水利工程基坑排水施工技術(shù)探討

王亞薇 劉亞潔 徐 燕

任丘市城鄉(xiāng)供水服務(wù)中心 河北 任丘 062550

在進(jìn)行水利建設(shè)時(shí)，必須事先掌握各個(gè)地區(qū)的資料，熟悉各個(gè)地區(qū)采用的排水方式，并針對(duì)不同地區(qū)的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)出一套新穎的排水方案，減少由于過(guò)多的積水對(duì)整個(gè)工程的安全影響，從而保證地基的穩(wěn)定。

1 井下排水管道

1.1 排水明渠

明溝排水法是目前較為普遍的一種排水方法。由于特殊地區(qū)的土壤條件，在進(jìn)行基坑排水工程時(shí)，往往會(huì)受各種環(huán)境條件的制約。這時(shí)根據(jù)施工地區(qū)的特性，采用明渠排水方式，可將水量在一定的時(shí)間內(nèi)及時(shí)貯存，然后通過(guò)抽水機(jī)進(jìn)行抽水，使過(guò)量的水快速排出。在實(shí)踐中，按照以前的排水實(shí)踐，必須做好相關(guān)的施工準(zhǔn)備。首先將地基保持干爽，然后根據(jù)場(chǎng)地的地質(zhì)、水文條件，進(jìn)行蓄水量的調(diào)節(jié)，在進(jìn)行降水的過(guò)程中，盡可能選取地勢(shì)較高的地方進(jìn)行蓄水，以利于蓄水和提水。排水渠可分為垂直與水平兩類(lèi)，單個(gè)的排水管不能滿(mǎn)足需要，因此需要設(shè)置多個(gè)縱橫交錯(cuò)的排水渠，將蓄水池中的蓄水快速抽干，以免造成其它問(wèn)題。排水溝的設(shè)置應(yīng)遵守如下的基本準(zhǔn)則。首先，要選用能夠快速進(jìn)行水流導(dǎo)向的下水道；其次，要保證排水管與下水道的銜接要流暢，這樣才能更好的排水，三是要保證雨水能夠從上往下，根據(jù)地形來(lái)設(shè)計(jì)。參考現(xiàn)有的集水井的水深與容量，適時(shí)地對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)，使其有足夠的蓄水空間[1]。

圖1 排水明渠

1.2 人工截流排水技術(shù)

另外，人工截滲和排水法也是一種比較適合于對(duì)基坑排水有一定要求的施工項(xiàng)目。這種排水方式可以適應(yīng)各種情況，特別是在基坑滲漏嚴(yán)重地區(qū)，排水效果顯著。其具體做法是在基坑四周設(shè)置若干個(gè)井口，并通過(guò)抽水排出蓄水池。人工結(jié)滲排水有兩類(lèi)：井點(diǎn)法和井管法，前者要求設(shè)置一定的井定點(diǎn)，再在漏水嚴(yán)重地區(qū)設(shè)置相應(yīng)的井。將漏水的雨水通過(guò)收集管道輸送到特定的地點(diǎn)，并按照工程的實(shí)際情況及施工需要，采用泵進(jìn)行抽水。對(duì)于高水位的工程，采用井管法，需要在特定的基坑部位開(kāi)挖多個(gè)孔，并采用水泥過(guò)濾管道進(jìn)行排水。這里要指出的是，每隔6m放置一個(gè)扶正儀，它的功能是在水流不均勻的情況下，造成管道的傾斜，然后再使用一個(gè)調(diào)整裝置來(lái)調(diào)整管道的傾斜度，這樣就可以順利地將水流排空，然后再用泵進(jìn)行抽水。

2 大孔深基坑排水工程技術(shù)

2.1 管道工程

在實(shí)施井筒的過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)井筒的排水面積及滲漏情況，選用適當(dāng)?shù)你@孔方式。常用的有兩種方法：水沖法和旋轉(zhuǎn)法。在鉆井的外徑40-50 cm的情況下，采用旋轉(zhuǎn)鉆頭，將其孔的大小調(diào)節(jié)到70-80cm。針對(duì)在鉆井過(guò)程中可能發(fā)生的崩塌情況，采用注漿法加強(qiáng)支護(hù)，增加支護(hù)范圍，同時(shí)根據(jù)工程需要，將孔中的淤泥高度調(diào)節(jié)到超過(guò)正常地下水的水平，在井底0.3-0.5 m處。鋪好后，在地基下加入一層沙子，然后在0.5m內(nèi)填入細(xì)沙和砂礫，用來(lái)填補(bǔ)已經(jīng)打好的洞口，一般選用尺寸合適的細(xì)卵石或粗砂，這樣可以達(dá)到較好的截砂率，而且回填的深度應(yīng)小于10cm[2]。

2.2 減少地下水位的地基

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工資料的統(tǒng)計(jì)，如果地基部位以粉砂為主，在滲漏嚴(yán)重部位更易發(fā)生泥砂、管涌等問(wèn)題，若不及時(shí)妥善處置，將會(huì)給后續(xù)施工帶來(lái)很大的麻煩。

2.3 明溝的排泄

在進(jìn)行基坑開(kāi)挖之前，必須在一定的區(qū)域進(jìn)行水體的實(shí)測(cè)，采用明溝將外界的水流截?cái)?，然后再由泵進(jìn)行抽水。這種方法適用于處理地下水中的滲漏和雨水，如果能夠自動(dòng)排除，就可以避免開(kāi)挖、排水等多余的工作。

2.4 井下管道的施工及排水井的施工工藝

在長(zhǎng)期的應(yīng)用中，過(guò)濾器會(huì)發(fā)生一定的偏差，采用校正裝置進(jìn)行定位校正，可以防止由于過(guò)濾器的安裝不當(dāng)造成的噴沙問(wèn)題。扶正儀一般設(shè)置5-6個(gè)間隔，每個(gè)4-6個(gè)，調(diào)節(jié)過(guò)濾管道的布置，以防止因井內(nèi)沙粒的積累。

要想達(dá)到更好的排水目的，就必須按照水流速度和蓄水量建造合適的集水井，并根據(jù)井身尺寸選用合適的抽油機(jī)，確保10-15分鐘內(nèi)能將某一體積的污水排出。在完工的管道和管道中，要根據(jù)以前的水箱容量，選用合適的泵，然后進(jìn)行反復(fù)的抽水測(cè)試，準(zhǔn)確地估算出管道的流量，然后再根據(jù)水位來(lái)確定合適的濾池。為了更好地保障工程的效率，必須在特定的地點(diǎn)開(kāi)挖出一條合適的溝渠，使其在最短的時(shí)期內(nèi)進(jìn)行滲透的導(dǎo)向，合理的斜坡設(shè)計(jì)是最有效的方法。在進(jìn)行排水時(shí)，應(yīng)參考以前的排水量，確定合適的排水量，并對(duì)井口施工的深度和間距進(jìn)行控制。為了確保工程的順利進(jìn)行，在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮到排水管的時(shí)機(jī)和排水管的位置，以免造成工程造價(jià)的上升。針對(duì)不同地區(qū)不同滲透情況，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)充分考慮不同地區(qū)滲漏時(shí)段，采用專(zhuān)業(yè)的排水技術(shù)和規(guī)范的施工技術(shù)，加強(qiáng)施工管理，確保施工安全[3]。

圖2 排水井

2.5 在水利建設(shè)中的基礎(chǔ)排水管道施工中的質(zhì)量管理

排水渠在設(shè)計(jì)時(shí)，必須以提高排水管的利用率、減小對(duì)周?chē)ㄖ挠绊憺榛A(chǔ)，合理地選取合適的排水管斜坡，并依據(jù)實(shí)際的滲透量和截面條件，使其達(dá)到最佳的導(dǎo)向作用，同時(shí)還要考慮到排水管的施工工藝，加大基坑的挖掘深度，保持較好的排水效果，同時(shí)也要提高基坑排水施工的質(zhì)量。

依據(jù)當(dāng)前的集水井規(guī)模，選用水泵應(yīng)確保10-15 min的正常流量，并依據(jù)泵身工況，對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，得出在基坑開(kāi)挖期間的實(shí)際水位。在保證水位30~50 cm的前提下，可以保證基坑工程的基本條件是比較穩(wěn)定和安全的。

合理的直徑和大小不僅保證了在排水過(guò)程中充分利用環(huán)縫進(jìn)行砂的過(guò)濾，而且還能使經(jīng)過(guò)過(guò)濾的砂粒得到更好的凈化，保證在一定的時(shí)限之內(nèi)，滿(mǎn)足了標(biāo)準(zhǔn)的排沙量。

在安裝好了井筒之后，可以使用選定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的泵進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)，確定其出水率與標(biāo)準(zhǔn)值的一致性，如果出水率超過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)，則要通過(guò)對(duì)水中的泥沙進(jìn)行檢測(cè)，確定井筒的安裝形式是否要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。因?yàn)橐言谝?guī)定的部位設(shè)置了過(guò)濾器，所以要同時(shí)進(jìn)行扶正機(jī)的安裝與調(diào)試，參考以前的安裝規(guī)范，選用5~6 m一套的方式，把一套的扶正機(jī)調(diào)整為4-6個(gè)，這樣就能保證整個(gè)過(guò)濾的效果，降低砂粒的溢出率，避免涌砂問(wèn)題。

3 工程建設(shè)之前的排水計(jì)劃

基坑開(kāi)挖過(guò)程與其它建設(shè)項(xiàng)目相似，先要進(jìn)行前期工作。首先，施工方要派遣測(cè)量師對(duì)工地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的資料收集，比如對(duì)地層土壤的主要成份進(jìn)行測(cè)量，從而判斷出場(chǎng)地土壤的類(lèi)型，由于基礎(chǔ)的承載力是上層建筑的基礎(chǔ)，必須精確的進(jìn)行各種資料的精確統(tǒng)計(jì)，方可確保工程的質(zhì)量。如果需要，也要進(jìn)行地下靜態(tài)的水量測(cè)定，由于某些區(qū)域地下水的不均勻性，在南部是很普遍的，而且因?yàn)榈叵滤橇鲃?dòng)的，所以對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)就顯得尤為重要。在基礎(chǔ)上，不能拘泥于傳統(tǒng)的排水設(shè)計(jì)，要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行詳細(xì)的研究。比如明溝的排水，它的應(yīng)用范圍是對(duì)基礎(chǔ)排水能力不強(qiáng)的水利項(xiàng)目，當(dāng)?shù)鼗呐潘枨筝^大時(shí)，采用明渠的排水方式難以達(dá)到。同時(shí)，根據(jù)各有關(guān)方面的水文地質(zhì)數(shù)據(jù)和降水?dāng)?shù)據(jù)，制定基坑排水規(guī)劃的方法也要綜合考慮。由于施工場(chǎng)地的天氣多變，因此，在這種條件下，工程地質(zhì)環(huán)境和地下水位都會(huì)隨之改變，因此，地方相關(guān)的各類(lèi)數(shù)據(jù)就具有一定的實(shí)用意義，參照地方政府的相關(guān)數(shù)據(jù)，制訂出相應(yīng)的排水計(jì)劃，也是非常有可能的。同時(shí)，在設(shè)計(jì)排水規(guī)劃時(shí)，也要制訂相應(yīng)的事故處理措施，以保證項(xiàng)目的正常進(jìn)行[4]。

4 淺談基坑排水的施工工藝

4.1 排水明渠

由于其設(shè)備簡(jiǎn)單，排水工藝簡(jiǎn)單，是目前廣泛使用的一種工藝。在基坑工程中，采用截、疏、抽等方法進(jìn)行排水，其排水方式是對(duì)圍堰及地基地下滲水及大氣降水進(jìn)行排水。在能借助地勢(shì)自然水流的情況下，應(yīng)盡可能的進(jìn)行自排。比如，由于工程場(chǎng)地的地質(zhì)條件較差，地下水水位較高，又有較大的基坑，因此，必須沿等高線(xiàn)進(jìn)行排水管，并在各樓層設(shè)置排水管，以便將各樓層的積水從管道中引入，然后利用抽水機(jī)將各個(gè)樓層的水壓排出。另外，當(dāng)?shù)鼗拿娣e和深度都很低的情況下，只要設(shè)置一些豎向的排水管，就能使地面上的水流入到蓄水池中，然后用抽水機(jī)將雨水抽走。通過(guò)設(shè)置若干水平的排水管，將雨水導(dǎo)入豎直的排水管內(nèi)，雨水匯集到集水口，由抽水機(jī)進(jìn)行抽水，從而達(dá)到更好的排水效果。另外，要改善排水管的設(shè)計(jì)，必須使其具有一定的斜率，并能使其達(dá)到一定的排水要求。同時(shí)，收集水井的深度要達(dá)到排泄的標(biāo)準(zhǔn)，其規(guī)模也要符合集水的需要。

4.2 截流排水工程

與明溝排水法相比較，人工截滲式排水法是一種適合于具有高排水量的基礎(chǔ)設(shè)施，當(dāng)明溝無(wú)法達(dá)到實(shí)際排水需求時(shí)，采用手工截滲式排水法。人工截滲和排水法是在基坑附近設(shè)置幾個(gè)井口、管道，再利用井口、井筒進(jìn)行抽吸，其目的是防止地基滲漏。人工截滲排水法主要有井點(diǎn)法和井管法兩種。井點(diǎn)法還包含了兩種方法，即在工程場(chǎng)地的條件好、基坑深度不大、地下水位不高的條件下，采用井點(diǎn)方法進(jìn)行排水。可以在基坑四周設(shè)置幾個(gè)井口，通過(guò)集水管道連接到不同的井口，用泵進(jìn)行抽水。井點(diǎn)又可分成若干個(gè)體系，并與泵連接，并由泵單獨(dú)排放。井點(diǎn)管道不需要太多的材料，可以采用塑料管，在井點(diǎn)內(nèi)放置塑料管時(shí)，可以采用井底的塑料管。另外，在塑料管道的底部要有一個(gè)花筒，并且在外面要用一層紗線(xiàn)包裹，并且在塑料管和井筒的內(nèi)部要用填料來(lái)做反濾。另外，由于地基滲漏情況很?chē)?yán)重，并且在開(kāi)挖深度和寬度都很大的情況下，井點(diǎn)上的管道需要更高的材料，此時(shí)需要采用管道，由于地基面積增大，井點(diǎn)數(shù)量增大，因此需要采用水泵，從而加大了工程造價(jià)。井內(nèi)管道施工技術(shù)是針對(duì)地基滲漏不嚴(yán)重、基坑深度和覆蓋面積較少、地下水位較高的施工方法。井管法是在基坑四周開(kāi)挖多個(gè)孔，并在里面設(shè)置水泥過(guò)濾管，由泵將多個(gè)孔分開(kāi)進(jìn)行。另外，每一根水泥濾芯間隔6m都要配備一套，每一套都要有四根，這樣才能保證濾芯不會(huì)出現(xiàn)偏差，保證濾芯能夠正常工作，避免涌沙。

5 在開(kāi)挖過(guò)程中的一些問(wèn)題

在進(jìn)行排水施工時(shí)，應(yīng)特別關(guān)注下列問(wèn)題。首先，在設(shè)置排水管時(shí)，不得對(duì)工程建設(shè)造成負(fù)面的影響，從而使其無(wú)法進(jìn)行正常的施工。另外，要使排水管具有足夠的斜率，使其具有較好的排水性能。同時(shí)，在挖掘集水井的時(shí)候，要特別留意它的尺寸和深度，它的體積要和泵10分鐘內(nèi)的輸出量相一致，并且要盡可能地增大，不要超出泵的工作深度，保證泵的正常運(yùn)行。其次要考慮到泵的選用。選用泵要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的結(jié)果，不要盲目地采用高轉(zhuǎn)速的泵，因?yàn)楸玫牧髁坎灰舜笥诜e水的出水量，不然很可能造成泥漿流失。在采用井管法進(jìn)行排水時(shí)，必須在井中設(shè)置一個(gè)固定的中流子，每6 m安裝一套固定裝置，并且至少要有四個(gè)以上的固定裝置，以保證混凝土濾芯能夠正常地起到過(guò)濾的功能，以阻止沙子的涌入。要將泵中的水排到離基坑較近的地方，防止水回流到基坑中。還要派人來(lái)管理污水渠，確保排水管暢通。最后，要做好緊急事故的準(zhǔn)備，為萬(wàn)一出現(xiàn)泵失靈或降雨量加大時(shí)，儲(chǔ)備好備用泵和電力裝置，做好基礎(chǔ)排水工作。在某些施工情況良好的地方，也可以采用電泵，不過(guò)要保證電力供應(yīng)。同時(shí)，建筑企業(yè)也要提前制訂相應(yīng)的事故處理方案，以便根據(jù)事故的緊急情況及時(shí)采取相應(yīng)的措施，盡量降低事故的影響。

對(duì)基礎(chǔ)排水技術(shù)進(jìn)行了深入的探討，認(rèn)為在水利水電工程中，必須嚴(yán)格遵守施工規(guī)范，以免導(dǎo)致工程質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致工期延遲。而在基坑開(kāi)挖前，應(yīng)首先勘察工程場(chǎng)地，根據(jù)不同的地質(zhì)情況，進(jìn)行不同的工程分析，以確保后期工程的合理和安全。其次，要提前清掃工地，以提升工程建設(shè)的效益。最后，為了滿(mǎn)足施工要求，必須進(jìn)行深挖等技術(shù)改造。此外，工地的安全也非常的關(guān)鍵，有關(guān)工作人員要對(duì)施工進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)管，并對(duì)施工的人員進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M織，使其工作的效益最大化。針對(duì)理論上的不同，應(yīng)盡可能的減少，綜合考量，在施工前進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)，才能有效地確保工程的質(zhì)量[5]。

6 總結(jié)

隨著現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，水利建設(shè)被列入了全國(guó)的重要建設(shè)計(jì)劃，但由于以前的水利建設(shè)狀況，在建設(shè)過(guò)程中會(huì)遇到很多不可預(yù)測(cè)的問(wèn)題，從而影響到整個(gè)施工過(guò)程。在施工過(guò)程中，由于水文等各種因素的作用，必須對(duì)基坑的排水進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，以保證今后建設(shè)工作的安全性。