第三节 基坑排水
在施工期间,为保证工程施工质量,创造良好的施工环境,将大气降水、基坑积水、渗水、施工废水、污水以及地下水等排到施工现场以外的措施,称为基坑排水(或施工排水)。基坑排水有初期排水和经常性排水。
一、基坑初期排水
在围堰水下部分完成后或过水围堰过水之后,必须在一定时间内将残留在基坑内的积水一次排出,即初期排水。
1.初期排水量
基坑初期排水量包括:
(1)基坑积水(积水的计算水位,根据截流程序不同而异,应包括围堰堰体水下部分及覆盖地基的含水)。
(2)围堰堰体渗水(混凝土围堰可视为不透水)。
(3)地基渗水(渗水量与围堰结构型式、地基地质条件、防渗措施及初期排水时间长短有关)。
(4)围堰接头漏水。
(5)降雨汇水(可采用初期排水时段当月多年平均降雨量,换算为日均降雨量)。
2.基坑水位下降速度及排水时间
水位下降不宜过快,防止渗透压力过大造成边坡失稳,产生坍坡事故;土质围堰水位下降速度开始排水时为0.5~0.8m/d,接近排干时允许达到1.0~1.5m/d。
排水时间,应考虑工期、水位允许下降速度、各期抽水设备及相应电负荷均匀性等因素,一般大型基坑为5~7d,中型基坑为3~5d。
3.试抽法
在实际施工中制定措施计划时,常用试抽法来确定设备容量。采用试抽法可能出现以下3种情况:
(1)水位下降很快,表明原选用设备容量大,应关闭部分设备。
(2)水位不下降,可能是基坑有较大渗漏通道或抽水容量过小,应查明渗漏水部位并及时堵漏,或加大抽水容量后再试。
(3)水位下降至某一深度后不再下降。此时表明排水量与渗水量相等,需增大抽水容量并检查渗漏情况。
4.排水方法
基坑初期排水用固定(吸水高度小于6m)或浮动(吸水高度大于6m)的水泵抽水,根据抽水量就可估算泵站抽水设备的配备功率,并考虑20%以上的备用功率。
固定式排水如图1-9(a)所示,当水泵吸水高度足够时(一般水泵的吸水高度为4~6m),可将水泵布置在围堰上。
浮动式排水如图1-9(b)所示,当基坑较深、超过水泵吸水高度时,应随基坑开挖及水位下降而改变水泵的安装高度:①把水泵安放在沿滑道移动的平台上[图1-9(b)];②把水泵放在浮船上[图1-9(c)]。
图1-9 基坑初期排水
二、经常性排水(日常排水)
在基坑内的工程进行施工的过程中,从围堰及地基渗透入基坑的渗流、降雨和施工废水等,必须不断排出。为保持施工场地干燥,有的工程必须为降低地下水位进行长期的抽水工作。
1.经常性排水量
经常性排水量包括以下几部分:
(1)基坑渗水包括围堰堰体和地基渗水两部分,计算较复杂。
(2)降雨汇水:
1)一般时段:多年平均降雨量换算为日平均降雨量。
2)暴雨时段:多年最大日降雨量。
(3)施工弃水,包括混凝土养护用水,冲洗用水,冷却用水(施工弃水量和降水量不重复计算)。
2.经常性排水方法
经常性排水有明沟排水和人工降低地下水位两种方法。
(1)明沟排水。基坑开挖过程中的排水系统一般将排水干沟布置在基坑中部(以利于出土);集水井布置在轮廓线的外侧,且低于干沟沟底,便于水向外抽排,而不妨碍开挖和运输工作。
明沟排水适用于地基为岩基或粒径较粗、渗透系数较大的砂卵石覆盖层,在国内已建的水利水电工程中应用最多。
明沟排水的步骤:排水入沟渠→沟渠水江入泵站集水井→水泵将水抽出集水井。
基坑明沟排水系统布置分两种情况:①基坑开挖期(图1-10),保持干沟深1~1.5m,支沟深0.3~0.5m。集水井在建筑物轮廓线外侧也可采用层层拦截,分级抽水;②基坑开挖完成后修建主体建筑物时期(图1-11)。通常布置在基坑的四周,且位于建筑物轮廓线的外侧,集水井与建筑物外缘轮廓的距离须大于井的深度,排水沟在建筑物轮廓线外侧,距坑边坡脚不小于0.3~0.5m,一般沟底宽不小于0.3m,沟深不大于1m,底坡不小于2‰,集水井底高程低于沟底1~2m,平面尺寸1.5~2m2,容积应保证停泵10~15min不漫溢,深度通常为2~3m,井壁和沟壁应。
图1-10 基坑开挖过程中的排水系统布置
1—出渣方向;2—支沟;3—干沟;4—集水井;5—抽水
图1-11 修建主体建筑物时排水系统布置
1—围堰;2—集水井;3—排水沟;4—建筑轮廓线;5—沟内水流方向;6—河流
(2)人工降低地下水位 (暗式排水)。在基坑周围钻设一些井管,地下水渗入井中后随即被抽走,使地下水位线降到开挖的基坑底面以下,为基坑的开挖创造有利条件。
人工降低地下水位有管井法(图1-12)和井点法(图1-13)两种。井点法是井管和吸水管合二为一。
图1-12 管井法示意图
图1-13 井点法示意图