浅谈高层建筑地下水控制的有效方法

摘要：由于地质的原因，有些高层建筑工程，需要对地基以下的地下水进行有效控制，保证建筑地基的安全和整个建筑的安全，本文主要针对高层建筑的地下水控制方法进行探讨。

关键词：高层建筑；地下水控制；方法使用

Abstract: due to the geological reasons, some high-rise building engineering, need to foundation for effective control of the groundwater, ensure the safety and the whole building construction of foundation of security, this paper mainly in high-rise building control method of groundwater is discussed in this paper.

Keywords: high building; Groundwater control; Methods using

中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：

在地下水位较高的地区进行基坑开挖，当开挖面低于地下水位时，土的含水层被切断，地下水不断渗入基坑，造成基坑浸水，使地基土承载力下降，压缩性增加，恶化了施工条件，增加了施工难度。所以在深基坑施工时必须做好地下水控制工作，一方面在地下水位较高的地区，当开挖面低于地下水位时，需采取降低地下水位措施；另一方面，需采取排水措施以排除坑内滞留水，使基坑处于干燥状态，以利于施工。

降低地下水位的方法降水的方法主要有集水明排和井点降水两种类型。井点降水方法有轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点和深井井点法。降水方法和设备的选择，应根据场地及周边水文地质条件、环境条件、结合坑基支护和基础施工方案并考虑技术经济指标综合分析后确定。本文重点介绍深基坑工程常用的喷射井点和管井井点。

1、喷射井点降水法

当基坑降水深度超过6m时，一层轻型井点就达不到降水的效果，需采用多级轻型井点降水，这会使基坑土方量增大、延长工期和增加设备用量。为此，当降水深度大时，可考虑采用喷射井点降水法。这种井点降水方法降水深度大、效果好，其一层井点可将地下水位降低8～20m，适用于土层渗透系数为(0.1～20)m／d的土层，如土的渗透性系数较大时用此法不经济。

喷射井点设备由喷射井管、高压水泵(或空气压缩机)和管路系统组成。喷射井管由内管和外管组成，在内管的下段装有喷射扬水器与滤管相连，当喷射井点工作时，由地面离心水泵供应的高压工作水经内外管之间的环行空间直达底端，在此处由特制内管的两侧进水孔至喷嘴喷出，在喷嘴处，由于断面突然收缩变小，使工作流体具有极高的流速((30～60)m／s)，在喷口附近造成负压(形成真空)，将地下水经过滤管吸入，吸入的地下水和工作水在混合室混合，然后进入扩散室，水流在强大的压力作用下把地下水和工作水一体扬升至地面，经排水管道进入集水池或水箱，一部分用低压泵排走，另一部分供高压水泵压入喷射井管作为工作水流。如此循环作业抽取地下水降低水位，直至设计要求的降水深度为止。

1.1井点布置

喷射井点的平面和高程布置与轻型井点基本相同。当坑基宽度小于10m时，可采用单排布置；大于l0m时，则用双排布置；当基坑面积较大时，宜环状布置。喷射井点间距一般为2～3．5m，采用环状布置时车辆进出口(道路)处的井点间距可扩大为5～7m。埋设时冲孔直径约为400～600mm，深度应比滤管底深1m以上。

1.2喷射井点施工。

1.2．1井点管埋设与使用。

1.2．2喷射井点的埋设方法和轻型井点相同。为保证埋设质量，宜用套管法冲孔加水及压缩空气排泥，当套管内含泥量经测定小于5％时下井管及灌砂，然后再拔套管。每下好一根井点，立即与总管接通(不接回水管)，然后及时进行单根试抽排泥，让井管内泥浆从水沟排出。待井管出水变清后地面测定真空度不宜小于93．3kPa。

1.2．3全部井点管埋设完毕，再接通回水管全面试抽，然后使工作水循环，进行正式工作。

1.2．4为防止喷射器损坏，安装前应对各根喷射井管逐根冲洗。

1.2．5工作水应保持清洁，试抽两天后，应更换清水，此后视水质污浊程度定期更换清水，以减轻对水泵及叶轮的磨损。

1.3使用注意事项

喷射井点较为复杂，在运转期间常需进行监测，监测的主要内容为：通过观测井点管真空度，检查井点工作是否正常。常见的故障有井点堵塞、扬水器失效、真空度不够等。

1.3.1井点堵塞

井点堵塞是易发生的故障。如果井点发生堵塞，喷射井点的工作水压虽正常，但井点真空度超过附近正常井点很多，此时，若向被堵塞的井点内管中灌水，水渗不进去；如果邻近井点同时有几根堵塞，则附近基坑边坡土体潮湿，甚至出现边坡不稳定或流砂现象。

1.3．2喷射扬水器失效、井点倒灌水

这种故障会造成井点附近出现涌水冒砂、局部土层较湿或边坡局部不稳定现象。

2、管井(深井)井点降水法

管井井点降水法就是沿基坑每隔一定距离设置一个管井，或在坑内降水时每隔一定范围设置一个管井，每个管井单独用一台水泵不断抽取管井内的水来降低地下水位。当降水深度较大时可采用深井泵。管井井点法具有排水量大、降水效果好、设备简单、易于维护等特点。适用于轻型井点不易解决的含水层颗粒较粗的粗砂、卵石土层，渗透系数较大、土层含水量丰富且降水较深(一般为8～20m)的潜水或承压水。

2.1井点构造与设备

管井井点由滤水井管、吸水管和水泵组成。

A．滤水井管

下部滤水井管部分用钢筋焊接骨架，外包孔眼为1～2mm滤网，长为2～3m，上部井管部分用直径为200mm以上的钢管、塑料管或混凝土管，或用竹木制成。下接沉砂管，长度不宜小于3m。

B．吸水管

采用直径为50～100mm的钢管或胶皮管，插入滤井管内，其底端应沉到管井吸水时的最低水位以下，并装逆止阀，上部装一节带法兰盘的短钢管。

C．水泵

水泵的出水量应根据地下水位降深和排水量的大小选用，并应大于设计值的20％～30％。当水位降低在7m以内时，可采用BA型或B型、流量为(10～25)m3／h的离心泵；当水位降深大于7m时，可采用不同扬程和流量的深井潜水泵或深井泵。每个井管装置一台泵，当水泵排水量大于单孔滤水井涌水量数倍时，可另加设集水总管将相邻的相应数量的吸水管连成一体，共用一台水泵。

2.1管井井点布置

首先计算基坑总涌水量，再验算单个管井极限涌水量，然后确定井点的数量。管井井点布置可采用以下两种形式。

A．坑外布置

采用基坑外降水时，根据基坑的平面形状或沟槽的宽度，沿四周呈环形或单排、双排布置。井中心距坑边的距离应根据管井成孔所用钻机的钻孔方法而定，当用冲击式钻机并用泥浆护壁时，井中心距坑边的距离为0．5～1．5m，用套管法时应不小于3m。管井的埋设深度和间距，应根据需降水的范围和深度以及土层的渗透系数而定，埋设深度为5～10m，间距为10～50m。

B．坑内布置

当坑内面积较大或出于防止降水对周围环境的不利影响而采用坑内降水时，可根据坑内降水深度、单井涌水量以及抽水影响半径R等确定管井井点间距，再以此间距在坑内呈棋盘状点状布置。

2.3管井的埋设与使用

管井的埋设可采用泥浆护壁钻孔法或套管法。当采用泥浆护壁钻孔法时，钻孔直径应比滤水管外径大200mm以上。管井下沉前应清洗滤井，采用灌入稀泥浆用吸水泵抽出置换或用空压机洗井法冲除沉渣，保持滤网畅通。然后将滤水管居中插入，用圆木堵住管日，管井和土壁之间用3～15mm粒径砾石填充作为过滤层。地面下0．5m范围内用粘土填充密实。管井使用时应试抽，检查出水是否正常，有无淤塞现象，如情况异常，应检修好后方可转入正常使用。在抽水过程中，应经常对抽水机械进行检查，并对井内水位的下降和流量进行观测和记录。管井使用完毕，可使用起重设备将管井管口套紧徐徐拔起，滤水管拔出后可洗净再用。所留孔洞应用砂砾填实，孔洞上部500mm用粘土填充夯实。

3．截水

当因坑外降水可能会危及基坑及周边环境安全时，宜采用截水的方法来控制地下水。深基坑工程的截水常采用截水帷幕，它是在基坑开挖前沿基坑四周设置隔水围护壁(亦称隔水帷幕)。截水帷幕的类型有水泥土搅拌桩挡墙、高压旋喷桩挡墙、地下连续挡墙等，它们具有双重作用，不仅挡水，同时作为基坑的支护结构用来挡土。

4、结语

总而言之，对于高层建筑而言，由于地基深度的加大，就会面临地下水的问题，要保证地基的安全，就需要进行有效的地下水控制，这就需要施工部门根据设计的需要，从众多的排水的方法中，找到合理的方式。

参考文献：

[1]方毅．浅谈高层建筑工程质量的控制要点[J].《城市建设理论研究》，2011年7月

[2]唐杰锋．高层建筑地下水控制方法的综合研究[J]．《建设施工设计》，2010年9月

[3]伍辉．人工挖孔桩在高层建筑中的应用[J]．《山西建筑》，2007年11月

个人简介：梁河(1964. 10-)，男,研究方向：工业与民用建筑

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。