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基坑施工中的地下水处理及工程应用研究

地下水处理问题一直是水利建筑工程基坑施工的一个难题,地下水若处理不当,直接影响到工程的施工质量。井点降水能够有效降低地下水位,广泛用于水利建筑物的地下水处理。文章结合实例,对深井井点降水法进行了简要介绍,并详细分析井点降水在基坑施工中的应用,旨在为同类施工提供一些有价值的经验参考。 1 .前言 水利工程在进行基坑施工时常常会遇到地下水的影响。地下水对基础工程的破坏性较大,水能够与一些性质的施工材料发生化学反应,起到腐蚀作用,水浮力能够对基坑起到物理作用,将轻型结构物上托,引起基础地板变形,甚至造成基础土体位移。在水利建筑工程基坑施工中必须采取有效的降水方法,确保基坑质量。井点降水是一种人工降低地下水水位的方法,通常用于地下水位较高的建筑施工,是基础工程、土方工程重要的施工措施与方法。井点降水能够将建筑基土内的水分疏干,增加地基的强度,消除流砂,稳定边坡,防止基础工程受地下水的影响,从而降低了施工难度,保证了施工质量与安全。 2.工程概况 某工程基坑开挖宽度为9.2m,长度为22.3m,埋深为5.2m,壁厚为0.25m,壁板厚度为0.6m。经过施工现场地质勘查得出基坑土层结构如下:①层为杂填层,厚度约为2.3m,主要成分为粉土及一些砖头、碎石等,颜色呈灰褐色,土质松散,含水量不高;②层为粉土,厚度约为20.3m,主要成分为粉质粘土、透镜体、中砂及细砂等,颜色呈黄褐色,土质密实,含水量适中,顶板埋深在小于2.8m 范围内,底板埋深在18.7-23.4m 范围内,厚度在17.6-22.1m 范围内,该层厚度较大,在地层分布稳定连续,是基坑的基础持力层;③层为砂薄层,主要成分为砂土及透镜体,顶板埋深在18.2-21.9m 范围内,底板埋深在28.2-35.1m 范围内,厚度在6.1-12.3m 范围内,由于本层属于基底底层,对基坑开挖和边坡施工的影响较大。在进行基础工程施工时,首先要进行降水处理,以确保施工在不影响周围建筑的情况下顺利进行。施工单位借鉴同类工程的施工经验,结合施工现场的实际情况,在进行详细分析、比较后确定采用深井井点降水进行基坑排水降水。 3 .基坑降水施工方法 3.1 施工方案 深井井点降水法是指在基坑内部或周围埋入井管,使其能够深入基底深层,然后利用水泵通过井管泵出地下水,以达到降低地下水位的目的。该法的优势在于适应范围广泛,操作简单,井距大,排水量大,不受吸程影响,降水效果十分显著等,适用于渗透系数较大的碎石、砂土等土质。施工单位结合现场施工情况,将基坑深井井点降水施工方案制定如下:①参照技术规范进行详细计算后,在基坑中线位置布置井径为1.6m 的三个降水井点两两间距为8m。②在钻孔过程中,实际井孔深应控制在20m 以内,井孔垂直度必须严格控制在0-1%的范围内,孔径则保持在在0.8m 以上,且确保上下一致。③结合地层勘探结果,将孔内泥浆的比重稀释到1.05 左右,以提高成孔质量,再使用砂料灌填井管和井壁间,灌填量要达到预先计算的95%以上,灌填高度要达到设计标准。④在护口管的埋设过程中,为避免管外返浆,注意将管外密封严实,护口管底插入原状土层,在井点出设置明显标志,并采取相应的措施加以保护,避免管内掉入其他杂物。⑤成井后将污水泵出井外,直至将污水抽净,确保井内的含砂量达标。⑥在施工过程中注意做好施工记录,以备日后查阅。⑦由于该工程施工时间跨越冬季,为避免受气候影响,采取相应的措施防冻。⑧泥浆池使用完成后务必及时回填,并彻底洗井,做到文明施工。 3.2 降水深度 按照8.5m 规格对基坑底部整体宽度进行运算,并要求基坑边底处标高比降水面标高高出200mm,因此基坑边处降水面标高应为-5m。降水井点与基坑边间距应该按照4.3m 规格进行运算,而地下水的降落坡度则应按照L/10 进行运算。该工程基坑边处的降水面标高与井点降水标高差值应为0.43m,潜水泵的高度为0.4m,过滤器下方卵石厚度则为170mm,由此可知该工程降水井点下沉深度运算结果为5+0.43+0.4+0.17=6m。 3.3 过滤器制作 该工程使用的降水过滤器主要由厚度为2.5mm,直径为350mm,长度为1.3m 的钢板制作而成,在其底部0.8m 内,钻入直径长度为4mm 的孔洞,每个孔洞间距应为40mm。外部设置有三层铁窗纱并利用铅丝将其固定与降水过滤器上,而上部由止水带和阀兰盘构成,其顶部标高应设置为-4.4m。 3.4 施工工艺 首先进行挖土作业,当挖土深度达到-3.3m 时,需暂停挖土,并在降水井点处设置木板垫圈,其直径长度为1.5m,并在木板垫圈上盖满红砖,竖向每隔900mm,应设置相应的木板垫圈,以避免沉井壁出现整体下沉现象。通过潜水泵和人工方式进行抽水和挖土,以完成基坑处降水井点沉井施工作业。当降水井点沉至-6m 深度时,需立即停止沉井。现在井底底部设置一层长度为0.5 至4cm,厚度为170mm 的卵石,并将过滤器下放至沉井内部,并在其四周填上卵石,其长度同样为0.5 至4cm。最后,将潜水泵与过滤器进行连通。即可将基坑内部多于地下水抽出,以达到良好的地下水位降低效果。 3.5 封闭施工措施 当该工程基础混凝土施工结束,且混凝土强度达到工程设计强度70%后,需及时对降水井点进行有效的封闭措施。在降水井点封闭过程中,主要通过在其上部设置厚度为4mm 的橡胶皮垫进行封闭,并在皮垫基础上覆盖厚度为4mm 的钢板,最后应用规格适宜的螺栓将其固定。再者采用搭焊方法对基础底板上部钢筋进行有效修补,在降水井点处的施工缝设置一层厚度为50mm 砂浆,比例与混凝土相同。 3.6 应注意问题 为了保证工程基坑降水井点施工的顺利进行,达到良好的地下水处理效果,必须注重以下几个问题:其一,当工程所处位置地下水位下降后,土壤会出现固结,对抽水效率造成严重影响,并导致地下沉降现象的产生,对工程及其四周建筑物稳定性和安全性造成严重影响,必须引起施工人员的高度重视。其二,在降水井点施工过程中,为了防止工程项目及其四周建筑物出现过大沉降现象,可应用回灌井点的措施进行防治。这种防止措施主要是对抽水存在影响范围内位置,先设置一排钻孔,并在抽水前对钻孔水位进行有效的勘察和记录。在抽水过程中,若工程项目及其四周建筑物出现沉降过大现象时,应及时通过钻孔灌水,以保证原有地下水位保持不变,有效避免了地面沉降对工程项目稳定性的破坏。 4 .结束语 基坑施工作为工程项目建设的重要组成部分,对整个工程施工质量起着至关重要的作用。因此,必须加强对基坑地下水的处理工作。本文通过工程实例,对井点降水法在基坑地下水处理中的应用进行分析和总结,具体如下: (1)地下水处理是一个复杂的系统性工程,所以在采用井点降水施工前,需对其水文地质状况进行详细的勘察和记录,并严格要求施工人员按照工程设计规程进行施工。 (2)对工程项目每个施工环节进行充分考虑,并制定详细施工安排和预防措施,才能避免不良施工现象的产生,保证工程项目施工安全。 (3)井点降水是工程项目基坑地下水处理的理想方法,能够对地下水位进行有效的控制,有效提高了工程项目施工效率和质量。