淺談小型水利工程基坑排水措施

袁翠嵐 遼寧省阜蒙縣水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院 123100

淺談小型水利工程基坑排水措施

袁翠嵐 遼寧省阜蒙縣水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院 123100

本人結(jié)合多年施工經(jīng)驗(yàn)，闡述了小型水利工程施工過程中基坑開挖前初期排水和施工過程中經(jīng)常性排水的主要方法。

排水量估算;初期排水; 經(jīng)常性排水;水泵選擇

基坑排水是水利工程施工中的一項(xiàng)重要工作，如果考慮不周，不僅使排水費(fèi)用大大增加，而且容易造成基坑淹沒延誤工期。

1. 基坑開挖前的初期排水

1.1 排水量的估算

初期排水主要包括圍堰內(nèi)積水、滲水和大氣降水。小型水利工程地下水位以下的基礎(chǔ)部分施工盡量安排在枯水期進(jìn)行，所以在進(jìn)行排水設(shè)計(jì)時(shí)通常不考慮大氣降水，需要考慮時(shí)，按抽水時(shí)段內(nèi)的多年平均日降水量計(jì)算，可以查當(dāng)?shù)厮馁Y料獲得。

在缺乏水文地質(zhì)資料時(shí)，一般依靠經(jīng)驗(yàn)公式估算初期排水量Q初。

式中：V—積水體積，可按積水面積和積水水深計(jì)算；

η—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，采用η值為2～3。

T—初期排水時(shí)間（小時(shí)）

排水時(shí)間T的確定主要受水位下降速度的限制，水位下降太快，圍堰邊坡受動(dòng)水壓力變化的影響，容易引起坍坡；水位下降太慢，則延誤工期。一般土質(zhì)邊坡水位下降速度（0.5～0.7）m/d；采用木籠及板樁圍堰時(shí)水位下降速度（1.0～1.5） m/d；如果邊坡穩(wěn)定性較好，可適當(dāng)將水位下降速度加大到（3～5）m/d，總之以不塌方為原則。

1.2 水泵的選擇和泵站布置

1.2.1 水泵選擇

排水設(shè)備常用的有離心式清水泵、離心式渣漿泵和潛水排污泵，其中潛水污水泵使用范圍較廣，離心泵安裝高程受水泵吸程限制。潛水式污水泵和離心式渣漿泵宜于抽送含有大顆粒和長(zhǎng)纖維介質(zhì)、高濃度的水體，而離心式清水泵對(duì)水質(zhì)要求比較高。

排水設(shè)備的流量按設(shè)計(jì)的排水流量確定，并配置備用泵，當(dāng)水泵工作臺(tái)數(shù)在5臺(tái)以下時(shí)，可備用1臺(tái)；工作臺(tái)數(shù)在5臺(tái)以上時(shí)，按20%備用。

水泵揚(yáng)程通過現(xiàn)場(chǎng)地形測(cè)量確定最高上水位與最低下水位之間的高差，再計(jì)入水泵及吸、排水管路水頭損失，最后確定水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程。

式中：H—水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程（m）；

hf—吸水管和揚(yáng)水管沿程水頭損失（m ）；

hj—從吸水管進(jìn)口～揚(yáng)水管出口的局部水頭損失（m）；

hb—泵站內(nèi)水頭損失，一般離心泵按2（m）；

hy—揚(yáng)水管出口富余水頭，一般按0.5～1.0（m）；

Z—設(shè)計(jì)最高上水位與最低下水位之間的高差（m）。

1.2.2 泵站布置

小型水利工程初期排水一般采用固定式泵站，如果采用離心泵可設(shè)在圍堰上或基坑邊上，這種布置適用于吸水高度小于6m的情況。如果吸水高度超過6m，則需在較低高程處設(shè)置固定平臺(tái)上，比如樁臺(tái)、木籠墩臺(tái)等，將泵站轉(zhuǎn)移到平臺(tái)上。

當(dāng)基坑水深遠(yuǎn)大于6m或受地形限制揚(yáng)水高度較大時(shí)，則應(yīng)考慮選用潛水泵，即將潛水泵安裝在基坑內(nèi)，設(shè)置泵架和吊繩，使用過程中水泵頂部在水面以下的潛入深度應(yīng)滿足使用說明的要求，據(jù)經(jīng)驗(yàn)至少0.5m，以防泵體被淤泥掩埋影響排水效果或者造成燒泵。

2.施工過程中的經(jīng)常性排水

經(jīng)常性排水主要有明式排水和人工降低地下水位兩種方法。明式排水適用于巖石基礎(chǔ)，對(duì)于砂礫石或粗砂覆蓋層基礎(chǔ)，當(dāng)滲透系數(shù)大于10-1cm/s時(shí)，也可以采用明式排水；當(dāng)滲透系數(shù)小于10-1cm/s時(shí)，宜采用人工降低水位法。

2.1 明式排水

2.1.1 排水系統(tǒng)布置

明式排水就是在施工場(chǎng)地內(nèi)布置互相連通的干、支溝，支溝的水進(jìn)入干溝，干溝與集水井相連，在集水井處設(shè)置水泵將水排出。集水井最好設(shè)置在建筑物輪廓線以外，它與建筑物外緣的距離必須大于井的深度。

基坑開挖過程中的明式排水系統(tǒng)，一般將排水干溝布置在基坑中部，以利兩側(cè)出土。隨基坑開挖逐漸加深干溝和支溝，干溝深度一般1～1.5m，支溝深度0.3～0.5m，集水井井底應(yīng)低于干溝溝底1～2m。

建筑物施工時(shí)的排水系統(tǒng)，通常都布置在基坑四周，排水溝應(yīng)布置在建筑物輪廓線外側(cè)，距離基坑邊坡坡腳不小于0.5m。排水溝底寬一般不小于0.3m，底縱坡一般不小于1/500。

集水井可采用圓形預(yù)制砼濾水管沉井，也可以開挖成矩形槽。在土中挖集水井，其底面應(yīng)鋪填反濾料，邊坡土顆粒較細(xì)時(shí)，需在井壁外設(shè)置反濾層。

2.1.2 排水量估算

經(jīng)常性排水的排水量，主要包括圍堰和基坑的滲水、降雨、地基巖石沖洗及混凝土養(yǎng)護(hù)廢水等。設(shè)計(jì)中一般考慮兩種不同組合，從中擇其大者選擇排水設(shè)備：一種組合是：滲水+降雨，另一種組合是：滲水+施工廢水。降雨和施工廢水不必組合在一起，這是因?yàn)槎咭话悴粫?huì)同時(shí)出現(xiàn)。

1）降雨量的計(jì)算

現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，明渠排水的降雨量按抽水時(shí)段中最大日降水量在當(dāng)天排干計(jì)算，可查相關(guān)的水文資料。

2）施工廢水

施工廢水主要考慮混凝土養(yǎng)護(hù)用水，其用水量的估算，應(yīng)根據(jù)氣溫條件和混凝土養(yǎng)護(hù)的要求而定，按每立方米混凝土每次用水5L、每天養(yǎng)護(hù)8次估算。

3）滲透流量計(jì)算

滲透量的計(jì)算方法在水力學(xué)、水文地質(zhì)和水工結(jié)構(gòu)等書籍中均有介紹，當(dāng)沒有可靠的滲透系數(shù)等資料時(shí)，透水地基上的基坑，可按下表估算滲透流量。

表1 1米水頭下1平方米基坑面積的滲透流量

2.2 人工降低地下水位

人工降低地下水位，是在基坑四周打井，從井中抽水，井的附近形成地下水降落漏斗，各降落漏斗相連，形成基坑內(nèi)大面積地下水位的降低，常用的是管井法。

用管井法降低地下水位時(shí)，在基坑四周布置一個(gè)個(gè)濾水井，在水井中放入水泵的吸水管或潛水泵，地下水借重力作用流入水井后被水泵抽走。管進(jìn)一般采用預(yù)制砼管或鋼管打沉井，管徑要足夠放入潛水泵或離心泵的吸水管。在對(duì)應(yīng)含水層部分設(shè)濾水管段，鋼管的濾水管段打進(jìn)水孔，管外疏纏Ф4mm的鍍鋅鐵線，外面包裹濾網(wǎng)。

根據(jù)地下水滲透系數(shù)和地下水埋深、含水層厚度等條件，可以打井降水與明溝排水相配合、深井與淺井相結(jié)合，靈活運(yùn)用。

姓名：袁翠嵐，出生日期：1961年1月26日。職稱：水利高級(jí)工程師。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.08.052