地基与基础工程地下水处理探讨

地基与基础工程地下水处理探讨

李丽好

国家电投集团远达环保工程有限公司 重庆 401122

内容提要：本文将从降排水、明排水和井点降水技术应用及方案选择两个方面介绍地基与基础工程地下水处理的方法、分类；并结合多年的工程实践经验，从水的浮力、基坑管涌、流沙等方面对工程建设对基础及基础工程地下水的危害进行了简单的分析。

关键词：地基与基坑施工，地下水处理，降排水应用

1绪论

1.1引言

随着社会经济的飞速发展，面对我国土地资源缺乏的国家，各种地下工程、高层及超高层类建筑不断出现，基础的深度、宽度、面积规模越来越大，这都设计与施工带来新的挑战，地下水处理是当今地基与基础工程建设中施工的重点、难点。

1.2 地下水处理的重要性

基坑边坡稳定安全的众多因素中，地下水作用是相当突出的一个问题。多数深基坑工程发生的施工事故都是由于地下水处理措施控制不到位、不周全、不及时等原因造成的。如中电投协鑫滨海发电电厂二期2×1000MW机组烟气脱硫工程，因在地下水处理时对水量估计不周，石灰石卸料间工程基础施工过程中，为便于堆放材料，临时将井点降水设施撤去，基坑突然大量出水引起基坑大面积塌方，造成了惨重经济损失。

因此，在工程建设中研究地下水处理技术尤为重要，制定合理的降水措施是基坑稳定、安全施工的一个重要保证。

2地下水处理技术

2.1方案分类

降低地下水可分为重力式降水和强制式降水。目前地基与基础工程土石方施工中多采用的是明排水法和轻型井点降水。

2.2 术方案选择

2.2.1为保证基坑开挖安全，在进行基坑边坡支护结构设计时，应根据场地及周边工程地质条件、水文情况，并结合基坑边坡支护及基础施工方式综合确定地下水控制的方式。

2.2.2地下水控制应根据工程地质条件，基坑周围环境，支护结构形式，选择截流技术方案，降水，集水明排或其组合。

2.3明排水

明排水又称明沟加集水井降水，为人工排水方式。是指在基坑开挖过程中，在坑底设置集水坑，将排水沟沿坑底四周或中心挖开，使水汇集到集水坑内，再用抽水机抽走。明排水方法因设备简单，排水方便，使用较普遍，宜用于颗粒较粗的土层，也可用于黏土层，渗水量不大。但在地下水较为丰富的地区，如果仅采用此种方法单独降水，锚喷网支护施工由于基坑边坡渗水较多，施工难度较大。因此，这种降水方式在高水位地区的基坑边坡支护中一般不单独应用。

另外，土为细砂、粉砂时，渗出的地下水会带走土中的细粒，容易出现流砂现象，造成边坡不稳、塌陷，坑底管涌，施工难度较大，此时不应采用明排水法降水，宜采用井点降水。

采用集水坑降水时，如果边坡坡面有地下水局部渗出，渗水处应设置过滤层，以防土粒散失。同时及时将水引出基坑外。

2.4井点降水

井点降水法是在开挖基坑前，预先在基坑周围埋设一定数量的滤水管或滤井，利用抽水设备抽水，使地下水位降至坑底以下，在开挖基坑时仍不间断地抽水。这样可以使挖出的土始终保持干燥的状态，同时还可以防止流沙的发生，土方边坡也可以放得更陡一些。

井点降水常见的有真空井点降水，喷射井点降水，管井降水，辐射井降水，电渗井降水，潜埋井降水等井点降水方式。一般根据场地地质条件、降水目的、降水技术要求、工程环境保护及设备条件等选用。

轻型井点降水适宜在基坑面积不大、水位降低不深的情况下进行。该方法降低水位深度约在3~6米之间，对降水深度大于6米，可以采用多级井点系统。

喷射式井点系统可在井点底部产生水银柱真空度，其降低水位的深度较大。但它的抽水系统和喷射井管非常复杂，运行故障率很高，而且损耗的能量非常大，比其他井点法所需要的成本更高。

电渗井点适用于微粒土，如粘土、亚粘土、淤泥、泥质粘土等，渗透系数很小。这些土的渗透系数在每天0.1米以下，需要与降低水位深度决定于轻型井点或喷射井点的轻型井点或喷射井点结合应用。

管井井点适用于渗透系数较大的地层、地下水较为丰富的地层，也适用于井点较轻、不易解决的场合。

深井井点降水是在基坑支护中应用较多的一种降水方式，其优点是井底沉降量大，降水深度大，覆盖范围广等。对于渗透系数很大、透水层厚度较大的场合，如砂砾层，一般采用轻井点、喷油井点等方法是不能奏效的，采用这种方法是最合适的。

3地下水对工程建设的危害

地下水是构成水资源的重要内容。但是，不合理的生产、生活和工程施工，会使地下水出现变异。地下水变化又会对生产、生活与工程建设等产生极大的危害。在工程施工中，地下水往往会造成地面沉降，流沙，浮托作用，基坑突涌，腐蚀钢筋混凝土等危害。

3.1地面沉降现象

3.1.1地面沉降的危害

地面沉降，是指由于自然因素或人类工程活动引发的地下松散岩层固结压缩并导致一定区域范围内地面高程降低的地质现象，它是危害十分严重的缓变型地质灾害。可造成建筑物基础、桥墩错动，铁路、管道扭曲、拉断等现象不断发生，继而影响范围内的建筑物、市政道路、给排水管道、热力管道、燃气管道、电力通讯管道等带来极大危害。

3.1.2地面沉降的防治

地面沉降目前是一个全球性的环境工程地质问题。我们应该高度重视，对可能出现地面沉降的地区，建立监测系统，并结合多年国内外监测数据，分析研究制定了不同地区不同的治理方法：①对已开采的区域，要采用回灌含水层技术。②合理采矿，如合理预留保护煤柱。③防治结合，强化项目自身防护能力；对重大工程附近会造成地下水位较大变化的工程，要严格禁止施工。

3.2流沙现象

流砂是土体的一种现象，其形成方式多种多样，通常这种现象容易发生在细小颗粒、均匀颗粒、松散饱和的非黏土上。流沙的产生会造成建筑物地基移动，基坑坍塌，损坏堤坝等危害。极大地影响了建筑物的安全和正常使用。

正如前面所述，流沙的产生，对房屋的安全和正常使用都会造成很大的危害。因此必须加以防治。对其流砂现象的防治原则，可考虑从以下几个方面进行处理：①减少或消除水头差，如采取井点降水法降低井下水位；②成长的渗流路线，如打板桩；③在向上渗水出口处，用透水材料将表面的压重覆盖起来，使渗流力达到平衡；④土层加固处理，如采用深层密实法等进行加固处理。

3.3浮托作用

地下水位的变化对建筑工程影响很大，地下水位上涨，会对地下结构产生浮托作用，降低地基的承载力。万州盐化工业区供热中心脱硫工程，由于抗浮处理不当，造成水坑漂浮，给整个项目带来经济和效益上的损失。

建筑物在地下水位较浅，而当基础埋设较深时，若不考虑地下水浮托力的影响，就可能产生严重影响使用功能的现象，如地下室裂缝、地下室渗水等，甚至会产生建筑物安全问题，如桩基抗拉破坏等。因此在设计和施工时必须充分考虑才能避免和减少地下水浮托带来的危害。

3.4基坑突涌现象

基坑突涌现象出现在基坑下面有承压水的建筑物基坑中；基坑的突然涌出，会对基坑造成冲毁，对基础造成破坏，不仅给施工带来极大的难度，也会造成一定程度的经济损失。

基坑突涌的发生主要有两种防治措施：①降压，即承压水的水头通过降压井降低；②加固处理基底可采用化学注浆法或高压旋喷注浆法，即通过加固基底隔水土层形成隔水底板，利用压力平衡，具有一定厚度和强度，防止突涌现象的发生。

3.5对混凝土的化学腐蚀

当地下水中某些化学成分含量超标时，它会和混凝土中的一些成分产生化学反应。从而降低混凝土的耐久性，影响混凝土的强度和使用寿命。地下水对混凝土有三种腐蚀性：结晶性腐蚀性、分解腐蚀性、结晶性分解复合性腐蚀性。

地下水对混凝土建筑物的腐蚀是一种复杂的物理和化学过程，工程地质和水文地质条件下，对混凝土的耐久性有较大的影响。因此要根据腐蚀性的大小选用不同的水泥配制具有特殊功能要求的混凝土。

4结论

地下水处理是一个系统工程，涉及地质、水文、工程结构、建筑材料、施工工艺和施工管理等多方面，只有基坑地下水处理技术在施工过程中得到强化。并对工程建设下水进行合理的排放，了解地下水对工程建设的所产生的危害及其原理，才能从根本上预防和降低地下水对建筑地基的浸泡与腐蚀，降低安全事故的出现的概率，使建设工程整体的质量得到保障。

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