浅谈土方施工的排水技术

　　摘要：文章对土方施工常见的两种排水技术，即明水排水法和井点降水法进行了介绍，并对这两种方法在施工中会产生的流砂及对周围环境的影响问题进行了分析，总结了防治的方法，以供参考。

　　关键词：土方施工 明排水法 井点降水法

　　Abstract: the article to the earthwork of two common drainage technique, which MingShui drainage method and well point drainage method are introduced, and these two kinds of methods in construction will produce flow sand and impact to surrounding environment were analyzed, and summarizes the method of prevention and cure for your reference.

　　Key words: the earthwork drainage method well point drainage method

　　中图分类号： S276 文献标识码：A 文章编号：

　　1、引言

　　在土方开挖前，应做好地面排水和降低地下水位工作。在开挖基坑或沟槽时，土的含水层被切断，地下水会不断地深入基坑。雨季施工时，地面水也会流入基坑。为保证施工的正常进行，防止边坡塌方和地基承载力下降，在基坑开挖前和开挖时，必须要做好排水降水工作。

　　基坑排水的方法主要有明排水法和井点降水法，这两种方法各有其适用的条件，需要施工人员加以重视。另外，在施工过程中，也会产生流砂及影响周围环境的问题，必须深入分析其产生的原因并采取有效的防治措施。

　　2、明排水法技术

　　2.1 明排水法

　　明排水法，其实质是在基槽(坑)逐层开挖过程中，沿坑边设置排水沟，坑底设置超前集水坑，水通过排水沟流入集水坑，再用水泵将水抽出坑外。这种方法设备少、施工简单、应用广泛。但是当基坑开挖深度大，地下水的动水压力和土的组成可能引起流砂、管涌、坑底隆起和边坡失稳时，则宜采用井点降水法。而对于明排水法施工时引起的流砂问题，其原因与防治措施将在下文详细叙述。

　　2.2 流砂及其防治

　　当基坑挖土至地下水位以下时，在土质为细砂土或粉砂土的情况下，往往会出现一种称为“流砂”的现象，即土颗粒不断地从基坑边或基坑底部冒出的现象。一旦出现流砂，土体就会边挖边冒出流砂，使得土体完全丧失承载力，致使施工条件恶化，基坑难以挖到设计深度。严重时还会引起基坑边坡塌方;邻近建筑因地基被掏空而出现开裂、下沉、倾斜甚至倒塌。

　　(1)产生流砂的原因

　　流砂产生的原因是水在土中渗流所产生的动水压力对土体作用的结果。动水压力是地下水的渗流对单位土体内骨架产生的压力，以GD表示，它与单位土体内渗流水受到土骨架的阻力T大小相等，方向相反。动水压力GD的大小与水力坡度成正比，即水位差越大，渗透路径L越短，则GD越大。

　　当动水压力大于土的浮重度，而且动水压力方向(与水流方向一致)与土的重力方向相反时，土不仅受水的浮力，而且受动水压力的作用，有向上举的趋势，土颗粒就处于悬浮状态，并随渗流水一起流动，涌入基坑内形成流砂。

　　(2)流砂的防治

　　由于产生流砂的主要原因是动水压力的大小和方向，当动水压力方向向上且足够大时，土颗粒被带出而形成为流砂，而当动水压力方向向下时，如果发生土颗粒的流动，其方向向下，就会使土体稳定。因此，在基坑开挖中，防治流砂的原则就是以治水为主，其途径是：减少或平衡动水压力;设法使动水压力方向向下;截断地下水流。具体可采用以下几项措施：

　　①枯水期施工法。因枯水期地下水位较低，基坑内外水位差小，动水压力小，因而不易产生流砂。

　　②设止水幕法。即将连续的止水支护结构，如连续板桩、深层搅拌桩等，打入基坑底面以下一定深度，形成封闭的止水帷幕，从而使地下水只能从支护结构下端向基坑渗流，增加地下水从坑外流入基坑内的渗流路径，减小水力坡度，从而减小动水压力，防止流砂产生。

　　③冻结法。这种方法是将出现流砂区域的土进行冻结，阻止地下水的渗流从而防止流砂产生。

　　④人工减低地下水法。这种方法应用广泛且较为可靠，它主要是采用井点降水法(如轻型井点、管井井点、喷射井点等)使地下水位降低至基坑地面以下，地下水的渗流向下，则动力水压的方向也向下，从而水不能渗流入基坑内，有效地防止流砂的产生。

　　3、井点降水法技术

　　3.1 井点降水法

　　井点降水法是在基坑开挖前，在基坑四周埋设一定数量的滤水管(井)，利用抽水设备抽水使所挖的土始终保持干燥状态的方法。 这种方法可以从根本上防止流砂的产生，并增加土中的有效应力，提高土的强度或密实度。然而，在降水过程中，基坑附近的地基土壤会有一定的沉降，施工时应加以注意。

　　3.2 井点降水的不利影响与防范措施

　　在井点管埋设完成开始抽水后，井内水位开始下降，周围含水层的水不断流向滤管。在无承压水等环境下经过一段时间后，在井点周围形成漏斗状的弯曲水面，即“降水漏斗”，这个漏斗状水面逐渐趋于稳定，当其范围内的地下水位下降后必然会造出土体固结沉降，对附近建筑物及地下管线造出一定的损坏。

　　防范措施：(1)设置地下水位测孔，并对临近建筑、管线进行监测，在降水系统运转过程中随时检查观测孔中的水位，当发现沉降量达到报警值时应及时采取相应措施;(2)在降水施工中，应做好井点管滤网及砂滤层结构，以防止抽水带走土层中的细颗粒;(3)如果施工区周围有湖、河等贮水体，应在井点和贮水体之间设置止水帷幕，以防止抽水导致与贮水体穿通，引起大量涌水甚至带出土颗粒，产生流砂现象;(4)在建筑物和地下管线密集区等对地面沉降控制有严格要求的地区开挖基坑，应尽可能采取止水帷幕，并进行可能降水的方法，一方面可以疏干坑内地下水，以利于开挖施工，同时需利用止水帷幕切断坑外地下水的涌入，大大减小对周围环境的影响;(5)在场地外缘设置回灌系统也是减小降水对周围环境影响的有效方法。回灌系统包括回灌井点和砂沟、砂井回灌两种形式。回灌井点是在抽水井点设置线外4-5m处以间距3-5m插入注水管，将井点中抽出的水经过沉淀后用压力注入管内，形成一道水墙，以防止土体过量脱水，而基坑内仍可保持干燥。这种情况下抽水管的抽水量约可增加10%。

　　参考文献：

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　　[4]侯丽萍,王文志,范鑫.《明沟排水在工程施工降水中的巧用》.2010年全国工程勘察学术大会,2010

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　　[6]耿继峰.《井点降水法处理基坑地下水工程实例》.新疆农垦科技,2010

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