论水利工程基坑排水施工技术

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  【摘 要】 由于水利工程在进行地基处理时位置常常低于地面或是地下水位,因此在进行基坑的开挖时往往会受到各种影响。例如围堰渗水、地下水渗入基坑、降雨等,从而影响了整个施工工程的质量。为了能够更好地保证水利工程质量,如何让基坑顺利排水成为施工中首要解决的问题。事实上,无论是哪一种基坑,如果基坑的排水问题没有得到适当处理,不仅会加大地基的施工难度,存在的安全隐患也是不可小觑的。因此在开挖时必须保证其排水的通畅才能提高地基的承载能力,这样才能够保证工程的地基不受到破坏。顺利地排水还能够减少基坑的开挖量,使地基与岩基能更好地贴合。基于此,本文就水利工程基坑排水施工技术进行了探讨。
  【关键词】 水利工程;基坑排水;施工技术
  水利工程的有效建设将有助于与我国水利资源的有效利用,改善某一地域的自然环境,促进当地的生态发展。在水利工程建筑物的建设施工中基坑的建设使用是水工建筑建设的基础,面对基坑排水问题,只有不断的完善我国水利工程建设中基坑排水的技術,才能够有效的促进我国水利工程的延伸发展。
  一、水利工程基坑排水的分类
  做好水利工程的基坑排水工作不仅有利于保证工程基坑的施工质量,还能从整体上提高工程的质量。按照基坑排水的施工进度和排水时间长短来分类,水利工程基坑排水施工可分为以下两大类:
  1、基坑挖掘前的初期排水
  在对基础进行挖掘之前,要先做好基坑工程的初期排水处理。这一处理手法在基坑施工中所排出的水分多为基坑内部水分。作用是可对水利工程的围堰结构、坝坡结构的稳定性以及土层的渗水、漏水问题进行处理,避免工程的整体性能与质量受到局部渗水的影响,从而在施工过程中为工程埋下质量隐患。
  2、基坑挖掘后的再次排水
  一般来说,当基坑挖掘完成后,还应该在工程施工过程中做好基坑的再次排水。其目的主要是为了排除渗入基坑内部的雨水、积水以及其他废水。综观国内现有的水利工程,其在施工中都会经常性的采用再次排水工艺来排除基坑内部的残余水分,以保证水利工程的正常施工,缩短施工工期。
  二、水利工程基坑排水方案设计
  1、基坑降深要求
  由于基坑开挖时必然会出现大量水不断渗流入基坑的情况,为了确保基坑开挖施工安全,基坑四周支护结构稳定,防止出现涌水和流砂,在进行基坑排水方案设计时,必须对基坑排水和基坑四周支护排水施工进行综合考虑,必须确保排出的地下水位在基础桩承台底0.5米以下,并且还应确保开挖的基底必须高出基坑中心线位置降深0.5米以上。
  2、基坑排水方案
  基坑排水的方法较多,当前较为常用的主要有管井井点排水和明沟降排水两种。若是所建工程为降排水深度不大的工程,则适宜采用基坑明沟降排水。此外,不同的地质特点及工程降深要求,采用的降排水方法也不同,例如在有些地质特点及工程降深要求上,能同时采用以管井井点降水为主和明沟降排水为辅两种降排水方法,且明沟排水的主要作用为收集基坑内渗出的地下水和施工过程中产生的其他地下水。
  三、水利工程中的基坑排水施工技术
  对于水利工程来说,做好基坑排水工作可有效保障基坑挖掘工作的顺利进行,并在一定程度上提高基坑的排水挖掘与施工质量。基坑挖掘之前,排水是必要的工作,只有先将基坑内所存在的水分全部排出后,才能保障后续基坑挖掘工作的顺利,加快施工进度,提高基坑施工效益。从这一点来看,水利工程施工中做好基坑排水施工是极有必要的。下面对水利工程施工中的基坑排水施工重点作相关论述。
  1、基坑排水的作用
  做好水利工程的基坑排水处理,保证其施工质量和施工安全的主要目的是:便于水利工程的运行管理,可及时的、有组织地排出掉落在基坑中的雨水以及通过渗透作用渗入到基坑中地下水,防止坡角土质因为长期侵泡在积水里而变得松软,使得工程边坡防护效果变差,降低边坡防护工程的稳定性;另外,基坑排水通畅之后,更有利于后续的基坑挖掘和施工工作。
  2、水利工程基坑的初期排水工作
  在围堰进行合并闭气后,为了保证工程的主体能在实地上进行施工,应及时将基坑积水进行排除,并处理好围堰的渗水问题。
  2.1排水量的计算以及其组成来源
  主要有基坑覆盖层夹带水量,以及可能降水量等部分的计算。其中可能降水量是根据抽水阶段的常年日均降水量进行计算的。通常初期排水量可按照施工现场地质条件、工程难度等级、竣工时间以及施工条件等因素,并结合实际施工参数,以公式Q=&V/T进行确定。Q代表初期排水流量;V代表基坑的积水体积;T代表初期排水时间;&代表实际施工经验系数,通常在实际施工中结合施工现场情况&取三至六之间,若覆盖层较厚且渗透较大时,&取最大值。
  2.2积水位下降速度与排水时间
  在进行排水时,土质围堰及覆盖层的边坡的水位下降速度应控制在规定范围之内。排水初期的速度应控制在0.6m/d~0.9m/d之间,即将排干时,速度可达到1.0m/d~1.5m/d。其他类型的围堰,基坑水位的下降速度不易控制。其中一些土石过水围堰拥有隔水墙或者混凝土围堰,若河槽水位下降过快,使得水泵抽取基坑积水的速度不能与之适应时,产生的反向水压差可能使围堰出现损坏,因此应进行相关的技术探讨及经济分析,进而确定退水闸门的设置与否。排水时间的制定,应结合基坑工程的施工进度、基坑水位的最大下降速度、相关抽水设备性能以及其用电负荷等因素,进行分析后制定合理的抽水时间。通常较大型的基坑抽水时间控制在5分钟至7分钟之间,中小型基坑控制在3分钟至5分钟之间。
  2、经常性排水
  基坑积水排干后,围堰内外的水位差增大,此时渗透流量相应增大。另外基坑已开始施工,在施工过程中还有不少施工废水积蓄在基坑内,需要不停地排除,在施工期内,还会遇到降雨,当降雨量较大且历时较长时,其水量也是不可低估的。   2.1排水量的组成
  经常性排水应分别计算围堰和基础在设计水头的渗流量、覆盖层中的含水量、排水时降水量及施工弃水量。其中降水量按抽水时段最大日降水量在当天抽干计算;施工弃水量与降水量不应叠加。基坑渗水量可分析围堰形式、防渗方式、堰基情况、地质资料可靠程度、渗流水头等因素适当扩大
  2.2排水技术
  (1)井管排水施工技术
  井管排水是水利工程基坑排水技术中较为常用的一项排水技术,该项技术多用水冲沉井或者是用特定的钻井工具钻孔排水,例如使用回旋钻孔机进行钻孔的时候,预留孔外径尺寸在400mm~500mm之间时,造孔回旋机的的直径应该保持在700mm~800mm之间,在回旋机造孔的同时,为了防止井壁出现坍塌现象,要选用1.1至1.2比重的混合泥浆进行护壁处理,在整个钻孔过程中要始终保持孔内的泥浆与地下水位保持一定的高差,泥浆的高度要高于地下水位的高度,同时泥浆的高度也要略低于井口的高度,保持3mm~5mm的落差。当整个管井的钻孔施工完成之后,要对管井的底部进行适当的处理,要铺填上5mm厚的黄砂,在黄砂之上要再铺填5mm厚的细砾石或者是碎石,在底部處理完成之后再将钻孔和井管之间的空隙用平均粒径为含水土层粒径8~12倍的细砾石或者是粗砂填实,这样的处理能够保证管井在抽水的过程中能够通过填充物有效的过滤排水。
  井管施工时扶正器的安装极为关键,首先要正确的选取扶正器安装的部位,要安装在管井的虑水部位,且保持50mm~60mm的间隔,成组安装,每组扶正器的数量不低于4片且不高于6片,扶正器的安装能够有效的保证滤水管始终处于孔内居中的位置,充分发挥其过滤作用。井管施工过程中,井径和管径的选择也要符合一定的要求,管径与井径之间要有一定的空隙,这个空隙能够保证水清沙净滤料能够充分的填充,同时在管径的尺寸能够满足排水需要的同时要合理的控制管径尺寸的放大或者是收缩,这样的控制能够有效的控制施工成本和降低施工难度。
  (2)明沟与集水井排水技术分析
  明沟排水是目前各项建筑工程使用的最为普遍的一种排水方法,水利工程在基坑排水处理中也经常会用到这项技术,这项技术操作非常便捷,使用的设备也比较简单,基坑开挖的时候,基坑内部会由于地下水的渗透作用而出现一定的积水,这个时候如果积水并不是很严重则可以综合运用疏导、堵截、抽排的技术来进行排水,这项技术较比于管井排水有着非常显著的优势和劣势,其优势是操作便捷,设备简单,而劣势则在于这项排水技术只能排出少量的基坑渗透水以及大气降水,当基坑内部出现大面积的底下渗透水或者大气降水时,则仍要采取其他的排水技术来配合明沟排水。在使用明沟排水时,如果基坑内存在自然地形的排水时应该尽量的利用地形的优势进行挖沟排水,这样不但能够大大的节省人工投入,同时也会收到很好的排水效果。
  在明沟的修建的时候要合理的选择明沟的走向和位置,尽量减少明沟走向对正常施工的影响,在决定排水沟干沟的断面的时候要充分的考虑基坑的排水要求以及地下水的渗透量和地形坡度。集水井的修建要根据现场的积水情况以及选用的抽水泵来合理的制定尺寸,集水井尺寸确定的原则一般以抽水泵15分钟之内的抽水量为确定依据,其水容量应该略大于这个水量为宜。
  不论是管井排水或者是明沟、集水井排水都会涉及到水泵的选用,水泵在选用的时候首先要注意考虑水泵放置的排水位置,距离过远必然会造成工程量的增加,且会影响到排水速度,容易影响工程进度,如果距离过近则会容易造成排出水的回流,影响排水效率,因此在在排水泵的使用过程中不仅要合理的设置水泵的放置位置,同时还要设置专人负责水泵的日常工作以及维修,并定期对排水沟进行清理和疏通,避免出现二次积水现象。
  四、水利工程基坑排水施工注意事项
  无论是在进行排水沟、集水井或是其他如井管施工的开挖时,都必须根据实际情况认真进行施工。在施工过程中应该注意以下问题:
  1、工人在进行排水干沟的布置时,应该设置一定的纵坡,使渗水能够集中到一个地方以便排水。在确定排水干沟的断面时应以纵坡以及坑内的渗水量两个为依据进行确定,适当地对基坑的开挖范围进行扩大。
  2、在进行井管施工的时候,必须放置扶正器在滤水管的部位。通常其扶正器以五至六米为一组,每组包含四到六片。避免孔内的滤水管有不居中的情况发生,因为一旦滤水管偏向任何一面,都会使那一面失去过滤的作用造成涌砂的安全事故。
  3、从水泵排出的渗水必须引出到距基坑有一定距离的地方,以防止排出的渗水会重新流回基坑的可能。同时,为了能够保持沟内的水畅通,必须经常做好基坑的清理以及维修的工作。至于井管的清洗方法,清理人员可以该根据水层与地层以及泥浆的使用情况来确定。对于通水道,可以使用空压机进行震荡清洗一遍排出管内的沉淀物。
  4、集水井通常要有所用的水泵十至十五分钟出水量的大小,若是能加大的尽量将其放大,其深度亦是如此。同时,排水工人要随时注意排水水面要低过基坑工作面的四十厘米。对于井径和管径的选择,二者间应间隔出一定的间隙(环状型的间隙)用以充填有效阻砂的滤料,保证渗水的清澈度。
  5、管井在建成的时候,一定要根据之前抽水的实验结果来选取抽水的设备。如果盲目地只使用大型的水泵而不根据实际情况来选择,会很容易导致管井的出水量超过正常出水量从而引起大量的来砂。当管井在进行正常的抽水时,管井内的水位不能够超过第一个过滤器的取水含水层。
  6、假设基坑的工作面过大,对于排水的要求又高。则施工队必须相对应地配备一些动力设备和水泵,以便能够在降雨或者发生故障的时候及时将设备投入使用。但必须时刻注意天气情况,如暴雨,机器设备必须能保证随时得到撤离,以免基坑受到淹没,给施工方造成不必要的损失。
  在水利工程基坑降水设计中,要结合土层渗透系数,对降水深度以及工程特点要求,从技术、经济以及节能方面进行考虑,制定出科学合理的设计方案。然而因为工程项目进程会受到土层地质条件复杂性以及相关计算参数取值等因素的影响,所以有关基坑降水工程不合理的设计方案常有存在。随着科学技术水平的不断提高,现阶段很多降水实践都会采用信息化施工,并且会定时检测工程的降深以及出水量,而且还会通过抽水试验对降水效果进行验证,以便可以优化基坑排水设计施工方案,确保工程项目能够按期完成。
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