水利工程基坑排水施工技术

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1引言

随着社会的发展与进步，人们对关乎自己生命财产安全的水利工程建设质量的要求也越来越高，基坑排水施工质量对整个水利工程的质量起着重大作用。良好的施工排水有助于减少开挖的工程量，还可以提高土基的承载能力。如果施工排水处理不当，很可能导致整个水利工程的地基不稳定。因此，保证水利工程中基坑排水施工质量是必要的。

2基坑排水施工方案的确定

确定采取何种坑基排水施工方案，应综合当地的地质环境、水文环境来考虑。根据当地往年的降水量，地质条件，水文情况设计出合适的方案。绝对不能仅依靠其他工程的施工经验来施工，否则后果不堪设想。例如：在富蕴吐尔洪工程基坑排水中，由于该地区以砂砾石地层为主，采用明沟排水效果会很好；在尉犁县阿恰枢纽工程中，因当地以砂土地层为主，适合采用井点排水。在基坑排水的施工中还要充分考虑坑基范围内的地下水、雨水、围堰渗水这些因素。由于江河湖泊的沿岸地质和地下水位在不同的时期会出现变化，所以在确定基坑排水施工方案时要保证一定的安全系数。还要针对可能出现的各种问题事先提出解决方案，以保证整个水利工程的质量。

3基坑降水方案设计

3.1降深要求

在基坑开挖过程中，需要将填土层挖穿，从而进入强透水性的砂层。基坑开挖中会出现较大的涌水，如果发生涌水和流砂，就会给基坑开挖造成危险，影响坑壁结构的稳定。因此，需要采取措施避免发生涌水和流砂，以确保基坑开挖的安全性，稳定坑壁结构。在设计降水时，应该充分考虑基坑降水和基坑支护的施工降水，一定要确保在基坑开挖中地下水位降到基础桩承台底50cm以下，而且基坑的降深也要低于开挖基底50cm以上。

3.2降水方案

从我国目前的降水方案来看，明沟降排水法和管井井点降水法在基坑降水中比较常用。基坑明沟降排水比较适用于土层比较密实，降水深度不大，基坑较浅和坑壁比较稳定的降水工程。管井井点降水排水量大，比较适用于地下水丰富的土层和砂层，降水深度大，利用明沟排水容易造成流砂的地区的降水工程，管井井点降水法常与明沟降排水法综合使用。因此，在确定降水方案时要充分考虑当地的地质条件和降水深度，保证降水方案的安全可靠、经济合理。

4排水施工

4.1明沟排水施工

使用明沟排水施工过程中，设置排水沟时，应充分考虑施工期间的降雨汇水、施工中的积聚余水、基面泉水、基面渗水、基坑渗水。在排水沟设置中要结合基坑的来水量、基坑的地形与地质、基坑大小范围、基坑开挖深度等一系列数据资料综合分析。最好能利用原有的地形优势进行自然排水，对于未排完的余水通过排水沟流入人工排水井，用水泵排干净。基坑的排水过程中，一有机会就要将基坑中的积水快速地排出，以保证基坑能在时间范围内达到固结干燥的要求。这样有利于基坑中的具体情况被施工人员快而准确地了解和掌握，方便施工人员的后续施工，也有利于为整个水利工程施工打好基础。由于不同地区的地质、地形和水文环境的不同，水利工程基坑情况也不同。根据基坑的实际状况，排水沟的布置方法因地而异。主要有三种：

（1）如果当地地质比较差，地下水的水位比较高，基坑开挖的深度和范围也比较大，基坑的渗水量大。面对这种复杂的基坑情况，一般在设置排水沟时，会根据当地地形的等高线的位置来设置，沿着等高线进行分层次地设置排水沟，每层排水沟会将水引流入相对应的集水井中，然后利用水泵将水排干净。

（2）如果当地的原有地形具有自己排水的优势，一般会在基坑的周围设置排水沟，将余水引流入集水井，然后利用水泵将余水排干净。

（3）如果当地地质较好，地下水位较低，基坑的渗水量较小，基坑开挖的深度和范围也比较小，一般会在基坑周围自上而下根据需要开挖几条纵向和横向排水沟，这样有利于水从高向低排入集水井，然后利用水泵将水排干净。

4.2粉土和粉砂基础降低地下水施工

通常情况下，粉土和粉砂基础位于地下水位较高的地方。在进行基坑基础开挖过程中，由于地下水的水位高，导致基坑的渗水作用强，容易造成流砂、管涌事件的发生，这就给基坑排水施工造成了困难。因此，在粉土和粉砂基础上进行基坑排水施工，就必须降低地下水的水位。在基坑排水工程中，可以改善技术，或者在基坑四周设置井管排水系统，传统的用铺垫砂砾来增加反滤层以防止流砂和管涌发生的办法是不可取的，因为它会增加工程量和成本。例如，我国在滨海地区修建涵闸时，施工人员从基坑排水施工技术方面入手，通过沉井加水力冲填的方法为施工降低排水造成的困难系数；或通过在基坑四周设置井管排水系统的方法来降低地下水位，这两种方法均取得了较好的效果。

4.3井管施工

在水利工程基坑排水施工中，利用井管施工技术，一般需要钻井器械和水冲沉井工具如大锅锥来造孔。根据井管的外径来确定造孔的直径，如果井管的外径是45cm～55cm时，那么大锅锥造孔的直径就必须是75cm～85cm。在造孔中可能会出现井壁塌陷，为了防止井壁坍塌，利用1.1～1.2比重的泥浆进行固壁处理是一个行之有效的方法。从开始造孔到完成造孔中施工的，都要保证孔中的泥浆比地下水的水位高但是要比井管管口低50cm左右。当钻孔的深度达到要求时，需要下放井管。首先将放普通型的混凝土底管下放，然后将无砂性质的混凝土管下放，要将透水性高、质量高的井管下放在下部，将质量一般、透水性一般的放在上部。完成井管下放后，将黄沙、碎石、细砾石填充在井管底部，厚度最好为50cm，对于井管与钻孔之间的空隙部分，用粗砂与细砾石回填充。

5开挖排水沟、集水井或井管施工需注意的问题

5.1排水沟

排水沟的设置要建立在尽量不干扰施工的基础上，为了更好地排水，排水沟需要一定的坡度，排水沟的断面设置要满足渗水量和纵坡的要求。为了满足排水需要，在可以允许的方位内尽可能的近基坑开挖范围适当扩大。

5.2集水井

集水井的大小需要根据水泵在一定时间内抽取的出水量来确定，集水井的直径需要根据水利工程的施工规模来确定，还有集水井的深度也要根据水泵的工作深度来设计，以保证水泵能将集水井中的积水排干净。

5.3井管施工

在井管施工中，滤水管容易出现偏移，因此需要在滤水管位置安置扶正器以确保滤水管保持居中的位置，保证滤水管正常工作。

6工程实例分析

以京山县高关水库枢纽工程为例，该工程处于大富水河上游，地下水水位高3.62m，基坑深度为6.78m，根据资料显示，该地3m以上的是后填土壤，3m以下的是粉砂层。为了工程的安全施工，决定利用通过人工降低地下水水位，运用管井井点降水法进行降水。在基坑周围设置6口集水井，利用直径为两英寸的水泵进行抽水，力求将地下水水位控制在-1.40m以下。根据综合分析计算得出集水井的深度需要14m，每口集水井的出水量每秒是23m3,降水的深度达到5m以上，才能够保证工程的正常工作。在集水井等设置好后，需要进行试抽水，以检查工程的效果。先抽水5天，达到标准后，用相关机械开挖，等挖到了设计标准后，还没有出现渗水的状况，说明此前期工程满足了需求，可以进行后面的泵室钢筋混凝土施工。此工程采用管井井点降水法就是根据当地的实际情况出发，充分考虑了当地的地形，地下水水位、土质、基坑深度、降水深度等影响深度。

7结语

水利工程基坑排水施工受到地形、地质情况与水文环境的制约。因此，在基坑排水施工中，要充分考虑各种影响因素，结合各种有力数据和资料，选取最适合的坑基排水方案，切不可根据以往的工作经验生搬硬套，要结合实际情况，来确定是采用明沟排水法还是采用管井井点降水法，还是综合两种方法进行施工。在采用明沟排水施工中，也要根据当地的地形、地质等实际情况，采取最恰当的排水沟设置方法。在施工过程前，还要充分考虑到开挖排水沟、集水井或井管施工中需注意的问题与可能遇到的困难，以制定适当的应急措施，以保证整个水利工程施工的顺利完成与施工质量，促进国家经济的发展与保障人民群众的生命财产安全。

作者：王晓艳 单位：江西赣抚平原水利工程管理局