水利工程基坑排水施工技術(shù)探析

王煥良

（安徽瑞豐水利建筑有限公司 安徽蚌埠 233000）

水利工程基坑排水施工技術(shù)探析

王煥良

（安徽瑞豐水利建筑有限公司 安徽蚌埠 233000）

在水利工程建設(shè)當(dāng)中，基坑施工作為整個(gè)工程項(xiàng)目的基礎(chǔ)，對(duì)水利工程的整體施工質(zhì)量與實(shí)現(xiàn)的功能具有重要的影響。而排水施工在整個(gè)基坑施工當(dāng)中又占有十分重要的地位。因此，采取有效的基坑排水施工技術(shù)，保證整個(gè)水利工程基坑排水施工質(zhì)量符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求至關(guān)重要。本文主要分析了水利工程降水方案設(shè)計(jì)、降水深度施工方案設(shè)計(jì)，并重點(diǎn)探討了基坑排水的幾項(xiàng)主要施工技術(shù)。

水利工程；基坑排水；施工技術(shù)

前言

由于現(xiàn)代很多水利工程基礎(chǔ)施工都位于地下水位與外水位之下，導(dǎo)致基坑經(jīng)常受其范圍內(nèi)地下水、周圍滲水、降水等的影響，從而對(duì)整個(gè)水利工程的質(zhì)量造成影響。而一旦基坑施工受到影響，基坑排水無(wú)法實(shí)現(xiàn)，必將會(huì)影響到整個(gè)水利工程功能的正常發(fā)揮。所以，只有在基坑施工前對(duì)其排水方案進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，對(duì)需注意的事項(xiàng)進(jìn)行充分注意，并在此基礎(chǔ)上采取有效的基坑排水施工技術(shù)來(lái)提高基坑排水施工質(zhì)量，才能夠保障水利工程基坑排水施工順利高效進(jìn)行。

1 基坑排水施工方案的設(shè)計(jì)

1.1 降水方案設(shè)計(jì)

明溝排水和井管排水是我國(guó)目前水利工程基坑排水施工中采用的兩種主要排水技術(shù)，且明溝排水更加符合節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟(jì)性原則，并對(duì)降水深度較小的基坑排水施工非常適用[1]。因而在對(duì)實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)情況和具體施工細(xì)節(jié)進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)研究的前提下，結(jié)合基坑地質(zhì)特點(diǎn)與降水要求，在降水方案設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能選用明溝排水方式來(lái)對(duì)基坑內(nèi)的地下滲水、積水等進(jìn)行收集，以便集中處理，并采取井管排水對(duì)基坑降水進(jìn)行排出。

1.2 降水深度設(shè)計(jì)

根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與實(shí)際施工需要，對(duì)于水利工程基坑深度的挖掘應(yīng)保證挖穿填土層，并深入到透水性強(qiáng)的砂土層。但這樣一來(lái)，就很容易導(dǎo)致基坑滲水量大，從而給基坑施工埋下一定的安全隱患，給管涌和流砂現(xiàn)象發(fā)生創(chuàng)造一定有利的條件，并給基坑排水施工增加工程量與難度。為避免這類事件發(fā)生，就需要在基坑施工之前，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)勘察與分析，對(duì)基坑開挖深度方案進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，確?；娱_挖深度與降水深度符合工程施工要求和排水技術(shù)要求。此外，還需要維護(hù)與提高基坑周圍土壁的穩(wěn)定性，以為施工人員提供安全保障[2]。同時(shí)，充分考慮基坑支護(hù)降水和基坑降水情況，按照有關(guān)規(guī)范規(guī)定對(duì)地下水位高度進(jìn)行嚴(yán)格控制，保證基坑中線降水深度高于基坑開挖時(shí)降水深度的50cm，保證地下水位高度始終被控制在基礎(chǔ)樁承臺(tái)底部50cm以下。

2 水利工程基坑主要排水施工技術(shù)

2.1 基坑基礎(chǔ)排水施工技術(shù)

在水利工程實(shí)際基礎(chǔ)施工過(guò)程中，難免會(huì)遇見粉砂或粉土土質(zhì)的基坑施工，而只要遇見這種類型的土質(zhì)，在開挖基坑時(shí)就一定會(huì)出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，從而極易引發(fā)流砂或管涌現(xiàn)象發(fā)生，進(jìn)而大大增加基坑排水施工的難度。除了與粉砂、粉土相關(guān)之外，管涌現(xiàn)象的出現(xiàn)還與較高的地下水位有著密不可分的聯(lián)系，而流砂現(xiàn)象也與滲水超出粉砂、粉土允許的最大程度有關(guān)。所以，為減少管涌和流砂現(xiàn)象發(fā)生，減低地下水位非常關(guān)鍵?，F(xiàn)階段，降低地下水位的方法有很多，如鋪墊砂礫反濾層法、放緩邊坡法、沉井法、沉箱加水力充填法等等。若采用的是鋪墊砂礫反濾層法和放緩邊坡法，不僅預(yù)防效果一般，而且還會(huì)增加排水施工難度與總工程量，增加工程施工成本，并給工程造成不必要的影響[3]。而最近幾年，隨著水利工程施工技的不斷改進(jìn)與完善，很多水利工程在實(shí)施基坑排水施工時(shí)，為有效排出基坑滲水，降低流砂和管涌現(xiàn)象發(fā)生概率，在合理設(shè)置基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與合理選擇施工工藝的基礎(chǔ)上，將沉井或沉箱加水力充填等方法應(yīng)用在基坑排水施工當(dāng)中。實(shí)踐證明，這些方法在避免流砂和管涌現(xiàn)象出現(xiàn)方面取得了良好的預(yù)防效果。不僅如此，在降低地下水位方面效果也非常顯著。

2.2 井管排水施工技術(shù)

目前，用于水利工程基坑排水施工的井管施工技術(shù)一般采用大鍋鍛造孔、水沖沉井等鉆井機(jī)械設(shè)備。若施工方案將井管外徑設(shè)置為45～55cm，則應(yīng)將大鍋鍛造孔工具直徑相應(yīng)的設(shè)置為75～ 85cm，并將泥漿固壁的可用比重設(shè)置為1.2～1.3之間[4]。在這一環(huán)節(jié)當(dāng)中，需要嚴(yán)格保證大鍋鍛造孔內(nèi)的泥漿始終高于地下水水面，同時(shí)低于管口50cm，以避免鍛造孔期間出現(xiàn)井壁坍塌事件。

當(dāng)鉆井深度符合施工要求時(shí)，就要開始實(shí)施井管的下放工作：①用細(xì)鋼絲繩在吊環(huán)底部上系一個(gè)活扣；②將系有拔釬副繩的插釬固定在井管內(nèi)部，再以人力或機(jī)械控制方式將井管從管內(nèi)向地面進(jìn)行投放。注意井管的下放必須要先將混凝土底管下放到鉆井中，然后再將透水性較好的井管和無(wú)砂混凝土管下放到鉆井中。圖1為某水利工程降水井剖面圖。

圖1 某水利工程井管排水降水井剖面圖

2.3 明溝排水施工技術(shù)

在水利工程基坑施工過(guò)程中，基坑需要排除的水主要包括施工期間的降水、地下水、周圍滲水和圍堰形成后積聚的余水等。要想將基坑內(nèi)的水及時(shí)徹底的排除出去，就必須對(duì)實(shí)際施工情況進(jìn)行全面仔細(xì)調(diào)查，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的水文地質(zhì)、地理環(huán)境、氣候、基坑施工方案、基坑范圍大小、基坑存水情況等因素進(jìn)行綜合考慮，并根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)分析，科學(xué)合理設(shè)計(jì)排水施工方案，選擇適用先進(jìn)的排水施工技術(shù)。對(duì)于圍堰形成后基坑積水的及時(shí)排除，由于下游水位相對(duì)較低，因而可以依據(jù)水往低處流的原理對(duì)地形優(yōu)勢(shì)進(jìn)行充分利用，使基坑內(nèi)的積水以自流方式排到外面。對(duì)

于剩下無(wú)法自流到外界的水可以通過(guò)人工方式開挖排水溝渠，將余水排放到人工開挖的排水井地形較低處，再利用水泵將這些水集中排出。需注意的是，圍堰形成后基坑內(nèi)積水的排出必須要保證及時(shí)性，即首先將積水排出，再排出其他水，以為基坑留有足夠的固結(jié)時(shí)間，便于排水施工人員及時(shí)準(zhǔn)確掌握實(shí)際施工情況，從而合理安排施工環(huán)節(jié)，合理選擇排水施工技術(shù)。

對(duì)于降水和地下滲水的排出，應(yīng)該與圍堰積水的排出方式相似，即在地形條件有利的情況下，優(yōu)先利用地形優(yōu)勢(shì)形成自流排水，然后在利用人工開挖排水溝渠的方式將基坑內(nèi)的雨水和余水集中排放到排水井處，最后用水泵將其全部抽走[5]。排水溝的開挖與具體位置布設(shè)需要依據(jù)實(shí)際施工情況而定，目前主要有三種形式：①針對(duì)基坑土質(zhì)較差，基坑開挖范圍與深度較大，地下滲水量較多，地下水位相對(duì)較高等實(shí)際施工情況，排水溝的開挖與位置布設(shè)需要在基坑四周等高線處以分層方式布設(shè)排水井和排水溝，當(dāng)排水井和排水溝布設(shè)好之后，利用水泵將排放到其內(nèi)的水排出，最終完成基坑排水施工。②針對(duì)普通情況，在基坑四周按照由高至低的順序開挖排水井和排水溝，將基坑內(nèi)的滲水、降水等引入排水溝中后利用水泵將其排出。③針對(duì)基坑滲水量較少，基坑開挖范圍較小的施工情況，可以以縱向軸線為基準(zhǔn)，按照由上至下的順序開挖排水溝，同時(shí)在下游開挖排水井或幾條橫排水溝，將基坑內(nèi)的滲水等引至排水溝中，最后將引出的水全部集中到一個(gè)排水井中用水泵將其排出。圖2為某水利工程采用明溝排水方式對(duì)基坑進(jìn)行排水的結(jié)構(gòu)圖，通過(guò)該圖我們可以更直觀清晰的了解到排水溝和排水井具體開挖位置。

3 總結(jié)

總而言之，水利工程作為我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)之一，在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有重要的影響與作用，其基坑排水施工在很大程度上決定著整個(gè)工程的施工質(zhì)量與建筑物功能發(fā)揮的程度。只有采用先進(jìn)有效的排水施工技術(shù)將基坑內(nèi)的水及時(shí)合理排出，才能夠保證基坑施工質(zhì)量符合有關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，符合工程施工要求，從而推動(dòng)我國(guó)水利工程快速可持續(xù)發(fā)展，推動(dòng)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速進(jìn)步。

圖2 某水利工程基坑排水明溝排水方案結(jié)構(gòu)圖

[1]孫立公.水利工程基坑排水施工技術(shù)的應(yīng)用研究[J].內(nèi)蒙古水利，2014，04：90～91.

[2]曹輝，寧偉東.水利工程基坑排水施工技術(shù)的應(yīng)用分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015，13：175.

[3]代文銳.淺析基坑排水施工技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015，18：62～63.

[4]張會(huì)峰.淺談水利工程基坑排水施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)[J].河南科技，2014，15：41～42.

[5]翟向東，鄭都星.對(duì)水利工程基坑排水施工技術(shù)的相關(guān)分析[J].黑龍江水利科技，2014，10：135～136.

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2015-11-2