谈建筑施工土方降水措施

【关键词】建筑；施工；土方；降水；措施 

　　土方边坡稳定与地下水有密切关系，在地下水的浸泡下土体抗剪强度下降，同时土体还会受到浮力和渗透力的作用，边坡容易失稳导致滑坡。在土方开挖前和开挖过程中以及地下结构施工期间，作好地下水的处理工作，保持基坑土体干燥十分重要。 

　　1 流砂与管涌 

　　流砂和管涌是基坑土方工程施工需要防止的两大危害。我们知道，土具有透水性，土质不同，相同水力梯度下水在其中的渗透速度也不一样，砂性土渗透速度较快，粘性土渗透速度较慢，工程上通常用渗透系数化来表示水在土中通过的难易程度。渗透系数也是反映地下水动力作用的一个参数，它可以通过室内土的渗透试验或现场抽水试验来测定。 

　　地下水的渗流对土单位体积内的骨架产生的压力称为动水压力。动水压力方向为地下水渗流方向，大小等于土中水的容重与水力梯度的乘积。当渗流自上向下时，动水压力方向与重力方向一致，这将增加作用于土粒之间的压力。 

　　在地下水位以下开挖基坑，如从基坑中直接排水，将导致地下水向上流动而产生自下而上的动水压力，可使坑底隆起，当水力梯度大于临界值时，就会出现流砂现象，这种现象在细砂、粉砂和粘质粉土中极易发生。流砂现象发生时,土体完全丧失了承载能力，工人无法立足，施工条件恶化；土方边挖边冒，很难挖到设计深度；流砂严重时会引起边坡塌方，地基土体流动造成地基被掏空，使地表下陷或建筑物地基破坏,导致地下管线破坏和建筑物下沉、倾斜甚至倒塌。 

　　2 明排法 

　　对于不会出现流砂和管涌的土层浅基坑，如粘土或粗大铄石层，可以采用明排法进行明沟排水。明沟排水需要设置集水井和排水边沟，采用的抽水设备为水泵。明排法由于设备简单，被广泛使用。 

　　2.1 边沟和集水井 

　　排水边沟断面在土质较好时做成梯形而不需要支护，在土质较差或基坑较窄时边沟可直立并用木板支撑，边沟的沟底纵坡不小于0.1% ~ 0.5%。集水井根据地下水量大小，每隔20 〜40m设置一个并随着挖土的加深而加深，井底深度应低于基坑边沟底1m以上。集水井用木板、竹框或混凝土圆管加以保护，井底铺设厚约30cm粗砂或碎石层，以保护井底的土不被水泵抽走。 

　　2.2 离心泵和潜水泵 

　　明排法采用的水泵主要是离心泵和潜水泵。离心泵的选择主要根据流量与扬程来决定。流量一般选用吸水口径为50 ~ 100，的离心泵就已足够，扬程主要考虑允许吸上真空高度是否够，如果不够，则可另选水泵或将水泵降低至坑壁台阶或坑底上，雨季施工时应增设备用泵。潜水泵是由立式水泵电动机组成。潜水泵的电动机3是封闭的，工作时完全浸入水中。水泵装在电动机上端，叶轮可制成离心式或螺旋桨式，潜水泵的关键部件为潜水电动机，它有干式、充油式、充水式。 

　　3 人工降低地下水位 

　　3.1 轻型井点 

　　轻型井点就是沿基坑四周将许多根直径较细的井点管埋入地下蓄水层内，井点管的上端通过弯联管与总管相连接，用抽水设备将地下水从井点管内不断抽出，这样便可以将原有地下水位降至坑底以下。 

　　3.1.1 轻型井点设备 

　　轻型井点系统包括管路系统和抽吸设备两部分。井点管长5 ~ 8m，用直径38 ~ 50mm钢管做成。滤管长1-2m，直径同井点管，管壁钻有直径12~ 18m的滤孔，按梅花状排列，滤孔总面积占滤管表面积约为1/5 ~ 1/4。滤管管壁外用塑料管沿纵向绕成螺旋状,再包以两层滤网，内层是过滤用细丝网，其网眼每厘米约30 ~ 50 孔，采用黄铜丝网或生丝布;外层是起保护作用的滤网，其网眼每厘米约5 ~ 10孔，采用铁丝布。滤管与滤网之间形成一环形空腔，有利于滤管孔眼不受堵塞。滤管下端为圆锥形的铸铁堵头。 

　　3.1.2 轻型井点布置 

　　轻型井点的平面布置，应根据基坑平面形状大小、土质情况、地下水流向及降水要求等确定。当沟槽宽度小于6.0m且降水深度不超过5m时，宜采用单排线状井点，布置在地下水流上游的一侧;如沟槽宽度大于6m或土质不良时，宜采用双排线状井点。当基坑面积较大时，宜采用环形井点。有时为了施工需要，也可留出一段不封闭。抽水设备宜布置在地下水的上游,并设在总管的中部，以发挥最大效能。 

　　3.2 管井井点 

　　在遇有流砂的情况下，除采用轻型井点外，还可以采用管井井点。特别对于土的渗透系数大，地下水充沛的土层，更宜采用管井井点法降低地下水位。管井井点法是沿基坑外围每隔一定距离设置一个管井，每个管井单独用一台水泵不断抽水，从而降低地下水位。管井可用钢管、竹管及混凝土管等。管井，其过滤部分采用钢筋焊接骨架，外包孔眼为1 ~ 2mm的滤网，长2 ~ 3m，其管身部分用直径为15 ~ 25cm的钢管，下端应沉入管井抽吸时的最底水位以下，管井间距可达10 ~ 50m，降水深度为5m，用离心泵抽水。 

　　3.3 深井泵井点 

　　深井泵的最大特点就是将水泵放在井管中，依靠水泵的扬程将深处的地下水送到地面上，因此，降低水位可达30 ~ 40m或更大些， 特别适用于含水量大、渗透系数小的粘土 、淤泥质粘土土层的深基坑降水。深井泵的工作原理是：电源接通后，电动机通过传动轴带动水泵工作，水泵抽吸地下水由吸水管的滤管进入泵体内，当叶轮旋转时，水受叶片作用，使水的压力和速度同时增加。随后水流经导流装置的管道流人下一级叶轮，多级叶轮的工作使水压成正比地增加。 

　　3.4 电渗井点 

　　一般降水设备只能抽出土层中在重力作用下流动的自由水，而在粘性土中有大量粘结水存在，粘结水是不会在重力作用下移动的，而自由水在粘性土中常处于分割状态，它的流动会受到粘结水的阻碍，故而其流动非常缓慢。尤其在饱和粘性土中，由于土的透水性差，用一般抽水方法很难抽出地下水。如果在饱和粘土中插入两根电极，通以直流电，则阳极处土中的水会移向阴极，土中细颗粒移向阳极，前者叫做电渗现象,后者叫做电泳现象，因此，在饱和粘性土中常采用电渗井点法排水。电渗现象在粘土颗粒含量多且含水量大的饱和土层较显著，如含水量接近塑限，则电渗现象就变得很弱。电泳现象是带负电荷的土粒由阴极向阳极移动，对土层起固结作用，从而对软土地基而言，其承载强度可以得到加强。 

　　参考文献： 

　　[1]张志伟，建筑材料性能 [M].北京：中国建筑工业出版社，1997 

　　[2]王力宏，建筑施工技术 [M].北京：中国建筑工业出版社，1995