淺談水利工程施工排水技術(shù)

程亮

(黑龍江省富裕縣水利第一工程處，黑龍江 富裕 161200)

圍堰閉氣以后，要排除基坑內(nèi)的積水和滲水，隨后在開挖基坑和進行基坑內(nèi)建筑物的施工中，還要經(jīng)常不斷地排除滲入基坑的滲水，以保證干地施工。修建河岸上的水工建筑物時，如基坑低于地下水位，也要進行基坑排水工作。排水的方法可分為明式排水和暗式排水兩種。

1 地基土質(zhì)分類

地基有強透水、弱透水和不適水之分，因此對排水要求也不同。有條件的工程在動工前可采用挖坑或手搖鉆鉆探等辦法，取得土樣，查明地基各部位和不同高程的土質(zhì)和地下水位等有關(guān)資料數(shù)據(jù)，供基坑開挖時確定邊坡和排水準備工作的依據(jù)。

2 基坑降水方案設(shè)計

基坑積水主要是指圍堰閉氣后存于基坑內(nèi)的水體，還要考慮排除積水過程中從圍堰及地基滲入基坑的水量和降雨。初期排水的流量是選擇水泵數(shù)量的主要依據(jù)，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況、工期長短、施工條件等因素確定。

初期排水時間與積水深度和允許的水位下降速度有關(guān)。如果水位下降太快，圍堰邊坡土體的動水壓力過大，容易引起坍坡;如水位下降太慢，則影響基坑開挖工期?；铀幌陆档乃俣纫话憧刂圃?.5～1.5m/d為宜。在實際工程中，應(yīng)綜合考慮圍堰型式、地基特性及基坑內(nèi)水深等因素而定。對于土圍堰，水位下降速度應(yīng)小于0.5m/d.

根據(jù)初期排水流量即可確定水泵工作臺數(shù)，并考慮一定的備用量。水利工地常用離心泵或潛水泵。為了運用方便，可選擇容量不同的水泵，組合使用。水泵站一般布置成固定式或移動式兩種。當基坑水深較大時，采用移動式。

3 經(jīng)常性排水措施

當基坑積水排除后，立即進行經(jīng)常性排水。對于經(jīng)常性排水，主要是計算基坑滲流量，確定水泵工作臺數(shù)，布置排水系統(tǒng)。

3.1 排水系統(tǒng)布置

經(jīng)常性排水通常采用明式排水，排水系統(tǒng)包括排水干溝、支溝和集水井等。一般情況下，排水系統(tǒng)分為兩種情況:一種是基坑開挖中的排水;另一種是建筑物施工過程中的排水。前者是根據(jù)土方分層開挖的要求，分次下降水位，通過不斷降低排水溝高程，使每一個開挖土層呈干燥狀態(tài)。排水溝通常布置在基坑中部，以利兩側(cè)出土;當基坑較窄時，將排水干溝布置在基坑上游側(cè)，以利于截斷滲水。沿干溝垂直方向設(shè)置若干排水支溝?；A(chǔ)范圍外布置集水井，井內(nèi)安設(shè)水泵，滲水進入支溝后匯入干溝，再流入集水井，由水泵抽出坑外。后者排水目的是控制水位低于坑底高程，保證施工在干地條件下進行。

3.2 經(jīng)常性排水流量

經(jīng)常性排水主要排除基坑和圍堰的滲水，還應(yīng)考慮排水期間的降雨、地基沖洗和混凝土養(yǎng)護棄水等。

四、人工降水措施

在經(jīng)常性排水中，采用明排法，由于多次降低排水溝和集水井高程，變換水泵站位置，影響開挖工作正常進行，此外，在細砂、粉砂及砂壤土地基開挖中，因滲透壓力過大而引起流砂、滑坡和地基隆起等事故，對開挖工作產(chǎn)生不利影響。采用人工降低地下水位措施可以克服上述缺點。人工降低地下水位，就是在基坑周圍鉆井，地下水滲入井中，隨即被抽走，使地下水位降至基坑底部以下，整個開挖部分土壤呈干燥狀態(tài)，開挖條件大為改善。

3.2.1 管井法

管井法就是在基坑周圍或上下游兩側(cè)按一定間距布置若干單獨工作的井管，地下水在重力作用下流入井內(nèi)，各井管布置一臺抽水設(shè)備，使水面降至坑底以下。

管井法適用于基坑面積較小，土的滲透系數(shù)較大(K=10～250m/d)的土層。當要求水位下降不超過7m時，采用普通離心泵;如果要求水位下降較大，需采用深井泵，每級泵降低水位 20～30m.

管井由井管、濾水管、沉淀管及周圍反濾層組成。地下水從濾水管進入井管，水中泥沙沉淀在沉淀管中。濾水管可采用帶孔的鋼管，外包濾網(wǎng);并管可采用鋼管或無砂混凝土管，后者采用分節(jié)預制，套接而成。每節(jié)長lm，壁厚為 4～6cm，直徑一般為 30～40cm.管井間距應(yīng)滿足在群井共同抽水時，地下水位最高點低于坑底的要求，一般取15～25m.

3.2.2 井點法

當土壤的滲透系數(shù)K

輕型井點是由井管、集水管、普通離心泵、真空泵和集水箱等設(shè)備組成的排水系統(tǒng)。

輕型井點的井管直徑為38～50mm，采用無縫鋼管，管的間距為0.8～1.6m，最大可達3.0m。地下水從井管底部的濾水管內(nèi)借真空泵和水泵的抽吸作用流入管內(nèi)，沿井管上升匯入集水管，再流入集水箱，由水泵抽出。

輕型井點系統(tǒng)開始工作時，先開動真空泵排出系統(tǒng)內(nèi)的空氣，待集水箱內(nèi)水面上升到一定高度時，再啟動水泵抽水。如果系統(tǒng)內(nèi)真空不夠，仍需真空泵配合工作。

井點排水時，地下水位下降的深度取決于集水箱內(nèi)的真空值和水頭損失。一般集水箱的真空值為400～500mmHg 柱。

4 施工排水需注意的問題

4.1 排水干溝（又稱龍溝）的布置應(yīng)盡量不干擾施工，需有一定縱坡便于滲水集中，龍溝的斷面應(yīng)根據(jù)滲水量和縱坡確定，因此在基坑放樣時要考慮因排水需要，把基坑開挖范圍適當擴大。

4.2.集水井的大小一般相當于所用水泵10-15min的出水量，能加大的要盡量放大，集水井深度需保證水泵工作深度，同時保持排水水面低于基坑工作面30-50cm。

合理選擇井徑和管徑，保證井徑和管徑間有一定的環(huán)狀間隙，來充填有效阻砂透水的濾料（環(huán)狀間隙應(yīng)考慮不同地層情況）保證水清砂凈，在滿足需水量的前提下，不要盲目加大管徑，否則，既增加了施工難度，又增加了成本。

4.3.管井建成后，必須根據(jù)抽水實驗的結(jié)果，選擇抽水設(shè)備，不可盲目安裝大泵，否則使井的出水量超過正常的出水量，因流速過大而引起大量來砂。管井正常抽水時，其水位降深不能超過第一個取水含水層的過濾器，避免過濾管的纏絲因氧化、損壞而造成涌砂。

【1】鐘漢華.《水利水電工程施工技術(shù)》.中國水利水電出版社.2004

【2】崔中興.《水利工程地質(zhì)學習與實踐》.西北工業(yè)大學出版社.2003

【3】谷兆祺.《水利水電工程經(jīng)驗與案例分析》.中國水利水電出版社.2008.