淺談基坑排水

胡海誼

【摘 要】本文闡述了基坑排水的作用和分類,并對明式排水進行了基坑涌水量計算,重點討論了對明溝、盲溝及集水井點進行設(shè)計,提出了基坑的降排水能力滿足要求的結(jié)論。

【關(guān)鍵詞】基坑作用 施工方案 明溝排水

【中圖分類號】TU【文獻標識碼】A

對于地下水位較高的地區(qū)在進行深基坑的開挖施工過程中,由于含水層被切斷,在水位壓力差的作用下,地下水必然會不斷地滲流入基坑,開挖過程中如未能妥善處理好基坑降排水的問題,定將造成基坑浸水,使現(xiàn)場施工條件變差,地基承載力下降,在動水壓力作用下很可能引起流砂、管涌和邊坡失穩(wěn)等現(xiàn)象,因此,為確保基坑施工安全,必須采取有效的降水和排水措施。

一、基坑排水作用及種類

1、基坑排水的作用

一是及時排走雨水;二是有組織地排走不斷滲出的地下水,以防積水軟化邊坡坡角的土質(zhì),影響邊坡穩(wěn)定。基坑排水與底板防水施工間也存在著緊密的關(guān)系,通過建立完善的基坑排水系統(tǒng),利用明溝、盲溝、集水井,采用重力降水,可使墊層下土層中飽和水分滲透出來,形成明水,并盡快排走,減少水分通過毛細作用蒸發(fā),改善墊層含水率,盡可能滿足防水層干燥施工條件。因此必須做好基坑排水施工方案,并嚴格按方案實施。

2、基坑排水的種類

基坑排水分為明式排水和暗式排水二種,明式排水適用于土粒徑比較大的中粗砂地層,采用明式排水時,水流將通過在基坑內(nèi)的明溝流入集水井,再用水泵或其它設(shè)備排除。暗式排水一般適用于細粒徑的粉細砂及壤土地層,暗式排水將水流滲入井孔或井點系統(tǒng)中,再靠專門的設(shè)備排除。一般來說,明式排水比暗式排水的費用低,在條件允許的情況下,優(yōu)先選用明式排水。

二、基坑排水施工方案

1、施工排水應(yīng)掌握的基本情況

在進行排水方案設(shè)計前,要搞清排水面積的大小、排水的深度、開挖斷面的水文地質(zhì)情況、含水層的土質(zhì)及顆粒組成、含水層厚度、地下水的補給來源、水的流向及水量大小和不透水層的深淺。在條件允許的情況下,要進行抽水試驗,弄清含水層的滲透系數(shù)、影響半徑及地下水的最高水位和最低水位。

2、明式排水量估算

小型水利工程基坑排水主要為地基側(cè)滲,排水量往往無抽水試驗資料,只能根據(jù)經(jīng)驗公式估算。基坑在透水層之上時,滲透流量可按單位面積估算。每1m²的基坑,在1m水頭作用下的滲透流量q。采用數(shù)值:細砂0.15m³/h,中砂0.23m³/h,粗砂0.3～2m³/h,有裂縫的巖石0.15～0.25m³/h,含淤泥的泥土0.1m³/h。

匯入集水井的總水量為:

Q=qSH

式中Q—單位時間內(nèi)匯入集水井的總水量,m³/h;

S—基坑底面積,m²;

H—水頭,m。

計算排水量的目的是選定排水設(shè)備的臺數(shù)及容量。由于地基情況復雜,計算結(jié)果不可能完全符合實際情況,在實際施工中常用試抽法確定。

3、設(shè)置排水明溝

底板外邊沿至基坑坡角應(yīng)有1～1.2m的距離,以便于設(shè)置排水明溝和搭設(shè)施工外腳手架,明溝最淺處應(yīng)低于結(jié)構(gòu)板底或梁底至少30cm,使土層中積水滲出。明溝應(yīng)有一定坡度(大于0.5%),以免積水,每隔一定距離(小于30m)應(yīng)設(shè)置集水井。明溝靠底板一側(cè)應(yīng)砌成花磚,形成滲水通道。

4、設(shè)置排水盲溝

設(shè)置盲溝應(yīng)依據(jù)坑底地下水發(fā)育情況、地基土質(zhì)、底板結(jié)構(gòu)形式及面積三個標準。一般盲溝布置類似于平屋面有組織排水,將底板內(nèi)積水引至底板外側(cè)明溝中。主盲溝間距不大于30m,次盲溝設(shè)置以因地制宜為原則,對地下水豐富基底土質(zhì)滲透能力差,個別地方出現(xiàn)涌水等情況,應(yīng)加密盲溝,并針對涌水點設(shè)專用盲溝,梁板式底板的地梁及承臺深于板底,可利用主梁底設(shè)主盲溝,在次梁底設(shè)次盲溝。要防止溝底積水,溝壁用紅磚砌成花磚形式。土質(zhì)較好時可不用砌磚,溝內(nèi)填充20～40mm碎石,溝頂干鋪一層瀝青油氈再澆灌墊層混凝土,以防水泥漿堵塞孔隙。盲溝出口應(yīng)用廢鋼筋焊成鐵柵封閉。

5、設(shè)置底板外集水井

底板外集水井設(shè)置在明溝內(nèi),根據(jù)地下水量的情況,間距不應(yīng)超過30m,底板下盲溝往往深于底板外側(cè)明溝深度,因此集水井主要應(yīng)設(shè)在主盲溝端部。為便于潛水泵正常工作,集水井深度應(yīng)超過盲溝深度1m以上。井壁采用花磚砌筑,在土質(zhì)較差時,井壁要采取加固措施,并應(yīng)在井壁紅磚與土體間填充級配碎石,以防土體流失和井壁坍塌。集水井內(nèi)水泵安裝應(yīng)采用自動控制系統(tǒng)。實行自動控制,控制水位及潛水泵運作。

6、設(shè)置底板內(nèi)集水井

電梯井等較深承臺,其承臺底部往往深于底板2～3m以上,地基土滲水量大且常出現(xiàn)涌水情況。一般房屋電梯均位于中部,采用盲溝排水工程量大,不僅影響防水層施工,處理不好甚至會破壞混凝土結(jié)構(gòu),形成滲水通道而滲漏。該問題可通過在基坑內(nèi)設(shè)置集水井的辦法來解決,具體方法如下:

(1)將電梯井位置處承臺局部加深30cm,并在此部位設(shè)集水井。在承臺基坑內(nèi)做盲溝,將坑底、坑壁的滲水、涌水引入井內(nèi)。

(2)觀察集水井內(nèi)水量,根據(jù)水量大小安裝自吸式水泵及自動抽水系統(tǒng),進行試運行。若水量較大,可加深集水井或增加水泵(底板防水層全部完成后,水量會加大很多)。

(3)井蓋處墊層混凝土厚200mm并配置Ф12@100網(wǎng)片筋,安裝Ф100加厚鍍鋅鋼管及法蘭盤,鋼管固定在井內(nèi)焊接支架上。安裝前將水泵吸水管、電源線和水位探頭從Ф100鋼管中穿過。安裝水位探頭時,應(yīng)將水位上限控制在墊層下250mm處,水位下限應(yīng)預(yù)備一定水深,以防水泵自吸頭吸入空氣而停止抽水。

(4)自動抽水系統(tǒng)運行,且墊層干燥后,可施工防水層,將柔性防水上返至鋼管止水圈處。由于此系統(tǒng)需連續(xù)運轉(zhuǎn),故應(yīng)安排專人負責并準備備用水泵及備用電源。水泵、電機、水管及控制箱等均應(yīng)固定在合適位置。

(5)澆筑混凝土前應(yīng)保護法蘭螺栓,將混凝土澆筑至預(yù)留法蘭盤下。由于電梯井處墊層降低了30cm,因此底板混凝土可先澆至井底標高下30cm處。

(6)混凝土澆筑完成,試塊強度達60%時可取出水泵吸水管及控制線,用橡膠墊、法蘭盤快速封閉鋼管,觀察一天確認無滲漏后,用高一等級混凝土將預(yù)留30cm高部分澆筑密實。

7、抽水設(shè)備選擇

井點系統(tǒng)由井點管、過濾器、集水總管、支管、閥門等組成,并由抽水設(shè)備啟動,在井點系統(tǒng)中形成真空,并在井點周圍一定范圍內(nèi)形成一個真空區(qū),在真空力的作用下,井點附近的地下水通過砂井,經(jīng)過濾器被強制吸入井點系統(tǒng)內(nèi)抽走,使井點附近的地下水位降低,因此抽水設(shè)備是整個井點系統(tǒng)的關(guān)鍵。

三、結(jié)語

基坑排水是水利工程施工的一個重要組成部分,基坑排水選擇的好,既可以減少投資,也可以保證工程順利施工。采用較完善的排水措施,可提高防水基層的干燥程度,明顯改善防水層施工環(huán)境,對保證地下室的防水功能可起到事半功倍的效果。

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