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        淺談水利工程施工排水技術(shù)

        2012-12-29 09:06:04程亮
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2012年12期
        關(guān)鍵詞:井管管井井點

        程亮

        (黑龍江省富??h水利第一工程處,黑龍江 富裕 161200)

        圍堰閉氣以后,要排除基坑內(nèi)的積水和滲水,隨后在開挖基坑和進(jìn)行基坑內(nèi)建筑物的施工中,還要經(jīng)常不斷地排除滲入基坑的滲水,以保證干地施工。修建河岸上的水工建筑物時,如基坑低于地下水位,也要進(jìn)行基坑排水工作。排水的方法可分為明式排水和暗式排水兩種。

        1 地基土質(zhì)分類

        地基有強透水、弱透水和不適水之分,因此對排水要求也不同。有條件的工程在動工前可采用挖坑或手搖鉆鉆探等辦法,取得土樣,查明地基各部位和不同高程的土質(zhì)和地下水位等有關(guān)資料數(shù)據(jù),供基坑開挖時確定邊坡和排水準(zhǔn)備工作的依據(jù)。

        2 基坑降水方案設(shè)計

        基坑積水主要是指圍堰閉氣后存于基坑內(nèi)的水體,還要考慮排除積水過程中從圍堰及地基滲入基坑的水量和降雨。初期排水的流量是選擇水泵數(shù)量的主要依據(jù),應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況、工期長短、施工條件等因素確定。

        初期排水時間與積水深度和允許的水位下降速度有關(guān)。如果水位下降太快,圍堰邊坡土體的動水壓力過大,容易引起坍坡;如水位下降太慢,則影響基坑開挖工期?;铀幌陆档乃俣纫话憧刂圃?.5~1.5m/d為宜。在實際工程中,應(yīng)綜合考慮圍堰型式、地基特性及基坑內(nèi)水深等因素而定。對于土圍堰,水位下降速度應(yīng)小于0.5m/d.

        根據(jù)初期排水流量即可確定水泵工作臺數(shù),并考慮一定的備用量。水利工地常用離心泵或潛水泵。為了運用方便,可選擇容量不同的水泵,組合使用。水泵站一般布置成固定式或移動式兩種。當(dāng)基坑水深較大時,采用移動式。

        3 經(jīng)常性排水措施

        當(dāng)基坑積水排除后,立即進(jìn)行經(jīng)常性排水。對于經(jīng)常性排水,主要是計算基坑滲流量,確定水泵工作臺數(shù),布置排水系統(tǒng)。

        3.1 排水系統(tǒng)布置

        經(jīng)常性排水通常采用明式排水,排水系統(tǒng)包括排水干溝、支溝和集水井等。一般情況下,排水系統(tǒng)分為兩種情況:一種是基坑開挖中的排水;另一種是建筑物施工過程中的排水。前者是根據(jù)土方分層開挖的要求,分次下降水位,通過不斷降低排水溝高程,使每一個開挖土層呈干燥狀態(tài)。排水溝通常布置在基坑中部,以利兩側(cè)出土;當(dāng)基坑較窄時,將排水干溝布置在基坑上游側(cè),以利于截斷滲水。沿干溝垂直方向設(shè)置若干排水支溝?;A(chǔ)范圍外布置集水井,井內(nèi)安設(shè)水泵,滲水進(jìn)入支溝后匯入干溝,再流入集水井,由水泵抽出坑外。后者排水目的是控制水位低于坑底高程,保證施工在干地條件下進(jìn)行。

        3.2 經(jīng)常性排水流量

        經(jīng)常性排水主要排除基坑和圍堰的滲水,還應(yīng)考慮排水期間的降雨、地基沖洗和混凝土養(yǎng)護(hù)棄水等。

        四、人工降水措施

        在經(jīng)常性排水中,采用明排法,由于多次降低排水溝和集水井高程,變換水泵站位置,影響開挖工作正常進(jìn)行,此外,在細(xì)砂、粉砂及砂壤土地基開挖中,因滲透壓力過大而引起流砂、滑坡和地基隆起等事故,對開挖工作產(chǎn)生不利影響。采用人工降低地下水位措施可以克服上述缺點。人工降低地下水位,就是在基坑周圍鉆井,地下水滲入井中,隨即被抽走,使地下水位降至基坑底部以下,整個開挖部分土壤呈干燥狀態(tài),開挖條件大為改善。

        3.2.1 管井法

        管井法就是在基坑周圍或上下游兩側(cè)按一定間距布置若干單獨工作的井管,地下水在重力作用下流入井內(nèi),各井管布置一臺抽水設(shè)備,使水面降至坑底以下。

        管井法適用于基坑面積較小,土的滲透系數(shù)較大(K=10~250m/d)的土層。當(dāng)要求水位下降不超過7m時,采用普通離心泵;如果要求水位下降較大,需采用深井泵,每級泵降低水位 20~30m.

        管井由井管、濾水管、沉淀管及周圍反濾層組成。地下水從濾水管進(jìn)入井管,水中泥沙沉淀在沉淀管中。濾水管可采用帶孔的鋼管,外包濾網(wǎng);并管可采用鋼管或無砂混凝土管,后者采用分節(jié)預(yù)制,套接而成。每節(jié)長lm,壁厚為 4~6cm,直徑一般為 30~40cm.管井間距應(yīng)滿足在群井共同抽水時,地下水位最高點低于坑底的要求,一般取15~25m.

        3.2.2 井點法

        當(dāng)土壤的滲透系數(shù)K

        輕型井點是由井管、集水管、普通離心泵、真空泵和集水箱等設(shè)備組成的排水系統(tǒng)。

        輕型井點的井管直徑為38~50mm,采用無縫鋼管,管的間距為0.8~1.6m,最大可達(dá)3.0m。地下水從井管底部的濾水管內(nèi)借真空泵和水泵的抽吸作用流入管內(nèi),沿井管上升匯入集水管,再流入集水箱,由水泵抽出。

        輕型井點系統(tǒng)開始工作時,先開動真空泵排出系統(tǒng)內(nèi)的空氣,待集水箱內(nèi)水面上升到一定高度時,再啟動水泵抽水。如果系統(tǒng)內(nèi)真空不夠,仍需真空泵配合工作。

        井點排水時,地下水位下降的深度取決于集水箱內(nèi)的真空值和水頭損失。一般集水箱的真空值為400~500mmHg 柱。

        4 施工排水需注意的問題

        4.1 排水干溝(又稱龍溝)的布置應(yīng)盡量不干擾施工,需有一定縱坡便于滲水集中,龍溝的斷面應(yīng)根據(jù)滲水量和縱坡確定,因此在基坑放樣時要考慮因排水需要,把基坑開挖范圍適當(dāng)擴(kuò)大。

        4.2.集水井的大小一般相當(dāng)于所用水泵10-15min的出水量,能加大的要盡量放大,集水井深度需保證水泵工作深度,同時保持排水水面低于基坑工作面30-50cm。

        合理選擇井徑和管徑,保證井徑和管徑間有一定的環(huán)狀間隙,來充填有效阻砂透水的濾料(環(huán)狀間隙應(yīng)考慮不同地層情況)保證水清砂凈,在滿足需水量的前提下,不要盲目加大管徑,否則,既增加了施工難度,又增加了成本。

        4.3.管井建成后,必須根據(jù)抽水實驗的結(jié)果,選擇抽水設(shè)備,不可盲目安裝大泵,否則使井的出水量超過正常的出水量,因流速過大而引起大量來砂。管井正常抽水時,其水位降深不能超過第一個取水含水層的過濾器,避免過濾管的纏絲因氧化、損壞而造成涌砂。

        【1】鐘漢華.《水利水電工程施工技術(shù)》.中國水利水電出版社.2004

        【2】崔中興.《水利工程地質(zhì)學(xué)習(xí)與實踐》.西北工業(yè)大學(xué)出版社.2003

        【3】谷兆祺.《水利水電工程經(jīng)驗與案例分析》.中國水利水電出版社.2008.

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