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基坑降水的作用与降水方法

507 2021-05-26 10:17:37


在基坑开挖施工过程中,为了避免产生流沙、管涌,防止坑壁土体的坍塌,保证施工安全和工程质量,一般尽量避免在水下作业。当地下水位高于基坑面时,应进行基坑降水。以下介绍降水的作用与降水方法。

一、降水的作用

在基坑开挖中采取降低地下水位的措施时,其作用有∶(1)防止基坑坡面和基底的渗水,保持坑底干燥,便利施工。(2)增加边坡和坡底的稳定性,防止边坡上或基底的土层颗粒流失。

这是因为基坑开挖到地下水位以下时,周围地下水会向坑内渗流,从而产生渗流力,对边坡和基底稳定产生不利影响。此时采用井点降水的方法可以把基坑周围地下水面

降到开挖面以下,不仅能保持坑底干燥、便利施工,而且消除了渗流力的影响,防止流沙产生,从而增加了边坡和基底的稳定性。

(3)减少土体含水量,有效提高土体物理力学性能指标。

对于放坡开挖而言可提高边坡稳定度;对于支护开挖可增加被动区土抗力,减少主动区土体侧压力,从而提高支护体系的稳定底和强度保证,减少支护体系的变形。

(4)提高土体固结程度,增加地基抗剪强度。

降低地下水位,减少十体含水量从而提高土体固结程度,减少土中孔隙水压力,增加土中有效应力,相应的土体抗剪强度也可得到增长。因而,降低地下水位亦是一种有效的地基加固方法。

二、降水方法

降低地下水位方法有集水明排和井点降水两类,见表1。

1.明排井(坑)方法(1)适用条件∶

①不易产生流砂、流土、潜蚀、管涌、淘空、塌陷等现象的粘性土、砂土,碎石土的地层。

②基坑或涵洞地下水位超出基础底板或洞底不大于2.0m。(2)布置原则

①基坑周围或坑道边侧设置明排井、排水管沟,应与侧壁保持足够距离。②明排井、排水管沟不应影响基坑和涵洞施工。

集水明排是在基坑中开挖集水井和集水沟,用泵将水从集水井中抽出的方法疏于基坑。分层挖土时,随着挖土面的下移,在新的开挖面上重挖集水井和集水沟。该方法适合于弱透水地层的浅基坑,尤其基坑环境简单、含水层较薄,降水深度较小时,采用集水明排是比较经济的。

2.井点降水

井点降水是通过对地下水施加作用力来促使地下水的排出,从而达到降低地下水位的目的。根据施加作用力的方式以及抽水设备的不同,井点降水有轻型井点、喷射井点、电渗井点和管井(深井)井点等。各种井点的适用范围可参见表1。

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轻型点系统由井点管、连接管、集水总管及抽水设备组成。如图1所示。按抽水机组类型轻型井点和隔膜泵轻型井点三种,其参考数据见表2。它们的工作原理,其中干式真空泵井点原理如图2所示,是利用机械真空泵在集水箱内产生真空,将地下水通过滤管、井管、集水总管和过滤室等部件吸入集水箱。箱内呈低压状态,当箱内浮简上升到一定高度时,离心泵开动将水排出箱外。水射泵井点原理图3所示,是采用离心泵驱动工作水运转,当水流通过喷射嘴时,由于流速突然增大而周围产生真空,把地下水吸出。

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轻型井点主要适用于地下水位较高,一级井点降水深度为3~6m,二级井井降水深度为6~9m,多级至12m。

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(3)电渗井点降水

电渗井点,一般与轻型井点或喷射井点结合使用,是利用轻型井点或喷射井点管本身作为阴极,以金属棒(钢筋、钢管、铝棒等)作为阳极。通入直流电后,带有负电荷的土粒即向阳极移动(即电泳作用),而带有正电荷的水则向阴极方向移动集中,产生电渗现象。在电渗与井点管内的真空双重作用下,强制粘土中的水由井点管快速排出,井点管连续抽水,从而地下水位逐渐降低。电渗井点的原理可参见图6。电渗井点适用于饱和粘土,特别是淤泥和淤泥质土。

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(4)井(深井)点降水

管井(深井)点系统由井管、过滤器、沉淀管及潜水泵或深井泵组成。该井点降水是将潜水泵或深井泵沉入过滤器中抽取地下水达到降低地下水位的目的。适用于粘性土以外的各类土,地下水丰富、降水深(大于10m以上)、面积大、时间长的情况,对在有流

沙和重复挖填土方区使用效果尤佳。