水利工程基坑排水施工工艺

摘要：水利工程中的深基坑施工工艺涉及多门学科，是理论上尚待进一步发展的具有综合性和交叉性的技术学科。水利工程地基相较于其他土建工程，其施工工艺要求更高、施工难度更大，若施工工艺不合格将会对整个水利工程质量产生巨大影响，本文就水利工程基坑排水施工工艺进行分析。

关键词：水利工程；基坑排水；施工工艺

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0、前言

基坑排水是基坑施工安全与防汛工作的重点,水利工程地基施工主要在低于地平面以下的水位中进行，在地基施工中地下水、雨水等必然会不断渗流入基坑，因此，科学合理的基坑排水施工工艺至关重要，在施工中必须要妥善处理基坑内积水问题，保证系统在任何情况下正常运行,提高地基承载能力，进一步加强地基保护，否则造成的经济与工期损失无法估算。

1、水利工程地基土质分类介绍

水利工程地基土质分类包括强透水、弱透水、不适水三类，且这三类土质对排水要求也各不相同。因此，水利工程在施工前应仔细了解施工现场土质及地下水位等具体资料数据，例如采用挖坑、钻探等办法，获取土样，从而为水利工程基坑施工提供重要依据。又由于每条江、河土质都不相同，获取的资料数据不统一，导致情况复杂难以全部摸清，因此，在基坑开挖设计时应充分考虑这种情况，实际开挖时留有余地，而后结合开挖后的具体情况采取有效的措施。

2、水利工程基坑排水施工工艺

2.1、明沟排水施工

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设置排水井和排水沟，而后采用水泵将水排出。

2.2、基坑基础施工

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，原因是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。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。

2.3、井管施工

井管施工采取的方法主要为水冲沉井和钻井工具施工。若是采用钻井工具施工，当井管外径在45厘米左右时，选择的钻井工具直径应在75厘米左右，为了避免在钻井工具造孔时出现井壁坍塌情况，应采用比重合理的泥浆加固井壁，且井孔内的泥浆面应超出地下水水面，但是应低于井管口40到60厘米，在钻孔深度符合要求时，应及时进行井管下放工作：先下放普通砼底管，在顺序沉放无砂砼管，最后将性能一般的井管放在上部，将性能优越的井管放在下部，井管安放过程中，做好一系列安全措施，而后顺序、有节奏的进行下管，每节管子安放完成后应迅速进行固定，并清洗干净后涂抹热胶结剂，而后进行上一节井管的安放，并在井管接缝口涂抹热胶结剂，再采用粗布或是玻璃丝布缠结在上下管接缝处，为了确保井管垂直，还应采用4跟长为35厘米、宽为3.5厘米的木板或竹片将其紧贴在井管外壁，并用铅丝绑扎牢固，待全部井管安放完毕后，应先填埋50厘米厚的黄砂于底管内部，再填埋50厘米厚的细砾石或碎石，直至钻孔和井管内无空隙，以起到拦砂滤水的作用。

3、水利工程中的深基坑施工应注意的问题

深基坑工程施工包括各种支护结构、隔渗设施、降水井及抽排水和土方开挖的实施。总体而言，基坑工程的各部分施工工艺与正常的施工工艺是相同的，当然由于是用作基坑支护，也还具有一些不同的特色，以下主要就此方面进行概要性的总结。一般应掌握的施工要点：

（1）基坑工程施工前必须编制详尽的、切实可行的施工组织设计，对可能发生的问题要有充分的预见和周密的对策。

（2）在降水施工过程中，必须先施工具有代表性的1～2 口井进行抽水试验，校核水文地质设计参数后，方可进行其它降水井施工。管井施工应按CJJ10《供水管井设计施工质量验收规范》等规定进行施工与质量验收，实管、滤水管的长度及井管外侧回填料的高度应根据降水井的深度、地层结构及降水要求而定。管井抽水开泵后30min 取水样测试，其含砂量应小于1/50000，如抽水时间在3 个月以上，含砂量应小于1/100000。在降水维持运行阶段，应配合土方开挖和地下室施工时对抽排水量、地下水位、环境条件变化进行控制。

（3）基坑工程施工过程中应搞好各分项工程的协调管理，注意工序衔接，合理安排工期，使得支护结构能够按设计要求运行。

（4）采用内支撑的基坑必须按“由上而下，先撑后挖”的原则施工。设置好的内支撑受力状况必须和设计计算的工况一致。拆除支撑应有安全换撑措施，由下而上逐层进行。注意拆除下层支撑时严禁损坏支护结构主体、立柱和上层支撑，吊运拆除的支撑构件时不得碰撞支撑系统和结构工程。

（5）基坑工程施工过程中必须进行监测，制定切实可行的详细的监测方案，并通过监测数据指导基坑工程的施工全过程。

4、大型深基坑、高扬程排水建议

4.1、注重排水分期规划

排水分期与施工进度相协调,根据各阶段施工任务逐步建设排水系统,做到排水与施工有序进行、排水能力满足阶段需要、排水系统避免重复建设。

4.2、考虑工程实际条件,选择向下游排水方案合理

上游泵站的管路排向下游虽跨越心墙区增加了管道布置的难度和安装工作量,但合理避开了上游两岸开挖向基坑内掀渣的干扰,确保排水系统近期运行。另外,排向下游比排向上游可降低扬程44.5m,既减小排水难度,又节约排水用电。

4.3、支洞内布管向导流洞排水节约成本,思路新颖

从导流洞施工支洞内布置排水管路,并穿过堵头直接排向导流洞内的最大优点是线路短、干扰小、投入运行快,虽从理论上分析可行,但没有先例,尤其担心导流洞满洞过流工况下排水系统的安全问题。通过实践证明,方案合理可行,值得推荐。

4.4、试抽修正计算排水流量方法精度高,具有实践指导作用

基坑经常性排水量的理论计算相当复杂,而且计算结果与实际情况相差甚远,难以指导排水系统的建设。试抽修正计算法操作简单,实测一组或几组排水量及对应实测的水位,根据达西定律建立两者的简单线性关系,从而推求不同时期的排水量,其结果与实测值误差小,指导作用明显。

4.5、大型深基坑排水应推广使用浮船技术

对比使用固定泵台与浮船两种方案,浮船方案具有吸程稳定、效率高、布置方便、避免反复吊装水泵等明显优势。虽然开始使用时存在随水位上升浮船偏斜的问题,但对水泵进、出水管的构造稍做改进就得到解决,运行正常。浮船排水方案具有保证率、经济、施工方便的特点,具有在类似工程中推广应用价值。

5、结束语

水利工程中的深基坑施工要严把各分项工程、各道工序，围护地墙质量、坑底加固质量、深井降水质量、基坑排水措施的到位对深基坑施工具有极为重要的意义。

参考文献：

[1]刘宝平.水利工程基坑排水施工技术[J].河南科技,2010(20).

[2]张银来.水利工程基坑排水施工技术[J].技术与市场,2011(5).