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更新时间:2025/06/17

浅析基坑降水工程

在建筑工程的宏大篇章中,基坑降水工程扮演着举足轻重的序曲角色。每一栋拔地而起的高楼大厦,每一项震撼人心的地下工程,背后都离不开基坑降水工程的默默支撑,其重要性却不言而喻。

假如在一个地下水位较高的施工现场,没有有效的基坑降水措施,开挖基坑时就如同在水中作业。地下水会不断涌入基坑,使得施工环境变得异常恶劣,不仅增加了施工难度,还可能导致一系列严重的问题。比如,基坑边坡可能因土体饱和而失去稳定性,引发坍塌事故,危及施工人员的生命安全;地基土可能因含水量过高而无法承载上部结构的重量,导致建筑物沉降不均,甚至出现裂缝、倾斜等质量问题。这些后果不仅会造成巨大的经济损失,还会影响整个工程的进度和声誉。

一、为什么要进行基坑降水

(一)保障施工安全

地下水的存在犹如一颗隐藏的定时炸弹,时刻威胁着基坑施工的安全。当基坑开挖时,如果地下水位高于基坑底面,地下水会不断涌入基坑,使得坑壁土体处于饱水状态,抗剪强度大幅降低。在这种情况下,基坑边坡极易发生坍塌,给施工人员和周边环境带来巨大的安全隐患。而通过基坑降水,降低地下水位,能够有效提高土体的抗剪强度,增强边坡的稳定性,

(二)提升施工质量

对于基础施工来说,一个干燥、坚实的作业面是至关重要的。过多的地下水会导致地基土含水量过高,呈现出软塑甚至流塑状态,无法为基础提供稳定的支撑。在这样的地基上进行施工,就如同在沙滩上建房子,基础很容易出现沉降、位移等问题,严重影响建筑物的质量和使用寿命。基坑降水能够排除地基土中的水分,使其变得更加密实,提高地基的承载能力,确保建筑物能够稳稳地矗立在大地上。

(三)提高施工效率

机械设备在积水的环境中难以正常施展拳脚,其工作效率会大幅下降。同时,施工人员也会因为积水的阻碍而行动不便,增加了施工的难度和时间成本。而基坑降水能够为施工创造一个干燥、便利的作业环境,让机械设备能够顺畅地运行,施工人员能够高效地开展工作,从而大大提高施工效率,加快工程进度,使项目能够按时甚至提前完成。

(四)保护周边环境

基坑降水不仅关乎施工本身,还对周边环境有着重要的影响。如果降水措施不当,可能会导致周边地面沉降、建筑物开裂、地下管线损坏等一系列环境问题。这些问题不仅会给周边居民的生活带来不便,还可能引发一系列社会矛盾。因此,合理的基坑降水方案需要充分考虑对周边环境的影响,采取有效的措施来减少降水对周边土体的扰动,保护周边建筑物和地下管线的安全,实现工程建设与环境保护的和谐共生。

二、常见的基坑降水方法

在基坑降水的舞台上,多种方法各显神通,它们依据不同的工程需求和地质条件,施展着独特的“降水”本领。

(一)明沟加集水井降水

明沟加集水井降水是一种古老而实用的人工排降法,就像是在基坑周围布置了一个简易的排水网络。在基坑开挖过程中,沿着坑底周围或中央开挖排水沟,使地下水能够自然地流入沟内,就像小溪汇聚水流一样。然后,在排水沟的适当位置设置集水井,将沟内的水集中起来,再用水泵将集水井中的水抽走,从而实现基坑内的排水。

这种降水方法具有施工方便、用具简单、费用低廉的显著特点,在施工现场应用得极为普遍。在一些低水位地区或土层渗透系数很小及允许放坡的工程中,它能够独当一面,发挥出良好的降水效果。然而,它也并非十全十美。在地下水较丰富地区,若仅单独采用这种方法降水,由于基坑边坡渗水较多,会给施工带来诸多困扰。比如在进行锚喷网支护时,过多的渗水会使混凝土喷射难度加大,甚至无法正常喷射,即使增加排水管也难以解决问题。同时,作业面会因为积水而变得泥泞不堪,严重阻碍施工操作。因此,在高水位地区基坑边坡支护工程中,它往往只能作为阻挡法或其他降水方法的辅助排降水措施。

(二)轻型井点降水

轻型井点降水在国内应用广泛,是一种备受青睐的降水方法。沿基坑四周每隔一定间距埋设直径较细的井点管,这些井点管就像一根根吸管,深入地下蓄水层内。井点管的上端通过弯联管与总管相连接,形成一个完整的排水网络。然后,利用抽水设备将地下水从井点管内不断抽出,使原有地下水位逐渐降至坑底以下。

轻型井点降水具有施工简单、安全、经济的优点,特别适用于基坑面积不大、降低水位不深的场合。一般来说,它降低水位深度在3-6m之间。若要求降水深度大于6m,理论上可以采用多级井点系统,就像搭积木一样,增加井点的级数来达到更深的降水深度。但这需要基坑四周外有足够的空间,以便于放坡或挖槽,然而对于场地受限的基坑支护工程来说,这往往是不允许的,所以常用的还是一级轻型井点系统。轻型井点适用的土层渗透系数为0.1-50m/d,当土层渗透系数偏小时,就需要采取一些特殊措施,比如在井点管顶部用粘土封填,保证井点系统各连接部位的气密性等,以提高整个井点系统的真空度,从而达到良好的降水效果。

(三)喷射井点降水

喷射井点降水的原理较为独特,通过高压水流将地下水抽至地面。在井点管内设特制的喷射器,用高压水泵或空气压缩机向喷射器输入高压水或压缩空气,形成强大的水气射流。这股射流就像一只无形的大手,将地下水抽出并排走。

它的最大优势在于降低水位深度大,一般在8-20m范围,能够应对一些深度较大的基坑降水需求。该方法适用于较大面积的基坑,其适用的土层渗透系数与轻型井点一样,一般为0.1-50m/d。然而,它也存在一些缺点。喷射井点降水的抽水系统和喷射井管较为复杂,零部件众多,这导致其运行故障率较高。而且在运行过程中,能量损耗很大,就像一个耗能大户,所需费用比其他井点法要高,这在一定程度上限制了它的广泛应用。

(四)电渗井点降水

电渗井点降水利用了电渗现象这一特殊原理。它以井点管(轻型或喷射井点管)本身作阴极,沿基坑外围布置,以钢管(φ50-75mm)或钢筋(φ25mm以上)作阳极,垂直埋设在井点内侧。阴阳极分别用电线连接成通路,并对阳极施加强直流电电流。在电压比降的作用下,带负电的土粒会向阳极移动,这就是电泳作用;而带正电荷的孔隙水则会向阴极方向集中,产生电渗现象。在电渗与真空的双重作用下,强制粘土中的水在井点管附近积聚,然后由井点管快速排出,使井点管能够连续抽水,地下水位逐渐降低。同时,电极间的土层会形成电帷幕,由于电场作用,阻止地下水从四面流入坑内,就像给基坑周围筑起了一道无形的“围墙”。

电渗井点降水适用于渗透系数很小的细颗粒土,如粘土、亚粘土、淤泥和淤泥质粘土等。这些土的渗透系数小于0.1m/d,用一般井点很难达到降水目的,而电渗井点降水就像是它们的“克星”,能够有效地把细粒土中的水抽吸排出。不过,它需要与轻型井点或喷射井点结合应用,其降低水位深度决定于与之结合的井点类型。在降水过程中,还需要对电压、电流密度和耗电量等进行量测和必要的调整,并做好记录,操作相对比较繁琐,就像一场需要精心调控的实验。

(五)管井井点降水

管井井点降水是在基坑周围设置管井。沿基坑每隔一定距离设置一个管井,每个管井单独用一台水泵不断抽水,以降低地下水位。在土的渗透系数大、地下水量大的土层中,它能够充分发挥自身的优势,就像在水量充沛的河流中设置了多个排水口。

管井井点降水具有排水量大、排水效果好、设备简单、易于维护等特点。它适用于渗透系数大的砂砾层,地下水丰富的地层,以及轻型井点不易解决的场合。每口管井的水流量可达到50-100m³/h,土的渗透系数在20-200m/d范围内,降低地下水位深度约3-5m。这种方法一般用于潜水层降水,能够根据基坑的大小和形状灵活布置管井位置,以满足不同工程的降水需求,为基坑施工创造良好的条件。


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