基坑工程中如何选择降水方案、常用参数和注意事项

3809 2020-06-19 13:16:37

在建筑工程施工过程中，当开挖深度超过地下水埋深时，为保证土方施工的顺利进行、确保土方边坡的稳定，需将地下水位降到基础埋置深度以下，这项工作就称为降水。降低地下水位的方法，一般可分为集水坑降水和井点降水两大类。其中井点降水又可分为轻型井点、管井井点、喷射井点、电渗井点、深井井点等降水方法。

降水方案的选择

在基坑工程中选择降水方案时一般要考虑施工现场的地质条件和环境因素，一是要保证基坑内正常施工作业；二是要防止基坑外的地下水位下降对周围已建建筑物、管线、道路路面所造成的各种危害；另外，降水方案有时也会受到场地和文明施工等因素的限制。为了达到良好的降水效果，有时候需要同时使用多个降水方案。

1、集水坑降水

明渠加集水坑降水具有施工方便，费用低廉等特点，在施工现场应用的最为普遍。在高水位地区基坑边坡支护工程中，这种方法往往作为其它降水方法的辅助降排水措施，它主要排除地下潜水、施工用水和天降雨水。在地下水蓄量较小，地质条件较好的情况下，使用明渠和集水井可以清除基坑内积水。但是，在地下水较丰富地区，若仅单独采用这种方法降水，由于基坑边坡渗水较多，作业面泥泞不堪，有不利于结构物施工。因此，这种降水方法一般不单独应用于高水位地区基坑边坡支护中，通常会与降水井点或截渗幕墙配合使用。

2、截渗幕墙

截渗幕墙不能单独作为降水方案，一般与明渠或井点降水配合使用。截渗幕墙一般用于地下水非常丰富、地下水补给非常快或需要特别对边坡不稳定性、周围建筑不均匀沉降进行控制的情况。常见的有截渗墙、帷幕灌浆、钢板桩等，在截断地下水向基坑渗透的同时也对基坑的边坡起到一定的支护作用。同时，由于截渗幕墙的存在，基坑降水对幕墙以外的地下水影响程度大大减小，周围建筑物的稳定性得到有效保障。当然，截渗幕墙的施工需要较大的场地而且会产生较大噪声，在建筑物密集区和居民区附近等地施工时会受到一些限制。

3、轻型井点

轻型井点是国内应用很广的降水方法，它比其它井点系统施工简单快捷、经济安全，特别适用于降水面积不大，地下水蓄量较小的情况。该方法降低水位深度一般在3～6m之间。轻型井点适用的土层渗透系数为0.1～50m/d，当土层渗透系数偏小时，需要采用在井点管顶部用粘土封填并保证井点系统各连接部位具有较好的气密性，通过提高整个井点系统的真空度来增强抽排水能力。

4、管井井点

管井井点适用于渗透系数大的砂砾层，地下水丰富的地层，以及轻型井点不易解决的场合。它具有施工简单、出水量大等特点，每口管井出水流量可达到50～100m3/h，可降低地下水位深度约3～5m。这种方法一般用于潜水层降水，通常土的渗透系数在20～200m/d范围内时效果最好。

5、喷射井点

喷射井点的抽水系统和喷射井管件比较复杂，运行时故障率相对较高，能量损耗很大，相对于其它井点法降水而言具有降水深度大、运行费用高的特点。喷射井点系统能在井点底部产生250mm水银柱的真空度，其降低水位深度一般在8～20m之间。它适用的土层渗透系数与轻型井点一样，一般为0.1～50m/d。

6、电渗井点

电渗井点适用于渗透系数很小的地质情况，如渗透系数小于0.1m/d的粘土、亚粘土、淤泥和淤泥质粘土等。它需要与轻型井点或喷射井点结合应用，在降水过程中，应对电压、电流密度和耗电量等进行量测和必要的调整，工作起来比较烦琐。

7、深井井点

深井井点是基坑支护中应用较多的降水方法，它的优点是排水量大、降水深度大、降水范围大。深井井点适用的土层渗透系数为10～250m/d、降低水位深度超过15m，常用于降低承压水。利用深井点降低承压水位，有助于减除压力、保证基坑的安全性。但由于降水深度大、出水量大和水位降落曲线陡等原因，势必造成降水的影响范围和影响程度大，因而容易引起基坑周围建筑物的不均匀沉降。

常用的参数

1、基坑宽度小于6米时可沿基坑长边方向布置单侧线性井点，大于6米则需两则布置或环状布置井点。单侧线性井点要布置在地下水流靠上游的方向上。

2、降水井运行一段时间后，地下水会形成稳定的降水漏斗。降水漏斗的坡度约为1：10，也就是说，当井点处地下水位下降1米并长时间稳定时，离井点约10米范围内的地下水位都将受到影响，而且，距离井点越远降水幅度越小。

3、一般要求地下水位降到基坑底高程以下0.5～1米，以保持基坑在开挖期间的干燥状态，同时也保障开挖过程中基坑边坡的稳定性。

4、井点间距一般可选择0.8米、1.2米或1.6米，视地下水位和基坑深度而定。在特殊部位可以适当加密井点，以保证降水效果。

5、冲孔深度应比滤管低0.5米左右，回填井管时用粗砂一直填到滤管以上至少1米，在离地表至少0.5米的深度内用粘土进行封口。

需要注意的问题

1、作业时机和应急预案

基坑开挖和降水作业应选在降水量小、地下水位低的季节进行，通过合理安排施工组织计划来尽量减小降水难度，同时增加基坑底部结构物的施工紧凑性，使得结构物能够尽早达到回填或防水、防淹要求，从而缩短降水作业的时间。为了确保施工的安全性和紧凑性，一定要设计好应急预案，如备用设施和备用电源、防雨措施和防渗措施、边坡稳定和沉降监测等。

2、降水井点的布置

井点可以均匀布置在基坑周围，由于设置出入基坑的道路而少布一个井点是不会对降水效果产生太大影响的。但是，对于较大面积的基坑，有时为了确保降水效果，需要在基坑中设置一些降水井点。井点位置与基坑周边的最小距离一般不小于2米，以保证基坑边坡的稳定性。

3、停止降水的条件

并不是说基坑底部结构成型就可以停止降水，通常应考虑结构物是否可被淹没或可防淹没，同时还要计算结构物底板强度和结构物整体重量能够承受和对抗地下水上升所产生的浮力。

4、地下水位的监测

降水过程中要对地下水的水位进行监测，确保地下水位经过较长时间的降水后保持在一个比较稳定的高程上，避免过度降低地下水位引起资源浪费和结构物不均匀沉降。同时，发现地下水位异常上升或降低时都应该迅速查找原因，排除隐患。

5、不均匀沉降的预防

基坑周围建筑物的不均匀沉降主要是由于地下水位降低，建筑物下面地基基础脱水后承载能力降低，在重力作用下被压缩、固结。为防止此类不均匀沉降必须控制地下水位过度、快速降低。通常采取减慢降水速度、打截渗帷幕、打井回灌地下水等措施。其中回灌地下水的方案比较简单有效，只需在建筑物与降水井之间靠近建筑物的地方打井并回灌地下水，便可很大程度地防止建筑物沉降。

6、井点施工的质量

在井点施工的过程中要严格控制其质量，特别是在放置滤管和填充砂石的过程中，要防止井壁塌土堵塞滤管形成“死井”。同时，正确填充的砂石可对地下水进行过滤，防止排水的过程中地下泥砂被大量抽出，既损害水泵又容易堵塞管道。而且，地下泥砂大量流失可能导致地面产生过多的沉降甚至于开裂、坍塌。

基坑降水是土方工程、地基与基础工程施工中的一项重要技术措施，能排除基坑土中的水分，促使土体固结，提高地基强度。同时可以减少土坡土体侧向位移与沉降，稳定边坡，消除流砂，减少基底土的隆起，使位于天然地下水以下的地基与基础工程施工能避免地下水的影响，提供比较干的施工条件，还可以减少土方量、缩短工期、提高工程质量和保证施工安全。在工程实践中，采用合理的降水方案可以方便施工组织、降低成本、缩短工期、产生可观的经济效益。

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