(nèi)的滲流路徑,減小水力坡度,從而減小動(dòng)水壓力。防止流砂產(chǎn)生。此法造價(jià)較高,一般可結(jié)合擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)形成既擋土又止水的支護(hù)結(jié)構(gòu),從而減小土方的開(kāi)挖量。
水下挖土法:即不排水施工,使基坑內(nèi)外水壓平衡,流砂無(wú)從發(fā)生。此法在沉井施工中經(jīng)常采用。
人工降低地下水位法:即采用井點(diǎn)降水法,使地下水位降至基坑地面以下,地下水的滲流向下,則動(dòng)水壓力的方向也向下,從而水不能滲流如基坑內(nèi),且增大了土粒間的壓力,可有效地防止流砂的產(chǎn)生。
此外,還可以采用地下連續(xù)墻法,壓密注漿法,土壤凍結(jié)法等,截止地下水流入基坑內(nèi),以防止流砂發(fā)生。