4.3 基坑排水
在截流戗堤合龙闭气以后,就要排除基坑的积水和渗水。按排水时间及性质分为:基坑开挖前的初期排水;基坑开挖及建筑物施工过程中的经常性排水。基坑排水应将基坑周边汇流引至基坑外,以减小基坑排水量。
4.3.1 初期排水
围堰合龙闭气之后,为使主体工程能在干地施工,必须首先排除基坑积水、堰体和堰基的渗水、降雨汇水等,称为初期排水。
4.3.1.1 排水量的组成
初期排水总量应按围堰闭气后的基坑积水量、抽水过程中围堰及基础渗水量、堰身及基坑覆盖层中的含水量,以及可能的降水量等四部分组成计算。其中可能的降水量可采用抽水时段的多年日平均降水量计算。
初期排水的流量是选择水泵数量的主要依据,应根据地质情况、工期长短、施工条件等因素,参考实际工程经验确定。
4.3.1.2 水位降落速度及排水时间
初期排水时间与积水深度和允许的水位下降速度有关。如果水位下降太快,围堰边坡土体的动水压力过大,容易引起坍坡;如水位下降太慢,则影响基坑开挖工期。基坑水位下降的速度一般控制在0.5~1.5m/d为宜。在实际工程中,应综合考虑围堰型式、地基特性及基坑内水深等因素。对于土围堰,水位下降速度应小于0.5m/d。
根据初期排水流量即可确定水泵工作台数,并考虑一定的备用量。水利工地常用离心泵或潜水泵。为了运用方便,可选择容量不同的水泵,组合使用。水泵站一般布置成固定式或移动式两种,如图4.3所示。当基坑水深较大时,采用移动式。
图4.3 水泵站布置
4.3.2 经常性排水
基坑积水排干后,围堰内外的水位差增大,此时渗透流量相应增大。另外基坑已开始施工,在施工过程中还有不少施工废水积蓄在基坑内,需要不停地排除,在施工期内,还会遇到降雨,当降雨量较大且历时较长时,其水量也是不可低估的。
4.3.2.1 排水量的组成
经常性排水应分别计算围堰和基础在设计水头的渗流量、覆盖层中的含水量、排水时降水量及施工弃水量。其中降水量按抽水时段最大日降水量在当天抽干计算;施工弃水量与降水量不应叠加。基坑渗水量可经分析围堰形式、防渗方式、堰基情况、地质资料可靠程度、渗流水头等因素后适当扩大。
4.3.2.2 排水方式
经常性排水有明沟排水和人工降低地下水位两种方式。
1.明沟排水
明沟排水适宜于地基为岩基或粒径较粗、渗透系数较大的砂卵石覆盖面,在国内已建和在建的水利水电工程中应用最多。这种排水方式是通过一系列的排水沟渠,拦截堰体及堰基渗水,并将渗透水流汇集于泵站的集水井,再用水泵排出基坑以外。
2.人工降低地下水位
在基坑开挖过程中,为了保证工作面的干燥,往往要多次降低排水沟和集水井的高程,经常变更水泵站的位置。这样,往往造成施工干扰,影响基坑开挖工作的正常进行。此外,当进行细砂土、砂壤土之类的基础开挖时,如果开挖深度较大,则随着基坑底面的下降,地下水渗透压力的不断增大,容易产生边坡塌滑、底部隆起以及管涌等事故。为此,采用降低地下水位的办法,即在基坑周围钻设一些井,将地下水汇集于井中抽出,使地下水位降低到开挖基坑的底部以下。
人工降低地下水位的方法很多,按其排水原理分为管井排水法、真空井点排水法、喷射井点法、电渗井点排水法等。
排水方法的选择与土层的地质构造、基坑形状,开挖深度等都有密切关系,但一般主要按其渗透系数来进行选择。管井排水法适用于渗透系数较大、地下水埋藏较浅(基坑低于地下水水位)、颗粒较粗的砂砾及岩石裂隙发育的地层;而真空排水法、喷射法和电渗排水法等则适用于开挖深度较大、渗透系数较小、且土质又不好的地层。