基坑排水施工技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用分析

田光臨

（東營(yíng)市水務(wù)局， 山東 東營(yíng) 257000）

0 前言

基坑排水施工是水利工程項(xiàng)目中的重點(diǎn)內(nèi)容，其施工質(zhì)量對(duì)后續(xù)施工項(xiàng)目產(chǎn)生直接影響，是影響施工質(zhì)量的重要因素。同時(shí)結(jié)合我國(guó)水利工程項(xiàng)目的實(shí)際情況來(lái)看，現(xiàn)階段水利工程項(xiàng)目的施工難度逐漸增大，這就要求相關(guān)單位能夠結(jié)合水利工程項(xiàng)目的實(shí)際情況尋找一種科學(xué)有效的施工方案，爭(zhēng)取全面提高排水施工質(zhì)量，這也是本文研究的主要目的。

1 工程項(xiàng)目簡(jiǎn)介

在某泵站施工過(guò)程中，該泵站建筑物主要包括前池、出水池與泵站本體等，在施工過(guò)程中為了能夠保障泵站施工順利進(jìn)行，本次項(xiàng)目中決定采用基坑排水施工工藝。

2 基坑排水施工方案

2.1 施工準(zhǔn)備工作

在基坑排水施工中，按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)內(nèi)容確定樁基開(kāi)挖邊線；根據(jù)基坑邊坡系數(shù)，土方開(kāi)挖中機(jī)械開(kāi)挖放坡系數(shù)大于等于1:1或二級(jí)、三級(jí)放坡。在基坑開(kāi)挖前，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容確定集水井、排水溝的位置以及排水走向情況，并要確保上述排水結(jié)構(gòu)不會(huì)影響正常的施工過(guò)程。

施工準(zhǔn)備階段，相關(guān)機(jī)具的準(zhǔn)備也是影響施工質(zhì)量的重要因素，根據(jù)現(xiàn)階段工程案例的施工經(jīng)驗(yàn)，在基坑排水中常見(jiàn)的動(dòng)力水泵包括真空、電動(dòng)、機(jī)動(dòng)等幾種類型，在選擇過(guò)程中，可以按照基坑涌水量的1.8-2.0倍參數(shù)計(jì)算取水泵的排水量，若基坑的涌水量小于等于20m3/h，則可以選擇潛水泵或者隔膜式泵；若涌水量為20-60m3/h，可選擇潛水泵、隔膜式或離心水泵；若基坑的涌水量大于60m3/h，則可以選擇離心水泵。

2.2 施工技術(shù)要求

結(jié)合案例工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，在基坑排水施工中需要考慮的施工技術(shù)問(wèn)題包括：（1）在施工前需要確定本次工程項(xiàng)目的降水與排水設(shè)施，在檢查后確定各項(xiàng)裝置的性能滿意后才能施工。（2）在施工前應(yīng)充分結(jié)合地質(zhì)勘查結(jié)果，確定施工范圍內(nèi)地下水的主要來(lái)源以及地質(zhì)條件，能夠結(jié)合實(shí)際情況制定施工方案。（3）在基坑土方開(kāi)挖期間，應(yīng)考慮地下水給土方開(kāi)挖帶來(lái)的影響，要避免基坑塌方等問(wèn)題發(fā)生，也要避免施工過(guò)程破壞地基土而對(duì)泵站造成沉降破壞。（4）在基坑開(kāi)挖中需要在基坑中部（基礎(chǔ)外）、基坑四周設(shè)置排水明溝，每個(gè)30m設(shè)置水井，使地下水能夠充分匯集在集水井內(nèi)，再用水泵將地下水抽出，達(dá)到排水目的。在施工期間，排水溝應(yīng)低于開(kāi)挖土面的0.5m以下；集水井比排水溝低1.0m或低于抽水閥逆水閥的高度，且隨著基坑開(kāi)挖的持續(xù)進(jìn)行，還需要進(jìn)一步增加深度，確保水運(yùn)通暢，確保地下水位始終低于基坑底部0.5m。

2.3 初期排水施工

一般當(dāng)圍堰合攏之后基坑內(nèi)出現(xiàn)積水即可開(kāi)始施工。在排出積水期間基坑內(nèi)出現(xiàn)內(nèi)外水位差，在排水過(guò)程應(yīng)根據(jù)地基特性、圍堰方式以及基坑內(nèi)的水深情況來(lái)確定排水方案，其中要避免水位下降過(guò)快而導(dǎo)致基坑與圍堰的邊坡水壓出現(xiàn)明顯變化而導(dǎo)致坍坡問(wèn)題；若下降的速度太慢可能會(huì)影響基坑開(kāi)挖的施工質(zhì)量。結(jié)合案例工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，在初期排水施工階段將下降速度控制在0.5-0.8m/天，初期排水施工周期為2-4天，需要結(jié)合工程實(shí)際情況來(lái)確定。

初期排水環(huán)節(jié)，使用離心式水泵設(shè)備，可通過(guò)試抽法計(jì)算排水設(shè)備容量，若在試抽過(guò)程中發(fā)現(xiàn)水位下降過(guò)快，則證明排水設(shè)備容量較大，此時(shí)可以考慮關(guān)閉少部分排水設(shè)備，將水位下降速度控制在平穩(wěn)水平；若試抽過(guò)程中發(fā)現(xiàn)水位無(wú)變化，則證明排水設(shè)備容量不足，需要進(jìn)一步提高排水量容量，之后進(jìn)入抽水環(huán)節(jié)。為更好的判斷基坑用水量情況，可以采用公式（1）進(jìn)行計(jì)算。

在公式（1）中，Q為基坑涌水量，單位為“m3/d”；K為施工地區(qū)土壤的滲透系數(shù)，單位為“m/d”；Xo為假想半徑，單位為“m”；Ho為含水層厚度，單位為“m”；S為降水深度值，單位為“m”。

在基坑項(xiàng)目施工過(guò)程中，施工單位不可能保證基坑完全規(guī)則，所以在計(jì)算Xo時(shí)可以按照公式（2）進(jìn)行計(jì)算。

在公式（2）中，A為基坑井點(diǎn)所包圍的面積，單位為“m2”。

在確定排水設(shè)備容量后可布置水泵站，若水泵站布置不合理將會(huì)影響排水效果，造成物力與人力資源浪費(fèi)。所以在初期排水施工環(huán)節(jié)可選擇固定水泵站，并將該裝置直接布置在圍堰上，水泵的出水關(guān)口設(shè)置在水面下方，經(jīng)虹吸作用降低水泵工作壓力，并在排水管上增設(shè)回閥，避免因?yàn)樗迷谕Ｖ惯\(yùn)行的情況下發(fā)生倒灌現(xiàn)象。

2.4 經(jīng)常性排水施工

根據(jù)案例水利工程項(xiàng)目的施工經(jīng)驗(yàn)可知，當(dāng)基坑的積水排干后，圍堰內(nèi)的水位差進(jìn)一步增加，導(dǎo)致滲透流量增大，此時(shí)圍堰基坑邊坡、內(nèi)坡與底部所承受的水壓增大，最終造成管涌以及流土問(wèn)題。所以在經(jīng)常性排水過(guò)程中，相關(guān)人員需要正確計(jì)算滲流流量、排水系統(tǒng)以及排水設(shè)備等幾方面因素影響，且在排水施工中能夠注意觀察基坑底面、內(nèi)坡以及圍堰內(nèi)坡等數(shù)據(jù)變化，保證施工過(guò)程順利進(jìn)行。在施工過(guò)程中，其中的重點(diǎn)內(nèi)容包括：

（1）布置排水系統(tǒng)。在布置排水系統(tǒng)期間需要考慮到以下兩方面情況：①基坑開(kāi)挖期間的排水設(shè)施布置方案；②基坑開(kāi)挖后修建建筑物時(shí)的排水系統(tǒng)布置方案。一般在施工過(guò)程中，相關(guān)人員可考慮到將上述兩者結(jié)合在一起，確保排水系統(tǒng)不會(huì)影響正常的施工過(guò)程。在基坑開(kāi)挖期間，所布置的排水系統(tǒng)應(yīng)以不阻礙運(yùn)輸與開(kāi)挖施工過(guò)程為基本要求，在將排水溝布置在基坑中部后可以降低兩側(cè)出土的難度。隨著開(kāi)挖施工的深入，需要進(jìn)一步增加排水溝的支溝與干溝的深度，正常情況下支溝的深度應(yīng)控制在0.5-0.6m左右，干溝的深度為1.5-1.8m，將集水井布置在建筑物輪廓線外側(cè)，低于干溝的溝底高度；針對(duì)基坑開(kāi)挖深淺不一情況，導(dǎo)致基坑的底部不處于同一高度下，因此需要結(jié)合具體情況設(shè)置排水系統(tǒng)。施工環(huán)節(jié)做分級(jí)抽水，就是在不同高程上布置截水溝、集水井，實(shí)現(xiàn)分級(jí)排水。

（2）在修建排水系統(tǒng)期間，可將排水系統(tǒng)布置在基坑四周位置，遵照水工建筑物輪廓線的外側(cè)形態(tài)，設(shè)置基坑邊坡坡角大于等于0.5m，排水溝斷面相關(guān)參數(shù)設(shè)置中應(yīng)結(jié)合排水量實(shí)際情況，其規(guī)格為1.0m×0.3m；針對(duì)施工項(xiàng)目中的密實(shí)土層，所設(shè)置的排水溝可以不做支撐系統(tǒng)，若施工范圍的土質(zhì)松軟，則需要用麻袋石或者木板等裝置進(jìn)行加固。

（3）輕型井點(diǎn)的設(shè)置。結(jié)合本次工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，決定采用輕型井點(diǎn)法降低水位，該方法中的主要裝置包括集水總管、井管、集水箱、真空泵等幾部分組成。該項(xiàng)目中的輕型井點(diǎn)系統(tǒng)井點(diǎn)直管長(zhǎng)度為5.8m，內(nèi)徑為25mm；濾管長(zhǎng)度為1.5m，內(nèi)徑為38mm；井點(diǎn)管總長(zhǎng)度為7m，設(shè)置管間距1m，集水總管管徑為127mm，為強(qiáng)化排水結(jié)果，可將管道布設(shè)在基坑的四周位置，與基坑邊坡坡腳的距離為2m左右。在輕型井點(diǎn)的設(shè)置中，可按照公式（3）進(jìn)行計(jì)算

在公式（3）中，q為單井抽水量；d為濾管內(nèi)徑；L為滲透系數(shù)。

根據(jù)公式（3）以及施工地區(qū)的實(shí)際情況，本次項(xiàng)目中最終確定在每隔25m位置布設(shè)一個(gè)輕型井點(diǎn)系統(tǒng)即可滿足排水需求。

3 施工質(zhì)量管理方法

3.1 強(qiáng)化對(duì)設(shè)備與原材料的管理

在基坑排水施工過(guò)程中，施工設(shè)備與原材料性能對(duì)于成為影響排水系統(tǒng)的性能的重要組成部分，因此在排水施工之前，相關(guān)人員應(yīng)該對(duì)所有參與排水施工的設(shè)備進(jìn)行性能檢測(cè)，針對(duì)所有不滿足施工性能的設(shè)備與原材料嚴(yán)禁進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，保障排水施工正常進(jìn)行。

3.2 強(qiáng)化組織管理

從案例工程項(xiàng)目的實(shí)際情況來(lái)看，水利工程項(xiàng)目中基坑排水施工具有復(fù)雜性，因此為了能進(jìn)一步提升施工質(zhì)量，則需要強(qiáng)化對(duì)工程項(xiàng)目的施工管理，發(fā)揮項(xiàng)目經(jīng)理與項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人員的作用，完善項(xiàng)目經(jīng)理管理制度，能夠結(jié)合工程項(xiàng)目實(shí)際情況制定項(xiàng)目管理規(guī)章制度，整個(gè)工程項(xiàng)目管理過(guò)程嚴(yán)格按照工程管理要求，在落實(shí)施工管理崗位責(zé)任的基礎(chǔ)上，堅(jiān)持從工程項(xiàng)目實(shí)際情況出發(fā)，探索新的管理方案。一方面，要認(rèn)真落實(shí)勞動(dòng)紀(jì)律考核內(nèi)容，叮囑全體施工人員認(rèn)真落實(shí)排水施工技術(shù)工藝，實(shí)現(xiàn)文明生產(chǎn)、文明施工，針對(duì)因?yàn)檫`規(guī)操作而造成的施工問(wèn)題應(yīng)第一時(shí)間確定責(zé)任人；在基坑排水施工過(guò)程中必須要認(rèn)真落實(shí)施工管理規(guī)范，按照“進(jìn)場(chǎng)須知”的相關(guān)崗位管理制度，強(qiáng)化全體施工人員的自我保護(hù)與自我防范意識(shí)，嚴(yán)禁違章作業(yè)問(wèn)題。針對(duì)排水施工作業(yè)期間可能出現(xiàn)的重大安全事故與隱患問(wèn)題，相關(guān)人員應(yīng)開(kāi)展事故的調(diào)查分析工作，并按照規(guī)定逐層落實(shí)調(diào)查報(bào)告，結(jié)合調(diào)查經(jīng)驗(yàn)開(kāi)展施工過(guò)程安全指導(dǎo)工作，避免同類問(wèn)題發(fā)生。

3.3 做好特殊情況處理

在基坑排水施工期間，可能會(huì)因?yàn)槎喾N因素影響而造成不良施工問(wèn)題，影響了施工質(zhì)量。根據(jù)案例工程項(xiàng)目的施工經(jīng)驗(yàn)，在輕型井點(diǎn)降水過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種施工問(wèn)題，值得關(guān)注。

3.3.1 水質(zhì)渾濁

一般在輕型井點(diǎn)降水期間，正常的出水規(guī)律為“先大后小，先濁后清”，若在排水施工中發(fā)現(xiàn)水一直渾濁，或者出現(xiàn)了“先清后濁”的問(wèn)題，則證明所排的水中含泥量較大，需要進(jìn)行檢查。為了避免此類問(wèn)題發(fā)生，相關(guān)人員需要確保濾網(wǎng)在完好無(wú)缺的情況下投入使用，若發(fā)現(xiàn)濾網(wǎng)損壞，則需要修補(bǔ)后再使用；在施工環(huán)節(jié)，還需要按照現(xiàn)場(chǎng)的滲水量與土質(zhì)等選擇性能滿意的濾網(wǎng)，這是有效杜絕水質(zhì)渾濁問(wèn)題的常見(jiàn)方法。

3.3.2 濾管淤積

輕型井點(diǎn)降水期間經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)濾管淤積的問(wèn)題，導(dǎo)致井點(diǎn)難以上水，影響了抽水效率。為了能夠有效預(yù)防此類問(wèn)題，施工人員在施工前必須要嚴(yán)格篩選砂濾料，確保砂濾料的顆粒大小均勻；在使用階段，則需要徹底清除砂濾料中的雜質(zhì)、同時(shí)在砂濾料回填施工中，施工人員應(yīng)該按照施工要求規(guī)范做好回填，且確保回填的高度等數(shù)據(jù)滿足施工要求，確保濾管在排水施工中能發(fā)揮預(yù)期的功能。為了有效預(yù)防此類問(wèn)題發(fā)生，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)情況以及地下滲水量大小適當(dāng)加大井點(diǎn)孔直徑，在選擇砂濾料時(shí)，選擇顆粒均勻，大小適中的材料，并按照要求回填砂濾料。

4 結(jié)束語(yǔ)

在水利工程項(xiàng)目中，基坑排水施工技術(shù)成為保障工程項(xiàng)目施工順利進(jìn)行的關(guān)鍵，本文所介紹的案例工程中所采取的基坑排水施工工藝在技術(shù)上具有可行性，可以為類似工程項(xiàng)目施工提供建議。因此為取得更滿意的基坑排水施工質(zhì)量，相關(guān)人員需要結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際情況合理選擇施工工藝，爭(zhēng)取進(jìn)一步提高施工質(zhì)量。