工程施工降、排水

若地下水位较高,当开挖基坑或沟槽至地下水位以下时,由于土的含水层被切断,地下水将不断渗入坑内。雨季施工时,地面水也会流入坑内。这样不仅使施工条件恶化,面且土被水浸泡后会导致地基承载能力的下降和边坡的坍塌。为了保证工程质量和施工安全,做好施工排水、降水工作,保持开挖土体的燥是十分重要的。

排除地面水(包括雨水、施工用水、生活污水等)一般采取在基坑周围设置排水沟、截水沟或筑土堤等办法并尽量利用原有的排水系统,使临时性排水设施与水久性设施相结合。

基坑降水的方法有集水坑降水法和井点降水法。集水坑降水法一般用于降水深度较小且土层中无细砂、粉砂时;如降水深度较大或土层为细砂、粉砂,或处于软土地区,应尽量采用井点降水法。不论采用哪种方法,降水工作应持续到基础施工完毕并回填土后再停止。

一、集水坑降水法

集水坑降水法是在基坑开挖过程中,沿坑底周围或中央开挖有一定坡度的排水沟,在坑底每隔一定距离设一个集水坑,地下水通过排水沟流入集水坑中,然后用水泵抽走。

集水坑降水法是一种常用的简易的降水方法,适用于面积较小、降水深度不大的基坑(槽)开挖工程。对软土或土层中含有细砂、粉砂或淤泥层时,不宜采用这种方法,因为在基坑中直接排水,地下水将产生自下而上或从边坡向基坑方向流动的动水压力,容易导致边坡塌方和流砂现象,并使基底土结构遭受破坏。

1.集水坑设置

为了防止基坑土结构遭到破坏,集水坑应设置在基坑范围以外,地下水走向的上游。根据基坑涌水量的大小、基坑平面形状和尺寸、水泵的抽水能力,确定集水坑的数量和间距。一般每20~40m设置一个。集水坑的直径和宽度为0.6~0.8m,坑的深度随挖土而不断加深,要保持低于挖土工作面0.7~1.0m。当基坑挖至标高后,集水坑底应低于基底1~2m,并铺设碎石滤水层,以免抽水时间较长时将泥砂抽出,并使基底上结构遭受破坏。

2.水泵性能及选用

集水坑降水法常用的水泵有离心泵和潜水泵。

(1)、离心泵

离心泵由泵壳、泵轴及叶轮组成,其管路系统包括滤网和底阀、吸水管和出水管。

离心泵的抽水原理是利用叶轮高速旋转时所产生的离心力,将轮心部分的水甩往轮边,沿出水管压向高处。此时叶轮中心形成部分真空,这样,水在大气压力作用下,就能不断地从吸水管内自动上升进入水泵。

水泵的主要性能包括:流量、总扬程、吸水扬程和功率等。流量是指水泵单位时间的出水量,扬程是指水泵扬水的高度,也称水头。由于水经过的管路有阻力而引起水头损失,因此要扣除损失扬程后才是实际扬程。总扬程包括吸水扬程和出水扬程两部分。

吸水扬程又称允许吸水真空高度,表示水泵能吸水的高度,是确定水泵安装高度的一个重要数据。在基坑排水中,常用离心泵的性能见表1-13。但离心泵工作时,由于管路有阻力会引起水头损失,所以离心泵的实际吸水扬程要扣除损失扬程,通常实际吸水扬程可按性能表上的吸水扬程减去1.2m(有底阀)至0.6m(无底阀)估算。

离心泵的选择主要根据流量与扬程而定。对于基坑排水,离心泵的流量应满足基坑涵水量要求,一般选用吸水口径2~4in(50.8-101.6mm)的离心泵;离心泵的扬程在满足总扬程的前提下,主要是考虑吸水扬程能否满足降水深度要求,如果不够,则可另选水泵或将水泵位置降低至坑壁台阶或坑底上。离心泵的抽水能力大,宜用于地下水量较大的基坑。

离心泵的安装要特别注意吸水管接头不漏气及吸水口至少应在水面以下0.5m,以免吸入空气,影响水泵正常运行。离心泵使用时要先向泵体与吸水管内灌满水,排除空气,然后开泵抽水。离心泵在使用中要防止漏气和杂物堵塞。

(2)、潜水泵

潜水泵是由立式水泵与电动机组合而成的,电动机有密封装置,水泵装在电动机上端,工作时浸在水中。这种泵具有体积小、重量轻、移动方便及开泵时不需灌水等优点,在施工中广泛使用。常用的潜水泵流量有15m3/h、25m3/h、65m3/h、100m3/h,扬程相应为25m、15m、7m、3.5m。

为了防止电动机烧坏,在使用潜水泵时不得脱水运转,或陷入泥中,也不得排灌含泥量较高的水或泥浆水,以免泵的叶轮被杂物堵塞。

集水坑降水法设备简单,施工方便,适宜于粗颗粒土层降水。当土质为细砂或粉砂时,采用集水坑降水法,则会出现流砂现象,引发边坡坍塌,坑底凸起,施工条件恶化,无法继续土方施工作业。