基础降排水质量通病防治

基础降排水质量通病防治基础降(排)水工作是土方工程、地基与基础工程施工中的一项重要技术措施，能疏干基土中的水分，促使土体固结，提高地基强度；对处于天然地下水位以下基坑(槽)的施工，可以减少土坡土体侧向位移与沉降，稳定边坡，清除流砂，减少基底土的隆起；使位于天然地下水位以下的地基与基础工程施工能避免地下水的影响，改善了施工条件。此外，还可以减少土方量，缩短工期，提高工程质量和保证施工安全。如果在施工前对施工场地的工程地质和水文地质情况缺乏详细的调查，或是降水设计方案、降水方法与设备的选择不符合工程的特点，不能满足工程的需要，或是降水的施工质量不佳，造成降水失效或达不到预定的要求，都会影响土方工程、地基与基础工程的正常施工，甚至危及邻近建筑物、构筑物和市政设施的安全与使用。目前，常用基础降(排)水方法有明排井(坑)、井点降水、井管降水等。根据其设备又可分为轻型井点、喷射井点、电渗井点、深井井管等。具体选用时，可根据工程的特点、要求的降水深度、含水层土的类别及其渗透系数、施工设备的条件和施工期限等因素，进行比较，选取经济合理、技术可靠、易于施工、管理方便的降水方案。各种井点、井管的性能、施工工艺和操作管理不尽相同，如果不能因地制宜、因事制宜地灵活运用和合理解决施工中的问题，将会造成严重的工程质量事故和安全事故。5．1基坑降(排)水5．1．1地下水位降低深度不足1．现象(1)地下水位没有降到施工组织设计的要求，即挖土面以下o．5—1m，水不断渗进坑内。(2)基坑内土的含水量较大、较湿，不利于土方开挖，并引起基坑边坡失稳。(3)坑内有流砂现象出现。2．原因分析(1)(1)对需要进行降水地区及相邻地区的工程地质和水文地质资料缺乏详细的了解和调查，没有查明相对含水层和不透水层、地下水的补给关系以及主要含水层和下卧层等情况；收集的资料与实际不符，或是借用附近工程有关资料；降水设计所采用含水层的渗透系数不可靠，影响了降水方案的选择和设计。(2)(2)降水方案设计有误，井点的平面布置、滤管的埋置深度、排水沟和排水井(坑)的布置、设计的降水深度不合理。(3)对工程特点和降水设备的性能缺乏(4)降水设备质量不符合要求，或是在运输、装卸、堆放、安装、使用过程中，零部件已经磨损，达不到要求的精度，不能发挥应有的作用。(5)施工质量有问题，如井孔的垂直度、深度与直径，井管的沉放，砂滤料的规格与粒径，滤层的厚度，管线的安装等质量不符合要求。(6)井管和降水设备系统安装完毕后，没有及时试抽和洗井，滤管和滤层被淤塞。(7)排水沟未及时清理淤泥，妨碍排水。(8)机电设备故障或动力、能源不能满足降水设备运转的需要，造成地下水降低后回升。(9)降水方案与挖上和基坑围护方案不相匹配，施工过程中因土方开挖和围护支撑的拆除影响降水，甚至破坏降水设备。3—预防措施(1)工程地质和水文地质资料以及降水范围、深度、起止时间和工程周围环境要求是制订降水设计方案、选择施工机具、计算涌水量、布置井点位置、确定滤管位置和标高等的基本条件，应提前进行勘察或在现场进行有关试验,一般情况下，需要哪些水文、地质资料可参照表5—l，根据降水工程的复杂程度区别对待。一般降水工程复杂程度分类表5-1条件复杂程度分类简单中等复杂基坑类型条状b(m)b≤3.03.0≤b≤8.0b＞8.0面状F(m2)F＜50005000≤F≤20000F＞20000降水深度S△(m)S△＜6.06.0≤S△≤16S△＞16含水层特征K(m/d)单层0.1≤K≤20双层0.1≤K≤50多层K＜0.1或＞50工程环境影响无严格要求有一定要求有严格要求场地类型Ⅲ类场地，辅助工程措施简单Ⅱ类场地，辅助工程措施较复杂Ⅰ类场地，辅助工程措施复杂地质资料的基本内容应包括工程附近的河流与湖泊的位置，地形地貌的描述。丰水期与枯水期的地下水位及其随潮汐的变化情况，工程所在地点土的物理力学性质和地质纵横断面图。并应查明相对含水层和不透水层的范围、地下水的补给关系、主要含水层和下卧层的范围和土颗粒的组成等，其深度应达到主要隔水层。土层的渗透系数(包括水平和垂直渗透系数)必须可靠，要根据降水工程的复杂程度作必要的现场抽水试验确定；如需采取回灌措施的，还应现场做注水试验；对于电渗井点降水，还应有电渗系数和导电率等资料。(2)开挖低于地下水位的基坑(槽)、管沟和其他挖方时，应根据当地工程地质资料、挖方尺寸、深度及要求降水的深度和工程特点，参照表5-2选择降水方法和设备。降水类型及适用条件适用条件降水类型渗透系数(cm/s)可能降低的水位深度(m)轻型井点多级轻型井点10-2～10-53～66～12喷射井点10-3～10-68～20电渗井点＜10-6宜配合其他形式降水使用深井井管≥10-5＞10(3)(3)采用挖掘机、铲运机、推土机等机械挖土时，应使地下水位经常低于开挖底面不少于0．5m；加人工挖土时，地下水位低于开挖底面值可适当减少。降水实际能达到的深度与工程特点、水文地质情况、井点管的长度和平面布置等有关。井点降水系统的平面布置，可根据具体情况选用封闭形井点、双排井点或单排井点。对长宽度较大的基坑可在基坑中间增设一排或多排降水井点；若有局部深度比大面积基坑深的深坑(如电梯井等)，可在探坑部位另设一组满足深坑降水要求的井点。轻型井点的井距为0．8～2m，距边坡线至少1m；喷射井点的井距为1．5～3m，距边坡线至少1．0m：电渗井点管(阴极)应布置在钢筋或钢管制成的电极棒(阳极)外侧0．8～1．5m，露出地面0．2～0．3m。对轻型井点、喷射井点和电渗井点，若按封闭方式布置单套井点设备时，集水总管宜在抽水机组的对面断开，使抽水机组两侧的集水总管长度、地下水拙汲量、管内的水流阻力和真空度大小等可基本接近，以达到较好的抽水效果。当采用多套井点设备时，各套井点设备的集水总管之间宜装设阀门隔开，使各套设备管内的水流分开；当其中一套机组发生故障时，可开启相邻的有关阀门，借助邻近的抽水机组来维持抽水。(4)井点施工应符合下列要求。井孔应保持垂直，以防止孔壁坍塌；井孔的深度应大于井点管的深度，以保证井点管的设计埋设深度；井子L直径应根据井点的直径确定，不得小于规定的孔径，且上下应保持一致，特别是在井孔穿过不同土层时，要注意施工质量。滤管应按要求的位置埋设在透水性较好的含水层中，必要时可采取扩大井点滤层等辅助措施。如遇孔壁坍塌，井孔淤塞，使滤管无法沉放到规定的深度时，应重新成孔，严禁将滤管强行插入土中，以免滤管被淤泥堵塞而失效。成孔后，往往孔内的泥浆浓度过大，使砂滤料不易灌填、沉落，影响滤层质量，并使其透水性能减弱。因此，在灌填砂滤料前，应把孔内泥浆适当稀释，使砂滤料易于灌填和沉落(也要防止泥浆稀释过度而造成坍孔)。灌填砂滤料时，井管应居中，使砂滤料均匀地围绕在周围，形成滤层。灌填高度一般要求达到天然地下水位标高，其灌填量不得小于计算量的95％。井点管沉放到井孔内以后，管口应妥善保护，以防杂物掉入管内造成堵塞。井点系统各部件均应安装严密，防止漏气。连接集水总管与井管弯联管的短管宜采用软管。井点施工时，还应做好施工记录，作为质量检查、总结经验、分析事故原因的依据。记录中应包括施工单位和班组、工程名称、气候条件、施工机具、人工降水类别、井点编号、冲孔起讫时间、井孔直径和深度、井点的直径和长度、灌砂量、滤管长度、滤管底端标高和沉淀管长度等内容。(5)降水设备的管道、部件和附件等，在组装前必须检验和清洗，并妥善保管。对曾经使用过的管道、部件和附件等，还必须除去锈屑、垃圾和淤泥，并用压力空气或压力水冲洗干净。应特别注意并点滤管在运输、装卸和堆放时，网孔破损，绕丝走动，如果沉放前没有及时修补，将会造成滤管淤塞、泥土流失、地面沉陷等个良后果。(6)灌填砂滤料后，应规定及时洗井和试抽，可以破坏成孔时在子L壁形成的泥皮，排除渗入周围土层、滤层、滤管中的泥浆，使井管的过滤段形成良好的过滤层，恢复土层透水和井管的降水性能。同时，还要全面检查井点系统管路接头质量、井点出水状况(包括出水量、含泥量)、抽水机械运转情况等；如有漏气、漏水和“死井”(即滤管已被泥砂堵塞，渗水性能很差的井)等不正常现象，应及时处理，否则，在基坑开挖以后更难处理。检查合格后，井点子L口到地面下一定深度范围内，应用粘性土填塞封孔，以防止漏气和地面水下渗，可以提高降水效果。(7)为确保降水连续不断地进行，应有备用泵和电动机；必要时，还应设置双电源或备用柴油发电机。泵、电动机、电源等在使用中一旦发生故障，应及时更换，以求在最短的时间内恢复正常降水，防止地下水位上升超过一定限度而引起工程质量事故。降水过程中，应加强降水系统的维护和检查，保证不间断的抽水。同时，应经常观测并记录工作水压力、地下水流量、井点真空度、观察孔水位等，以便发现问题，及时处理。(8)排水沟应及时清理、修整，使水顺利地排到明排井(坑)内，并要有专人及时抽水。(9)井点的布置和挖土方向以及基坑围护文撑的布置要互相协调，不要因挖土将井点管碰坏。深井井管应布置在围护支撑附近，因深井管随基坑的挖深，井管露出土面越长，容易产生不稳定。深井管可以固定在围护支撑上，不易被挖土机碰坏。(10)在基坑内设降水观察井。挖土前测量观察井内水位降低情况，水位降至挖土底面0．5～1m时再开始挖土。4．治理方法(1)基坑边坡失稳的治理，可参见本手册3．1．1“挖方边坡坍方”的治理方法。(2)坑内有流砂现象出现的治理可参见本手册3．2．6“基坑(槽)开挖遇流砂”的治理方法。(3)对于井点管或滤层淤塞而引起的降水失效，可以通过洗井处理(即向管内用压力水或压缩空气反复冲洗、疏通)，破坏成孔时在孔壁形成的泥皮，并恢复土层透水和井管的降水性能。(4)(4)对于地下水位降深与要求相差不大的工程，可以根据降深差异的大小，分别采取减少井管之间距离的方法，即在原相邻的井管中间增加井管；也可以在基坑内增设井管，以增加地下水位的降低深度。对于地下水位降低深度与要求相差较大的工程，需要在原降水系统之外，再重新考虑比较合理的降水方法和设备，重新施工。5．1．2地面沉陷过多1．现象在基坑外侧的降低地下水位影响范围内，地基土产生不均匀沉降，导致受其影响的邻近建筑物和市政设施发生不均匀沉降，引起不同程度的倾斜、裂缝，甚至断裂、倒塌。2．原因分析(1)排水的主要作用是疏干施工基地一定深度范围内的地下水，以利于基础施工。但是，随着孔隙水从土中被吸出而使孔隙水压力消散或降低，随之土体被压缩、固结。这一固结过程阶快慢，取决于地基土阶性质，如饱和粘性土的压缩、固结需要较长时间才能完成，而砂土固结需要的时间则较短。由于人工降水漏斗曲线范围内的土体压缩、固结，造成地基沉陷，这一沉陷量随降水深度的增加而增加，沉陷的范围随降水的范围扩大而扩大。(2)如果降水采用真空降水方法，不仅使井管内的地下水抽汲到地面，而且在滤管附近和土层深处产生较高的真空度，即形成负压区；各井管共同的作用，在基坑的内外形成一个范围较大的负压地带，使土体内的细颗粒向负压区移动，而使土体的孔隙增大。当地基土的孔隙被压缩、变形后，也产生了地基土的沉陷。真空度愈大，负压值和负压区范围也愈大，产生沉陷范围和沉降量也愈大。(3)地基采用人工降水措施后，在基坑外侧形成一人工降水漏斗曲线，即产生了水位差；土体在动力水压力影响下，细颗粒土产生移动，使土体的孔隙增大，随之产生压缩变形和沉陷。(4)井管滤管和滤层是人工降水工作中一个十分重要的环节，良好的滤管和滤层可以充分发挥井管的作用。其具体要求是渗透性好，又能将泥砂阻挡于滤层之外，具体反映是出水量大，出水的泥砂含量小；反之则井管被泥砂淤塞，出水量小，或由于在真空和动水压力作用下，移动到滤层周围的细颗粒通过滤层和滤管不断地被抽汲，使抽出的水浑浊，含泥砂量较大；由于地基土中的泥砂不断地流失，引起地面沉陷。(5)降水的深度过大，时间过长，扩大了降水的影响范围，加剧了土的压缩与泥砂流失，使地面沉陷增大。3．预防措施(1)降水前，应考虑到水位降低区域内的建筑物(包括市政地下管线等)可能产生的沉降和水平位移或供水井水位下降。