基礎(chǔ)降水深度不足分析與預(yù)防

任延波　韓桂榮

摘要：基礎(chǔ)降(排)水工作是土方工程、地基與基礎(chǔ)工程施工中的一項(xiàng)重要技術(shù)措施，如果在施工前對(duì)施工場地的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況缺乏詳細(xì)的調(diào)查，或是降水設(shè)計(jì)方案、降水方法與設(shè)備的選擇不符合工程的特點(diǎn)，不能滿足工程的需要，或是降水的施工質(zhì)量不佳，造成降水失效或達(dá)不到預(yù)定的要求，都會(huì)影響土方工程、地基與基礎(chǔ)工程的正常施工，甚至危及鄰近建筑物、構(gòu)筑物和市政設(shè)施的安全與使用。

關(guān)鍵詞：基礎(chǔ)降水 深度不足 分析與預(yù)防

0 引言

目前，常用基坑降水方法有明排井(坑)、井點(diǎn)降水、井管降水等。具體選用時(shí)，可根據(jù)工程的特點(diǎn)、要求的降水深度、含水層土的類別及其滲透系數(shù)、施工設(shè)備的條件和施工期限等因素，進(jìn)行比較，選取經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可靠、易于施工、管理方便的降水方案。各種井點(diǎn)、井管的性能、施工工藝和操作管理不盡相同，如果不能因地制宜、因事制宜地靈活運(yùn)用和合理解決施工中的問題，將會(huì)造成嚴(yán)重的工程質(zhì)量事故和安全事故。下面就地下水位降低深度不足問題進(jìn)行簡要分析。

1 地下水位降低深度不足的表象

1.1 地下水位沒有降到施工組織設(shè)計(jì)的要求，即挖土面以下0.5—1m，水不斷滲進(jìn)坑內(nèi)。

1.2 基坑內(nèi)土的含水量較大、較濕，不利于土方開挖，并引起基坑邊坡失穩(wěn)。

1.3 坑內(nèi)有流砂現(xiàn)象出現(xiàn)。

2 地下水位降低深度不足的原因分析

2.1 對(duì)需要進(jìn)行降水地區(qū)及相鄰地區(qū)的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料缺乏詳細(xì)的了解和調(diào)查，沒有查明相對(duì)含水層和不透水層、地下水的補(bǔ)給關(guān)系以及主要含水層和下臥層等情況；收集的資料與實(shí)際不符，或是借用附近工程有關(guān)資料；降水設(shè)計(jì)所采用含水層的滲透系數(shù)不可靠，影響了降水方案的選擇和設(shè)計(jì)。

2.2 降水方案設(shè)計(jì)有誤，井點(diǎn)的平面布置、濾管的埋置深度、排水溝和排水井(坑)的布置、設(shè)計(jì)的降水深度不合理。

2.3 對(duì)工程特點(diǎn)和降水設(shè)備的性能缺乏足夠認(rèn)識(shí)和掌握，致使排水量不足。

2.4 降水設(shè)備質(zhì)量不符合要求，或是在運(yùn)輸、裝卸、堆放、安裝、使用過程中，零部件已經(jīng)磨損，達(dá)不到要求的精度，不能發(fā)揮應(yīng)有的作用。

2.5 施工質(zhì)量有問題，如井孔的垂直度、深度與直徑，井管的沉放，砂濾料的規(guī)格與粒徑，濾層的厚度，管線的安裝等質(zhì)量不符合要求。

2.6 井管和降水設(shè)備系統(tǒng)安裝完畢后，沒有及時(shí)試抽和洗井，濾管和濾層被淤塞。

2.7 排水溝未及時(shí)清理淤泥，妨礙排水。

2.8 機(jī)電設(shè)備故障或動(dòng)力、能源不能滿足降水設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的需要，造成地下水降低后回升。

2.9 降水方案與挖上和基坑圍護(hù)方案不相匹配，施工過程中因土方開挖和圍護(hù)支撐的拆除影響降水，甚至破壞降水設(shè)備。

3 地下水位降低深度不足的預(yù)防措施

3.1 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料以及降水范圍、深度、起止時(shí)間和工程周圍環(huán)境要求是制訂降水設(shè)計(jì)方案、選擇施工機(jī)具、計(jì)算涌水量、布置井點(diǎn)位置、確定濾管位置和標(biāo)高等的基本條件，應(yīng)提前進(jìn)行勘察或在現(xiàn)場進(jìn)行有關(guān)試驗(yàn),一般情況下，需要哪些水文、地質(zhì)資料，根據(jù)降水工程的復(fù)雜程度區(qū)別對(duì)待。地質(zhì)資料的基本內(nèi)容應(yīng)包括工程附近的河流與湖泊的位置，地形地貌的描述。豐水期與枯水期的地下水位及其隨潮汐的變化情況，工程所在地點(diǎn)土的物理力學(xué)性質(zhì)和地質(zhì)縱橫斷面圖。并應(yīng)查明相對(duì)含水層和不透水層的范圍、地下水的補(bǔ)給關(guān)系、主要含水層和下臥層的范圍和土顆粒的組成等，其深度應(yīng)達(dá)到主要隔水層。土層的滲透系數(shù)(包括水平和垂直滲透系數(shù))必須可靠，要根據(jù)降水工程的復(fù)雜程度作必要的現(xiàn)場抽水試驗(yàn)確定；如需采取回灌措施的，還應(yīng)現(xiàn)場做注水試驗(yàn)；對(duì)于電滲井點(diǎn)降水，還應(yīng)有電滲系數(shù)和導(dǎo)電率等資料。

3.2 開挖低于地下水位的基坑(槽)、管溝和其他挖方時(shí)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)毓こ痰刭|(zhì)資料、挖方尺寸、深度及要求降水的深度和工程特點(diǎn)，選擇降水方法和設(shè)備。

3.3 采用挖掘機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)、推土機(jī)等機(jī)械挖土?xí)r，應(yīng)使地下水位經(jīng)常低于開挖底面不少于0.5m；加人工挖土?xí)r，地下水位低于開挖底面值可適當(dāng)減少。降水實(shí)際能達(dá)到的深度與工程特點(diǎn)、水文地質(zhì)情況、井點(diǎn)管的長度和平面布置等有關(guān)。井點(diǎn)降水系統(tǒng)的平面布置，可根據(jù)具體情況選用封閉形井點(diǎn)、雙排井點(diǎn)或單排井點(diǎn)。對(duì)長寬度較大的基坑可在基坑中間增設(shè)一排或多排降水井點(diǎn)；若有局部深度比大面積基坑深的深坑(如電梯井等)，可在探坑部位另設(shè)一組滿足深坑降水要求的井點(diǎn)。輕型井點(diǎn)的井距為0.8～2m，距邊坡線至少1m；噴射井點(diǎn)的井距為1.5～3m，距邊坡線至少1.0m：電滲井點(diǎn)管(陰極)應(yīng)布置在鋼筋或鋼管制成的電極棒(陽極)外側(cè)0.8～1.5m，露出地面0.2～0.3m。對(duì)輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)和電滲井點(diǎn)，若按封閉方式布置單套井點(diǎn)設(shè)備時(shí)，集水總管宜在抽水機(jī)組的對(duì)面斷開，使抽水機(jī)組兩側(cè)的集水總管長度、地下汲水量、管內(nèi)的水流阻力和真空度大小等可基本接近，以達(dá)到較好的抽水效果。當(dāng)采用多套井點(diǎn)設(shè)備時(shí)，各套井點(diǎn)設(shè)備的集水總管之間宜裝設(shè)閥門隔開，使各套設(shè)備管內(nèi)的水流分開；當(dāng)其中一套機(jī)組發(fā)生故障時(shí)，可開啟相鄰的有關(guān)閥門，借助鄰近的抽水機(jī)組來維持抽水。

3.4 井點(diǎn)施工必須符合技術(shù)要求。井孔應(yīng)保持垂直，以防止孔壁坍塌；井孔的深度應(yīng)大于井點(diǎn)管的深度，以保證井點(diǎn)管的設(shè)計(jì)埋設(shè)深度；井孔直徑應(yīng)根據(jù)井點(diǎn)的直徑確定，不得小于規(guī)定的孔徑，且上下應(yīng)保持一致，特別是在井孔穿過不同土層時(shí)，要注意施工質(zhì)量。濾管應(yīng)按要求的位置埋設(shè)在透水性較好的含水層中，必要時(shí)可采取擴(kuò)大井點(diǎn)濾層等輔助措施。如遇孔壁坍塌，井孔淤塞，使濾管無法沉放到規(guī)定的深度時(shí)，應(yīng)重新成孔，嚴(yán)禁將濾管強(qiáng)行插入土中，以免濾管被淤泥堵塞而失效。成孔后，往往孔內(nèi)的泥漿濃度過大，使砂濾料不易灌填、沉落，影響濾層質(zhì)量，并使其透水性能減弱。因此，在灌填砂濾料前，應(yīng)把孔內(nèi)泥漿適當(dāng)稀釋，使砂濾料易于灌填和沉落(也要防止泥漿稀釋過度而造成坍孔)。灌填砂濾料時(shí)，井管應(yīng)居中，使砂濾料均勻地圍繞在周圍，形成濾層。灌填高度一般要求達(dá)到天然地下水位標(biāo)高，其灌填量不得小于計(jì)算量的95％。井點(diǎn)管沉放到井孔內(nèi)以后，管口應(yīng)妥善保護(hù)，以防雜物掉入管內(nèi)造成堵塞。井點(diǎn)系統(tǒng)各部件均應(yīng)安裝嚴(yán)密，防止漏氣。連接集水總管與井管彎聯(lián)管的短管宜采用軟管。井點(diǎn)施工時(shí)，還應(yīng)做好施工記錄，作為質(zhì)量檢查、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、分析事故原因的依據(jù)。記錄中應(yīng)包括施工單位和班組、工程名稱、氣候條件、施工機(jī)具、人工降水類別、井點(diǎn)編號(hào)、沖孔起訖時(shí)間、井孔直徑和深度、井點(diǎn)的直徑和長度、灌砂量、濾管長度、濾管底端標(biāo)高和沉淀管長度等內(nèi)容。

3.5 降水設(shè)備的管道、部件和附件等，在組裝前必須檢驗(yàn)和清洗，并妥善保管。對(duì)曾經(jīng)使用過的管道、部件和附件等，還必須除去銹屑、垃圾和淤泥，并用壓力空氣或壓力水沖洗干凈。應(yīng)特別注意并點(diǎn)濾管在運(yùn)輸、裝卸和堆放時(shí)，網(wǎng)孔破損，繞絲走動(dòng)，如果沉放前沒有及時(shí)修補(bǔ)，將會(huì)造成濾管淤塞、泥土流失、地面沉陷等個(gè)良后果。

3.6 灌填砂濾料后，應(yīng)規(guī)定及時(shí)洗井和試抽，可以破壞成孔時(shí)在子L壁形成的泥皮，排除滲入周圍土層、濾層、濾管中的泥漿，使井管的過濾段形成良好的過濾層，恢復(fù)土層透水和井管的降水性能。同時(shí)，還要全面檢查井點(diǎn)系統(tǒng)管路接頭質(zhì)量、井點(diǎn)出水狀況(包括出水量、含泥量)、抽水機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)情況等；如有漏氣、漏水和“死井”(即濾管已被泥砂堵塞，滲水性能很差的井)等不正?，F(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)處理，否則，在基坑開挖以后更難處理。檢查合格后，井點(diǎn)子L口到地面下一定深度范圍內(nèi)，應(yīng)用粘性土填塞封孔，以防止漏氣和地面水下滲，可以提高降水效果。

3.7 為確保降水連續(xù)不斷地進(jìn)行，應(yīng)有備用泵和電動(dòng)機(jī)；必要時(shí)，還應(yīng)設(shè)置雙電源或備用柴油發(fā)電機(jī)。泵、電動(dòng)機(jī)、電源等在使用中一旦發(fā)生故障，應(yīng)及時(shí)更換，以求在最短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常降水，防止地下水位上升超過一定限度而引起工程質(zhì)量事故。降水過程中，應(yīng)加強(qiáng)降水系統(tǒng)的維護(hù)和檢查，保證不間斷的抽水。同時(shí)，應(yīng)經(jīng)常觀測(cè)并記錄工作水壓力、地下水流量、井點(diǎn)真空度、觀察孔水位等，以便發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)處理。

3.8 排水溝應(yīng)及時(shí)清理、修整，使水順利地排到明排井(坑)內(nèi)，并要有專人及時(shí)抽水。

3.9 井點(diǎn)的布置和挖土方向以及基坑圍護(hù)文撐的布置要互相協(xié)調(diào)，不要因挖土將井點(diǎn)管碰壞。深井井管應(yīng)布置在圍護(hù)支撐附近，因深井管隨基坑的挖深，井管露出土面越長，容易產(chǎn)生不穩(wěn)定。深井管可以固定在圍護(hù)支撐上，不易被挖土機(jī)碰壞。

3.10 在基坑內(nèi)設(shè)降水觀察井。挖土前測(cè)量觀察井內(nèi)水位降低情況，水位降至挖土底面0.5～1m時(shí)再開始挖土。