1、地下水基本知識(shí)

(1)地下水

埋藏和運(yùn)動(dòng)于地面以下各種不同深度含水層中的水。

(2) 含水層

充滿地下水的層狀透水巖層(土層),是地下水的儲(chǔ)存和運(yùn)動(dòng)的場所。

(3) 隔水層

不能透過和給出水量,或透水和給水均微不足道的巖層(土層)。

(4) 承壓含水層

位于兩個(gè)連續(xù)隔水層之間的含水層。

(5)承壓水

充滿于兩個(gè)隔水層(弱透水層)之間的含水層中的水。

(6) 潛水

位于包氣帶下第一個(gè)具有自由水面的含水層中的水。

(7) 地下水位

飽和帶地下水自由潛水面或承壓含水層水頭的高程水頭。

(8) 水頭

以液柱高度表示的單位質(zhì)量液體的機(jī)械能。

1.gif

2、基坑降水基本知識(shí)

基坑施工中,為增加邊坡和坑底的穩(wěn)定性,減少被開挖土體含水量,便于挖土,或防止突涌發(fā)生,需要對(duì)基坑進(jìn)行降水,其分為疏干降水和減壓降水。

常用降水方法使用條件

(1)常用基坑降水方法

集水明排

通過在坑外挖集水井,讓潛水、施工用水、降水等匯入集水井中,采用抽水泵將其一并抽出坑外的排水方法。

輕型井點(diǎn)

沿基坑四周或一側(cè)將直徑較細(xì)的井管沉入深于基底的含水層內(nèi),井管上部與總管連接,通過總管利用抽水設(shè)備將地下水從井管內(nèi)不斷抽出,使原有地下水位降低到基底以下。

3.jpg

輕型井點(diǎn)降水

噴射井點(diǎn)

噴射井點(diǎn)降水是在井點(diǎn)管內(nèi)部裝設(shè)特制的噴射器,用高壓水泵或空氣壓縮機(jī)通過井點(diǎn)管中的內(nèi)管向噴射器輸入高壓水(噴水井點(diǎn))或壓縮空氣(噴氣井點(diǎn))形成水氣射流,將地下水經(jīng)井點(diǎn)外管與內(nèi)管之間的縫隙抽出排走。

電滲井點(diǎn)

利用井點(diǎn)管(輕型或噴射井點(diǎn)管)本身作陰極,沿基坑外圍布置,以鋼管(φ50-75mm)或鋼筋(φ25mm以上)作陽極,垂直埋設(shè)在井點(diǎn)內(nèi)側(cè),陰陽極分別用電線連接成通路,并對(duì)陽極施加強(qiáng)直流電電流。

管井(深井)

4.gif

管井降水

(2)疏干降水

疏干降水目的

a、有效降低開挖深度范圍內(nèi)的地下水位標(biāo)高;

b、有效降低被開挖土體的含水量,達(dá)到提高邊坡穩(wěn)定性、增加坑內(nèi)土體的固結(jié)強(qiáng)度、便于機(jī)械挖土以及提供坑內(nèi)干作業(yè)施工條件。

疏干降水類型

a、封閉型疏干降水;當(dāng)基坑周邊設(shè)置了止水帷幕,隔斷基坑內(nèi)外含水層之間的地下水水力聯(lián)系時(shí),一般采用坑內(nèi)疏干降水;

b、敞開型疏干降水:當(dāng)基坑未設(shè)置止水帷幕、采用大放坡開挖時(shí),一般采用坑內(nèi)與坑外疏干降水;

c、半封閉型疏干降水:當(dāng)基坑周邊止水帷幕深度不足、僅部分隔斷基坑內(nèi)外含水層之間的地下水水力聯(lián)系時(shí),一般采用坑內(nèi)疏干降水。

5.gif

疏干降水運(yùn)行控制

a、在正式開始降水之前,必須準(zhǔn)確測定各井口和地面標(biāo)高,測定靜止水位,安排好抽水設(shè)備、電纜及排水管道,進(jìn)行降水試運(yùn)行。其目的為檢查排水及電路是否正常以及抽水系統(tǒng)是否完好,保證整個(gè)降水系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

b、抽出的地下水應(yīng)排入場外市政管道或其他排水設(shè)施中,應(yīng)避免抽出的地下水就地回滲,影響降水效果。

c、降水運(yùn)行應(yīng)與基坑開挖施工互相配合;娱_挖前應(yīng)提前進(jìn)行預(yù)降水,一般在開挖前須保證有2周左右的預(yù)降水時(shí)間。在基坑開挖階段,坑內(nèi)因降雨或其他因素形成的積水應(yīng)及時(shí)排出坑外,盡量減少大氣降水和坑內(nèi)積水的入滲。

d、對(duì)于基坑周邊環(huán)境保護(hù)要求嚴(yán)格、坑內(nèi)疏干含水層與坑外地下水水力聯(lián)系較強(qiáng)的基坑工程,應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行“按需疏干” 的降水運(yùn)行原則,避免過量降低地下水位。

e、在基坑內(nèi)、外,均應(yīng)進(jìn)行地下水位監(jiān)控。條件許可時(shí),宜采用地下水位自動(dòng)監(jiān)控手段,對(duì)地下水位實(shí)行全程跟蹤監(jiān)測。

f、降水運(yùn)行階段,應(yīng)對(duì)毀壞的抽水泵及時(shí)更換。疏干井管可隨基坑開挖進(jìn)程逐步割除。

g、當(dāng)基坑開挖至設(shè)計(jì)深度后,應(yīng)根據(jù)坑位地下水的補(bǔ)給條件或水位恢復(fù)特征,采取合適的封井措施對(duì)疏干井進(jìn)行有效封閉。

(3)減壓降水

減壓降水目的

及時(shí)降低下部承壓含水層的承壓水水頭高度,防止基坑底部突涌的發(fā)生,確保施工時(shí)基坑底板的穩(wěn)定性。(突涌具有突發(fā)性質(zhì),造成的工程事故后果嚴(yán)重,經(jīng)濟(jì)損失巨大,社會(huì)負(fù)面影響嚴(yán)重)

減壓降水類型

a、坑內(nèi)減壓降水:必須保證減壓井過濾器底端的深度不超過止水帷幕底端的深度,才是真正意義上的坑內(nèi)減壓降水。否則,抽出的大量地下水來自于止水帷幕以下的水平徑向流,引起坑外地面變形增大。當(dāng)滿足以下條件一下時(shí),采用坑內(nèi)減壓降水方案:

①當(dāng)止水帷幕部分插入承壓含水層中,隔水帷幕進(jìn)入承壓含水層頂板以下的長度L不下于承壓含水層厚度的1/2,或不小于10m;

②當(dāng)止水帷幕插入承壓含水層頂板以下的半隔水層或弱透水層中,隔水帷幕已完全阻斷了基坑內(nèi)外承壓含水層間的水力聯(lián)系。

 

坑內(nèi)減壓降水結(jié)構(gòu)示意圖

b、坑外減壓降水:必須保證減壓井過濾器底端的深度不小于止水帷幕底端的深度,才能保證坑外減壓降水效果。否則,抽出的大量地下水來自于坑外的水平徑向流,導(dǎo)致坑外水位下降緩慢或降水失效,同時(shí)引起坑外地面變形也增大。當(dāng)滿足以下條件一下時(shí),采用坑外減壓降水方案:

①當(dāng)止水帷幕未進(jìn)入下部降水目的的承壓含水層中;

②止水帷幕進(jìn)入降水目的承壓含水層頂板以下的長度L遠(yuǎn)小于承壓含水層厚度,且不超過5m。

6.gif

坑外減壓降水結(jié)構(gòu)示意圖

c、坑內(nèi)-坑外聯(lián)合減壓降水:當(dāng)現(xiàn)場客觀條件不能完全滿足關(guān)于坑內(nèi)減壓降水或坑外減壓降水的選用條件時(shí),可綜合考慮現(xiàn)場施工條件、水文地質(zhì)條件、隔水帷幕特征,以及基坑周圍環(huán)境特征與保護(hù)要求等,選用合理的坑外-坑外聯(lián)合減壓降水方案。

減壓降水運(yùn)行控制方法

a、應(yīng)嚴(yán)格遵守“按需減壓降水”的原則,綜合考慮環(huán)境因素、安全承壓水位埋深與基坑施工工況之間的關(guān)系,確定各施工區(qū)段的階段性承壓水位控制標(biāo)準(zhǔn),制定詳細(xì)的減壓降水運(yùn)行方案。

b、降水運(yùn)行過程中,應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行減壓降水運(yùn)行方案。如基坑施工工況發(fā)生變化,應(yīng)及時(shí)調(diào)整或修改降水運(yùn)行方案。

c、所有減壓井抽出的水應(yīng)排到基坑影響范圍以外或附近的天然水體中,F(xiàn)場排水能力應(yīng)考慮到所有減壓井(包括備用井)全部啟用時(shí)的排水量。每個(gè)減壓井的水泵出口應(yīng)安裝水量計(jì)量裝置和單向閥。

d、減壓井全部施工完成、現(xiàn)場排水系統(tǒng)安裝完畢后,應(yīng)進(jìn)行一次群井抽水試驗(yàn)或減壓降水試運(yùn)行,對(duì)電力系統(tǒng)(包括備用電源)、排水系統(tǒng)、井內(nèi)抽水泵、量測系統(tǒng)、自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)等進(jìn)行一次全面檢驗(yàn)。

e、降水運(yùn)行應(yīng)實(shí)行不間斷的連續(xù)監(jiān)控。對(duì)于重大深基坑工程,應(yīng)考慮采用水位自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)對(duì)承壓水位實(shí)行全程跟蹤監(jiān)測,使降水運(yùn)行過程中基坑內(nèi)、外承壓水位的變化隨時(shí)處于監(jiān)控之中。

f、降水運(yùn)行正式開始前1周內(nèi)應(yīng)測定環(huán)境背景值,監(jiān)測內(nèi)容包括基坑內(nèi)外的初始承壓水位、基坑周邊相鄰地面沉降初值、保護(hù)對(duì)象的初始變形以及基坑圍護(hù)體變形等,與基坑設(shè)計(jì)要求重復(fù)的監(jiān)測項(xiàng)目可利用基坑監(jiān)測資料。降水運(yùn)行過程中,應(yīng)及時(shí)整理監(jiān)測資料,繪制相關(guān)曲線,預(yù)測可能發(fā)生的問題并及時(shí)處理。g、當(dāng)環(huán)境條件復(fù)雜、降水引起基坑外地表沉降量大于環(huán)境控制標(biāo)準(zhǔn)時(shí),可采取控制降水幅度、人工地下水回灌或其他有效的環(huán)境保護(hù)措施。

h、停止降水后,應(yīng)對(duì)降水管井采取可靠的封井措施。