1、浅议水利工程基坑排水施工技术摘要：水利水电工程地基施工时，经常会受到降雨积水、地下水位的影响。这积水、地下水位给水利工程施工造成了很大不便，为了使施工不受到影响，就要解决好基坑积水问题，利用基坑排水技术，保证水利水电工程地基施工质量。本文主要对水利工程基坑排水进行研究，包括其基坑土质和基坑排水研究、基坑排水作用及分类研究、基坑排水设计、技术研究等。 关键词：水利工程；基坑排水；施工技术；应用 中图分类号：TV 文献标识码：A 前言 水利工程建设意义非凡，它不仅可以促进我国国民经济发展，还可以很好的保障人们的生命财产安全。在水利工程建设中，基坑施工是重要的一部分，但是基坑施工中常常会遇到积水情况
2、，需要运用合理的基坑排水方案和积水解决此问题。基坑排水可以使水利工程基础与岩基之间的结合强度提升，还可以使地基开挖的工程量减少。所以对基坑排水技术要在实践中不断优化和创新，才能使水利工程的整体施工质量得到保证。 基坑排水与地基土质的研究 （一）关于地基土质的研究 根据水利工程对排水标准与排水要求的差异性，可将地基划分为弱透水地基、强透水地基、不适水地基。具有施工条件的水利工程在施工操作开始之前需采取手摇钻的钻探方法或者挖坑的方法获取地基的土样，了解与掌握关于地基不同高度土质、地基各个部位的土质以及地下水的水位等一系列图文资料，为明确边坡、基坑开挖施工、基坑排水的施工准备工作提供科学的资料参考。
3、但由于基坑或者河道的两岸中的土质存在不均匀的问题，在一般情况下很难全方位地检查清楚。因此，在地基开挖的全过程中，需要留有一定的余地，依据地基开挖支护的真实状况来制定相应的补救对策或者方案。 （二）关于基坑排水的研究 所谓基坑排水，就是指在基坑开挖之前做好排水系统，在基坑顶的外缘四周向外设计安装防水梁或者排水坡，并在一定的位置与距离设置截水沟。如果在地基施工的过程中出现渗水现象，基坑的底部需设置集水井与排水沟，以有效地排除基坑中的积水。 二、水利工程基坑排水的作用及分类 （一）作用 基坑排水的作用做好水利水电工程的基坑排水处理,保证其施工质量和施工安全的主要目的是便于水利水电工程的运行管理 可及
4、时的、有组织的排出掉落在基坑中的雨水以及通过渗透作用渗入到基坑中地下水，防止坡角土质因为长期侵泡在积水里而变得松软，使得工程边坡防护效果变差降低边坡防护工程的稳定性。另外基坑排水通畅之后更有利于后续的基坑挖掘和施工工作。 （二）分类 做好水利工程的基坑排水工作不仅有利于保证工程基坑的施工质量还能从整体上提高工程的质量。按照基坑排水的施工进度和排水时间长短来分类，水利水电工程基坑排水施工可分为以下两大类： 1、基坑挖掘前的初期排水。在对基础进行挖掘之前要先做好基坑工程的初期排水处理。这一处理手法在基坑施工中所排出的水分多为基坑内部水分，作用是可对水利水电工程的围堰结构、坝坡结构的稳定性以及土层的
5、渗水。漏水问题进行处理 避免工程的整体性能与质量受到局部渗水的影响 从而在施工过程中为工程埋下质量隐患。 2、基坑挖掘后的再次排水。一般情况下，肖基坑挖掘完成后 还应该在工程施工过程中做好基坑的再次排水，其目的主要是为了排除渗入基坑内部的雨水。积水以及其他废水，综观国内现有的水利水电工程，其在施工中都会经常性的采用再次排水工艺来排除基坑内部的残余水分,以保证水利水电工程的正常施工 缩短施工工期。 三、水利工程基坑排水方案设计 （一）基坑降深要求 由于基坑开挖时必然会出现大量水不断渗流入基坑的情况，为了确保基坑开挖施工安全，基坑四周支护结构稳定，防止出现涌水和流砂，在进行基坑排水方案设计时，必须
6、对基坑排水和基坑四周支护排水施工进行综合考虑，必须确保排出的地下水位在基础桩承台底 0.5m 以下，并且还应确保开挖的基底必须高出基坑中心线位置降深 0.5m 以上。 基坑排水施工技术方案确定 水利工程绝不能一成不变、墨守成规、生搬硬套，而要具体问题具体分析，依据在施工前的地基土质、水文等各种资料做参考，加之当地相关部门对往年对此的统计数据和工程本身的特点要求等作为重要参考数据，土地的地质情况复杂，有些地区地质以砂土为主，有些地区以砾石为主，应当依据地质多样性采用不用的排水方法理；明沟排水的方法一般是针对对基坑排水技术相对来说要求不高的工程，而对于基坑排水要求较高的工程，明沟排水已经难以满足其
7、要求，那么可以选择人工截渗降排水。经过实际证明，采用不同方法能取得良好的效果。对于不同的水利工程，要依据当地以往数年的水文地质条件、降水量统计作综合因素来计算结果，运用合适的基坑排水技术方案；而由于地理位置和气候条件的变化多端，河流湖泊沿岸的地质条件、地下水位都会因此而发生改变，因为要保证其相对正确性，就必须根据以往数年的数据。为了保证工程安全，防治特殊情况的发生，方案还应当保留一部分的安全系数；与此同时，还要做好各种救济措施和紧急应急方案，这样才能做到万无一失。 四、水利工程基坑排水技术 （一）基坑基础施工技术 在水利工程基础施工中，若是开挖基坑的地质基础为粉土和粉砂，在开挖过程中，由于必然
8、会出现渗水，这就极易导致管涌、流砂情况的出现，从而增加施工难度。地下水位过高是造成管涌出现的主要原因之一，一旦渗水出溢坡降超出粉砂粉土允许范围，就会导致土粒随渗水移动，这是由于粉砂粉土由均匀细小的颗粒组成，出溢坡降允许范围较小。因此，若是开挖基坑的地质基础为粉土和粉砂，为了确保施工进行的顺利，如何有效降低地下水位至关重要。防止管涌和流砂出现的办法多种多样，例如铺垫砂砾反滤层、放缓边坡等办法，但是这些方法又会一定程度的增加工程量，这样不仅会增加成本，又会对施工造成影响，所取得的效果也不理想。随着这一问题的产生，新的施工工艺也应运而生。例如从施工工艺或基础结构上采取措施的沉箱、沉井加水力冲填等新施
9、工工艺，能有效防止和降低排水困难；从而降低地下水位上采取的措施或射流装置或在基坑四周设置井管排水系统等新方法，均能取得较好的效果。 （二）井点基坑排水技术 1、井点法降低地下水位。井点法和管井法不同，它把井管和水泵的吸水管合而为一，成为针状滤水器，因此简化了井的构造，便于施工。但由于针状滤水器沉入土中后，与大气不通，因此井点法所用的抽吸机必须具备抽气的能力，以便排除原存在于土中但和地下水一齐进入针滤器的空气泡，井点法降低地下水位的设备，根据其降深能力分浅井点和深井点等#浅井点设备的降深能力为 45m，要求降深较大时，可分层布置，但一般不超过三层，约 1012m ，因为层数越多，每层井点的实际降
10、深显著减少（每次递减约半 m 或更大） ，而且基坑中管路阻塞，影响施工，同时也增加挖方量。 浅井点的设备主要包括主机、总管和针滤管等。开始工作时，首先开动真空泵，造成井点系统的真空状态，把地下水和土中的空气一齐从针滤器吸入集水箱，空气从集水箱的上部排到分水器，和水汽分离后，被真空泵抽除，当集水箱中积存有相当多的水后，再开动水泵抽水，集水箱中装有浮筒，当来水量到达某一水位时浮筒即顶住抽气管，避免地下水进入真空泵，这时就只抽水，真空泵不起作用#在水泵出水口装有调节阀，可根据集水箱内水位，调节水泵的流量，当水泵抽水量不足，压力减小时，调节阀的弹簧压下，将阀门关闭，避免压水管中的水倒流、关闭调节阀，在
11、放水阀上按上橡皮管，可用来下沉针滤器，但由于离心泵的压力不够，这项装置失去了原来的作用。 在细砂和中砂射水下沉针滤器，需要的流量约为 2530m5/h，水压力达 335MPa，在粗砂中流量须增大到 40m5/h 或更大，在夹有砾石和卵石的砂中，最好与压缩空气相配合#在粘性土中下沉针滤器，水压须增大到 58Pa，并须在水冲漏斗中填砂砾石做反滤层，填反滤层时供水仍不停止，但水压可略降低#填砂到原有地下水面为止，上面用粘土封口，厚约 1m，以防漏气、深井点和浅井点不同，它在每根针滤器内都装有扬水器，因此它不受水泵吸水高度的限制，有较大的降深能力。喷射井点与深井泵比较，构造简单、安装方便、工作可靠。水
12、中含砂较多时，对机件的影响也不大；但喷射井点设备的机械效率不高，只有 2030 %，所以一次降深值不宜超过 20m，否则是不经济的，最适宜的范围是 818m。 2、电渗井点排水。在基坑外侧打一圈针滤器作为负极，在基坑内侧打一圈钢杆作为正极，在正负级之间通直流电，土中含水便从正极方向趋向负极，被针滤器抽除，一般的不完整型基坑，只要通过计算，把水井（井管或针滤器的总称）设置到要求的深度，地下水位降到基坑底面以下是可能做到的,对完整型基坑，无论是采用浅井分层降水或是把深井直接打到不透水层，都不可能把地下水下降到基坑底面以下，而仍旧有一般地下水从坡脚渗出，需组织明沟排水工作来配合；不过经过地下水位降低
13、以后，渗流的出逸坡降和渗透流量减小了，有利于明沟排水和减轻土壤渗透变形，当用直接打到不透水层的深井一次降水时，通常还要在基坑内再布置一层浅井点抽水，以进一步降低其逸坡降和水位。当基坑穿过的土层内有不透水夹层（如粘土和淤泥）时，夹层以上的部分按一个完整的基坑考虑；而夹层以下的含水层，应该另外布置深井降水，按承压井考虑，这些弱透水层在饱和状态下，强度很低，而非饱和状态下可支持很陡的边坡，所以在开挖该土层以前，要求事先把地下水位降低到该土层以下。 （三）水利工程中明沟排水的施工技术 基坑需要排出的水分包括雨水、地面渗水、地下泉水、围堰积聚的余水等，且基坑排水技术的选择应根据基坑所在地形、基坑大小、基
14、坑所在土质、工期、基坑开挖深度并结合基坑进水情况来确定。在基坑开挖施工且完成围堰后，必须迅速将基坑内的积水排出，采用的方法为：充分考虑并利用下游水位低这一地形条件进行自流排水，若是存在余水，应采取人工开挖排水沟或用水泵将余水引导排出。基坑排水工作应尽早进行，以便使基坑有干燥固结的时间，从而为后续施工的顺利进行提供一个良好的保障。若是存在地形条件的应尽量使用地形自流排水方法，若是没有条件的应采取开挖排水沟人为引导排水的方法。排水沟的布置形式主要有下列几种：一是结合基坑实际情况，选取合适位置由基坑处自高向低开挖排水沟，将坑内积水引入集水井中采用水泵排出。二是若是基坑开挖难度大，就应沿基坑等高线分层
15、设置排水井和排水沟，而后采用水泵将水排出。 五、基坑排水技术施工应注意的问题 （一）排水沟设置 应以不影响正常施工为前提，为了方便渗水集中还应具有相应的纵坡。还应结合渗水量与纵坡来确定排水沟的断面，因而在进行基坑放样的过程中应对排水需要进行考虑，如有需要应适当扩大基坑开挖范围。 集水井 水利工程基坑排水在施工中所需的集水井大小与利用水泵抽取 1015min 出水量的大小一致，但要根据水利工程的施工规模决定集水井的直径大小。另外集水井的深度要充分保障抽水水泵的正常工作深度，保障基坑的排水水面较基坑的基本工作面低 3050cm 左右。 （三）选择管径与井径 需根据基坑排水施工的要求与基坑积水的数量
16、来科学选择管径与井径，以保障管径与井径之间具有环状间隙。这其中的环状间隙被用来填充具有透水阻砂的过滤材料以达到砂净水清的目标。但在充分满足基坑排水要求的基础上严禁盲目地扩大管径，这是因为这种做法不仅会提升施工成本，而且可能在无形中加大了基坑排水的施工难度。 管井施工 在进行井管施工中，需在滤水管的位置设置扶正器，一般按照 5m一组的原则进行安装。每一组由 47 片扶正器组成，严防滤水管偏向钻孔的一边而不能保持居中的位置。 在管井施工完成之后，需依据管井抽水试验的记录结果科学选择基坑抽水的机械设备，在没有进行抽水试验分析之前严禁盲目地选择并安装大水泵。这是因为一旦管井中的出水量大于正常情况下的出
17、水量，其超高的水流流速极有可能带来大量的泥沙。当管井进行常规抽水操作时，管井的水位降深要低于首个取水的含水层过滤器，以免过滤罐中的缠死被损坏或者被氧化而引起涌砂状况。 （五）基坑排水 在使用水泵排出基坑渗水时，应确保排出基坑外的渗水与基坑存在一定距离，避免排出的水再次回渗入基坑。为了确保排水沟通畅，应指派专业负责，时常对排水沟进行清理和维修。 结语 综上所述，如果确定好一个合理的排水方案，不仅可以为施工提供良好的基础条件，而且还可以保水利工程整体施工进度以及水利工程质量。所以解决好基坑的排水问题非常重要，同时在基坑排水技术运用时，还要注意排水沟设置、管径与井径的选择、管径施工等方面的问题。 参考文献： 1孟晓山,孟晓祎.水利工程施工中基坑排水需关注的几个问题J.科技视界,2012,10:148-149. 2孙志超,陈辉.水利工程施工技术研究探讨J. 科技致富向导,2013,02:320.
