基坑排水的方法有哪些【论述基坑排水技术在水利水电工程中的应用】

　　摘要：当前的各类工程施工中，防水排水措施是工程施工中一项必不可少的工序。修建水利水电工程时，在围堰合龙闭气以后，就要排除基坑内的积水和渗水，以保持基坑处于基本干燥状态，以利于基坑开挖、地基处理及建筑物的正常施工。本文现就基坑排水技术在水利水电工程中的应用做客观分析与简要论述。
　　关键词：基坑排水 混凝土 围堰 边坡 施工
　　基坑排水按排水时间及性质，一般可分为以下两种：
　　（1）基坑开挖前的初期排水，包括基坑积水、排水过程中的围堰堰体与基础渗水、堰体及基坑覆盖层中的含水量以及可能出现的降水的排除；
　　（2）基坑开挖及建筑物施工过程中的经常性排水，包括围堰和基坑渗水、降水以及施工弃水量的排除。如按排水方法分，有明式排水和人工降低地下水位两种。
　　一、明式排水
　　1、排水量的确定。
　　初期排水渗流量原则上可以按照有关公式计算，但是，初期排水时的渗流量估算往往很难符合实际，因为此时还缺乏必要的资料。通常不单独估算渗流量，而将其与积水排出流量合并在一起，依靠经议案估算初期排水总流量。
　　基坑积水看基坑积水面积和积水深度计算。但是排水时间的确定就比较复杂，排水时间主要受基坑水位下降速度的限制，基坑水位的允许下降速度视围堰种类、地基特性和基坑内水深而定。水位下降太快，则围堰或基坑边坡中动水压力变化过大，容易引起坍坡；水位下降太慢，则影响基坑开挖时间。一般认为，土围堰的基坑水位下降速度应限制在0.5～0.7m/d，木笼及板桩围堰等应小于1.0～1.5m/d。初期排水时间，大型基坑一般可采用5～7d，中型基坑一般不超过3～5d。
　　通常，当天方和覆盖层体积不太大时，在初期排水且基础覆盖层尚未开挖时，可不比计算饱和水的排除。如需计算，可按基坑内覆盖层总体积和孔隙率估算饱和水总水量。
　　按以上方法孤山初期排水流量，选择抽水设备，往往很难符合实际。在初期排水过程中，可以通过试抽法进行校核和调整，并为经常性排水计算积累一些必要资料。试抽时如果水位下降很快，则显然是所选择的排水设备容量过大，此时应关闭一部分排水设备，使水位下降速度符合设计规定。试抽时若水位不变，则显然是设备容量过小或有较大渗漏通道存在。此时，应增加排水设备容量或找出渗漏通道予以堵塞，然后再进行抽水。还有一种情况是水位降至一定深度后就不在下降，这说明此时排水量与渗流量相等，据此可估算出需增加的设备容量。
　　2、经常性排水量的确定。
　　经常性排水的排水量，主要包括围堰和基坑的渗水、降雨、地基岩石冲洗及混凝土养护用废水等。设计中一般考虑两种不同的组合，从中择其打者，以选择排水设备。一种组合是渗水加降雨，另一种组合时渗水加施工废水。降雨和施工废水不必组合在一起，这是因为两者不常同时出现。
　　（1）降雨量的确定。在基坑排水设计中，对降雨量的确定尚无统一的标准。大型工程可采用20年一遇3日降雨中最大的连续6h雨量，再减去估计ide径流损失值（每小时1mm）作为降雨强度。也有的工程采用日最大降雨强度。基坑内的降雨量可根据上述计算降雨强度和基坑积水面积求得。
　　（2）施工废水。施工废水主要考虑混凝土养护用水，其用水量估算应根据气温条件和混凝土养护的要求而定。一般初估时看每立方米混凝土每次用水5L、每天养护8次计算。
　　（3）渗透流量计算。通常，基坑渗透总量包括围堰渗透量和基础渗透量两大部分。关于渗透量的详细计算法，应参照行业标准及在水力学、水文地质和水工结构等的相关规定。
　　基坑排水系统的布置通常应考虑两种不同情况：一种是基坑开挖过程中的排水系统布置；另一种是基坑开挖完成后修建建筑物时的排石系统布置。布置时，应尽量同时兼顾这两种情况，并且使拍时系统尽可能不影响施工。
　　基坑开挖过程中的排水系统布置，应以不妨碍开挖和运输工作为原则。一般常将排水沟布置在基坑中部，以利于两侧出土。随着基坑开挖工作的进展，逐渐加深排水干沟和支沟。通常保持干沟深度为1～1.5m，支沟深度为0.3～0.5m。集水井多布置在建筑物轮廓线外侧，井底应低于干沟沟底。到那时，由于基坑坑底高程不同，有的工程就采用层层设置截流沟、分级抽水的方法，即在不同高程上分别布置截水沟、集水井和水泵站，进行分级抽水。
　　建筑物施工时的排水系统通常都布置在基坑四周。排水沟应布置在建筑物轮廓线外侧，且距离基坑边坡坡脚不少于0.3～0.5m。排水沟的断面尺寸和底坡大小，取决于排水量的大小。一般排水沟底宽不小于0.3m，沟深不大于1.0m，底坡不小于2‰。
　　明式排水系统最适用于岩基开挖。对砂砾石或粗砂覆盖层，在渗透系数Ks＞2×10-1cm/s，且围堰内外水位差不大的情况下也可使用。一般认为当K2＜10-1cm/s时，采用人工降低水位法为宜。
　　二、人工降低地下水位
　　经常性排水过程中，为了保持基坑开挖工作始终在干地进行，常常要多次降低排水沟和集水井的高程，变换水泵站的位置，影响开挖工作的正才进行。此外，在开挖细砂土、沙壤土一类地基时，随着基坑地面的下降，底坑与地下水位的高差愈来愈大，在地下水申通压力作用下，容易发生边坡脱滑、坑底隆起等事故，甚至危及邻近建筑物的安全，给开挖工作带来不良影响。
　　采用人工降低地下水位，可以改变基坑内的施工条件，防止流砂现象的发生，基坑边坡可以陡些，从而可以大大减少挖方量。人工降低地下水位的基本做法是：在基坑周围钻设一些井，地下水深入井里后，随即被抽走，使地下水位线降到开挖的基坑底面以下，一般应使地下水位降到基坑底部0.5～1.0m处。
　　人工降低地下水位的方法按排水工作原理可分为管井法和井点法两种。管井法是单纯重力作用排水，适用于渗透系数Ks为10～250m/d的土层；井点法还附有真空或电渗排水的作用，适用于Ks为0.1～50m/d的土层。
　　1、管井法降低地下水位。
　　管井法降低地下水位时，自基坑周围布置一系列管井，管井中放入水泵的吸水管，地下水在重力作用下流入井中，被水泵抽走。管井法降低地下水位时，须先设置管井，管井通常采用下沉钢井管，在缺乏钢管时也可以用木管或与之混凝土管代替。
　　井管的下部安装滤水管节（滤头），有时在井管外还需设置反滤层，地下水从滤水管进入井内，水中的泥沙则沉淀在沉淀管中。滤水管是井管的重要组成部分，其构造对井的出水量和可靠性影响很大，要求它过水能力大、进入的泥沙少，有足够的强度和耐久性。‘
　　2、井点法降低地下水位。
　　井点法与管井法不同，它把井管和水泵的吸水管合二为一，简化了井的构造。
　　井点法降低地下水位的设别，根据其降深能力分轻型井点（浅井点）和深井点等。其中最常用的是轻型井点，它是有井管、集水总管、普通离心式水泵、真空泵和集水箱等设备所组成的一个排水系统。
　　三、结束语
　　基坑排水是工程施工中保证施工进度、施工安全的重要技术措施，排水施工在水利水电工程中更显得尤为重要不仅能促使施工工序的顺利进行，还能避免基坑结构及边坡的稳定性，防止由于基坑开挖和排水设施影响而引起的坍坡事故。