土方工程施工排水技术的探讨:土方工程降水设计和排水方案

　　在开挖基坑、地槽或其他土方工程施工时，土的含水层常被切断，地下水和地面水会不断地渗入坑内，如不及时排除，不但会使施工条件恶化，造成边坡失稳、基坑流砂、坑底隆起、坑底管涌，还会影响地基的承载力。因此，在土方工程施工中，做好施工排水工作，保持土体干燥是十分重要的。因此，本文主要探讨土方工程施工排水技术及方法。
　　施工排水可分为重力降水（如集水井、明渠等）和强制降水（如轻型井点、深井点、电渗井点等）。在土方工程中采用较多的是集水井降水和轻型井点降水。
　　1.集水井降水施工方法
　　四周的排水沟及集水井应设置在地下水流的上游，并距基础边线0.4m以外。根据地下水量、基坑平面形状及水泵能力，集水井每隔20～40m设置一个。集水井的直径或宽度一般为0.7～0.8m。井壁可用竹、木等简易加固。排水沟底宽一般不小于300mm，沟底纵向坡度一般不小于3％，排水沟至少比基坑底低0.3～0.4rn，集水井底应比排水沟底低0.5m以上。随着基坑开挖逐步加深，沟底和井底均保持这一高度差。当基坑挖至设计标高后，井底应低于坑底1～2m，并铺设0.3m碎石滤水层，以免在抽水时将泥砂抽出，并防止井底的土体被搅动。
　　2.井点降水施工方法
　　井点降水是在基坑开挖前，预先在基坑周围埋设一定数量的滤水管（井），利用真空原理，通过抽水泵不断抽出地下水，使地下水位降低到坑底以下。井点降水可防止边坡由于受地下水流的冲刷而引起塌方；可使坑底的土层消除地下水位差引起的压力，防止了坑底土的上冒；由于没有水压，减少了支护结构的水平荷载；由于没有地下水的渗流，也可消除流砂现象；降低地下水位后，由于土体固结，还能使土层密实，增加地基土的承载能力。
　　2.1一般轻型井点设备
　　轻型井点设备由管路系统和抽水设备组成，管路系统包括滤管、井点管、弯联管及总管。滤管为进水设备，通常采用长度1.0～1.5m，直径38mm或51mm的无缝钢管，管壁钻有直径为12～19mm且成梅花形排列的滤孔，滤孔面积为滤管表面积的20％～25％。管壁外包两层孔径不同的铜丝布或纤维布滤网。为避免滤孔淤塞，在管壁与滤网间用塑料管或梯形铅丝绕成螺旋状隔开，滤网外面再绕一层粗铁丝保护网。滤管下端为一锥形铸铁头，滤管上端与井点管连接。井点管为直径38mm或51mm、长5～7m的钢管。井点管上端用弯联管与总管相连。集水总管为直径100～127mm的无缝钢管，每段长4m，其上装有与井点管连接的短接头，间距为0.8m或1.2m。
　　2.2轻型井点的布置
　　平面布置：当基坑或沟槽宽度小于6m，且降水深度不超过5m时，可用单排线状井点布置在地下水流的上游一侧，两端延伸长度以不小于槽宽为宜。反之，则应采用双排井点，位于地下水流上游的一排井点管的间距应小些，下游的一排井点管的间距可大些。当基坑面积较大时，则应采用环形井点。井点管距离基坑壁不应小于1.0～1.5m，间距一般为0.8～1.6m。
　　高程布置：井点降水深度，从理论上讲可达到10.3m，但考虑抽水设备的水头损失以后，其实际降水深度一般不超过6m。如井点管埋设深度小于降水深度6m时，则可用一级井点；埋设深度稍大于6m时，如降低井点管的埋置面后，可满足降水深度要求时，仍可采用一级井点；当一级井点达不到降水深度的要求时，则可采用二级井点，即先挖去第一级井点所疏干的土，然后再在其底部装设第二级井点。此外，在确定井点管埋置深度时，还要考虑井点管露出地面0.2～0.3m，滤管必须埋在透水层内。
　　2.3井点管的埋设
　　井点管的埋设可以利用冲水管冲孔，或钻孔后将井点管沉入，也可用带套管的水冲法及振动水冲法下沉埋设。认真做好井点管的埋设和孔壁与井点管之间砂滤层的填灌，是保证井点系统顺利抽水、降低地下水位的关键，因此应注意：冲孔过程中，孔洞必须保持垂直，孔径一般为300mm，孔径上下要一致，冲孔深度要比滤管深0.5m左右，以保证井点管周围及滤管底部有足够的滤层。砂滤层宜选用粗砂，以免堵塞管的网眼。砂滤层灌好后，距地面下0.5～1m的深度内，应用粘土封口捣实，防止漏气。井点管埋设完毕后，即可将其与总管连接并开启抽水设备进行试抽水，检查有无漏水、漏气现象，出水是否正常。
　　2.4流砂的防治
　　2.4.1 产生流砂的原因 产生流砂现象的原因有内因和外因。内因取决于土壤的性质，当土的孔隙率大、含水量大、粘粒含量少、粉粒多、渗透系数小、排水性能差等均容易产生流砂现象。因此，流砂现象经常发生在细砂、粉砂和亚砂土中，但是否会发生流砂现象，还要看外因条件，即地下水及其产生动水压力的大小。
　　2.4.2 防治流砂的方法 其具体措施有：1）枯水期施工。因地下水位低，坑内外水位差小，动水压力减小，从而可预防和减轻流砂现象；2）打板桩。将板桩沿基坑周围打入不透水层，便可起到截住水流的作用；或者打入坑底面一定深度，这样将地下水引至坑底以下流入基坑，不仅增加了渗流长度，而且改变了动水压力的方向，从而达到减小动水压力的目的；3）水中挖土。水中挖土即不排水施工，使坑内外的水压相平衡，不致形成动水压力。如沉井施工，不排水下沉，进行水中挖土，水下浇筑混凝土等；4）人工降低地下水位。人工降低地下水位即截住水流，不让地下水流入基坑，从而不仅可防治流砂和土壁塌方，还可改善施工条件；5）地下连续墙法。此法是沿基坑周围先浇筑一道地下连续墙，从而起到承重、截水和防流砂的作用，它又是深基础施工的可靠支护结构；6）抛大石块，抢速度施工。如在施工过程中发生局部的或轻微的流砂现象，可组织人力分段抢挖，挖至标高后，立即铺设芦席并抛大石块，增加土的压重，以平衡动水压力，在未产生流砂现象前，将基础分段施工完毕。
　　3.结语
　　为了做好土方工程的安全施工工作，在施工过程中，要根据实际情况做好施工排水，保持土壤干湿度满足施工要求。
　　参考文献
　　[1] 孙玉玲. 工业广场土方工程图重点[J]. 内蒙古煤炭经济，2005（02）.
　　[2] 彭?. 浅析土方工程施工要点[J]. 今日科苑，2009，11（08）.
　　
　　（作者单位：广西百色右江矿务局广西百色533000）

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