一种用于复杂地质条件下的基坑降水方法与流程

1.本发明涉及土建施工技术领域，尤其是一种用于复杂地质条件下的基坑降水方法。


背景技术：

2.目前基础施工中，由于工地质情况复杂或者地质情况勘察不明等因素制约，造成在基坑开挖完成后，基坑底部存在地下水或者地表水流入基坑等情况，尤其是在江、河、湖、海边等水多的地方施工时，复杂的地质情况易形成水囊或多个渗水量不同的区域，基坑底部水位过高会导致在后续施工中防水和钢筋绑扎无法施工。依据正常情况，采用集水明排的方式清除基坑内积水，通过挡水墙、排水沟以及水泵的结合设置有助于基坑内水的排放，往往单一的降水方法很难保证复杂地质条件下的施工过程中不受地下水的干扰而影响施工进度及质量。
3.因此有必要研发一种能够用于复杂地质条件下的基坑降水方法。


技术实现要素：

4.本发明需要解决的技术问题是提供一种用于复杂地质条件下的基坑降水方法，能够保证复杂地质条件下的施工过程中不受地下水的干扰而影响施工进度及质量。
5.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种用于复杂地质条件下的基坑降水方法，包括：在基坑开挖前，在基坑周围设置若干个管井降水系统进行管井降水；在基坑开挖至基础底板标高以上时，沿基槽周边布置闭环的轻型井点降水系统进行轻型井点降水；在土方挖至垫层后，在基槽中间部位出现明水区域，采用明排降水系统进行明排降水。
6.本发明技术方案的进一步改进在于：所述管井降水系统包括若干个降水井、安装在降水井中的滤水井管、放置在滤水井管底部的水泵以及与水泵连接的吸水管；所述轻型井点降水系统包括若干个均匀布置在基槽周边的轻型井、若干个插入轻型井内的井点滤管、若干个与井点滤管连接的连接软管、与各连接软管连接的集水总管及设置在集水总管端部的真空泵；所述井点滤管与连接软管连接的端部设置有截门及变径；所述集水总管设置有若干个与连接软管连接的接头；所述明排降水系统包括在明水处挖出的凹坑井、插入凹坑井内的钢管、填入钢管内的石子和抽水用的水泵；所述钢管的上部设置有内外止水环。
7.本发明技术方案的进一步改进在于：所述管井降水的施工方法包括以下步骤：1.1，井点测量定位；降水井位置距离基坑上口边缘0.5m；1.2，挖井口；1.3，安护筒钻机就位；钻机安装平稳牢固，钻机就位偏差不大于0.05m；
1.4，钻孔；使用柴油液压水井钻机，施工中应保持钻孔内有水头压浆高度，防止孔壁坍塌；1.5，回填井底砂垫层；1.6，吊放滤水井管；滤水井管使用400mm直径水泥透水管外包密目网，透水管接头应严密，防止泥沙进入滤水井管内；1.7，回填滤水井管与孔壁间的砾石过滤层；砾料应保证规格质量，含泥粉的砾料必须过筛后方能使用，填砾时应沿井壁与井管间缓慢投入，严禁车装充填，以免冲撞井管产生歪斜及中间堵塞，经洗井发现砾料下沉时，及时补充砾料，不许产生井管与井壁间空洞，以免造成填砾不实，后期涌泥涌砂掩埋井泵隐患；1.8，洗井；1.9，滤水井管内下设水泵；1.10，安装抽水控制电路并试抽水；成井后用潜水泵进行试抽水运转，如发现洗井后仍不出水或水量不达标的死井，应按达标要求检查，及时进行补井，不能待全面降水实施后再进行补井；1.11，降水井正常工作；1.12，降水完毕拔滤水井管；1.13，封井。
8.本发明技术方案的进一步改进在于：所述变径采用透明材质，内部放置若干个彩色漂浮物，变径与截门连接处以及连接软管与接头连接处均设置有滤网；所述彩色漂浮物为能够在水中随水流漂动的塑料球或塑料片。
9.本发明技术方案的进一步改进在于：所述连接软管采用内衬钢丝的透明螺纹胶管。
10.本发明技术方案的进一步改进在于：所述轻型井点降水的施工方法包括以下步骤：2.1，井点沟槽放线和开挖并设置集水坑；2.2，采用钻机进行钻孔，形成轻型井；2.3，下井点滤管：钻孔成功后，应立即放入井点滤管，井点滤管应居轻型井中心，严禁将井点滤管强行压入轻型井中，井点滤管垂直度允许误差为1%；2.4，填滤料、封口：井点滤管放置后，在管壁周围填滤料，滤料采用粗砂，灌砂高度3m，确保水流畅通，填滤料时注意填滤速度，避免中部架空，同时滤料投入量不少于计算量的95%；当填砾至轻型井口下1m左右时，改换用粘土逐层填入捣实封口，以防泄漏，实现真空降水；2.5，安装集水总管：集水总管直径φ63mm，每根4m，互相间用法兰连接，在管壁每1-2m处设置一个连接井点滤管的接头，集水总管的一端与泵连接，安装过程中各连接点必须密封，井点真空度不小于60kpa；2.6，管路连接：通过连接软管将所有井点滤管和集水总管连接在一起；在抽水前截门均为打开状态；2.7，安装真空泵机组：降水设备采用真空泵机组，离心泵功率7.5kw，最大抽水量为60m3/h，最大抽汲深度为9.6m，最大提升高度为8m，真空压力必须达到6-8kg；
2.8，试抽水：在试抽水过程中，定时观察抽水流量，工作水压力、真空度以及观测孔的水位，并做好记录，根据水位下降的趋势，分析其降水效果；如出现与设计有较大出入，应及时调整降水设计方案；2.9，开始抽水：保证抽水设备的正常运行，降水期间不得停泵；将抽出的水排至降水区以外，以防产生回渗；2.10，降水完毕拔出井点滤管。
11.本发明技术方案的进一步改进在于：2.3中，所述井点滤管采用直径为φ32mm的pvc管，长为6.5m，管下端封死，在管壁上用钻头开洞并用密目网包扎严密。
12.本发明技术方案的进一步改进在于：2.6中，所述连接软管的内径为φ48mm，长度为2m；通过观察彩色漂浮物在连接软管内的抖动情况，当发现连接软管内长时间无水时，关闭此截门，打开其他截门移动或循环抽取其他轻型井点积水；真空泵能够实时调整真空度。
13.本发明技术方案的进一步改进在于：所述明排降水的施工方法包括以下步骤：3.1，在基坑中间渗水量大区域挖凹坑井；3.2，在凹坑井内插入钢管，然后在钢管内填入作料滤料用的20-30cm的石子，同时在钢管与凹坑井井壁之间也填入石子；3.3，再往钢管内下水泵进行抽水处理；3.4，抽水完毕，将钢管内的水抽干，移出水泵；3.5，在钢管内浇筑速凝混凝土封住钢管，再在顶部用钢板焊接或用法兰加盖板密封严密，在凹坑井上平面设置100cm的垫层，最后浇筑混凝土形成底板覆盖。
14.本发明技术方案的进一步改进在于：所述钢管的内径为φ400～600mm，长度为1800mm；钢管顶低于底板面层100mm，底板的厚度为800mm，垫层的厚度为100mm，钢管插入凹坑井内的高度为1000mm；所述内外止水环的内环和外环宽度均为50～100mm，厚度为5mm。
15.由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：1、本发明针对复杂地质情况（湖边、河边、江边、海边等水多的地方）进行综合考虑，采用管井降水、轻型井点降水及明排降水三种方法组合使用完成基坑降水，能够保证复杂地质条件下的施工过程中不受地下水的干扰而影响施工进度及质量。
16.2、本发明在现有轻型井点降水技术方案的基础上，在井点滤管和连接软管之间设置了截门及变径，并在变径与截门连接处和连接软管与接头连接处设置滤网、在变径和连接软管内放置彩色漂浮物；变径和连接软管均设置为透明材质，通过观察彩色漂浮物在连接软管内的抖动情况来判断轻型井内的水流情况，使轻型井内的水流情况更易观察判断；滤网的设置能够防止彩色漂浮物在水量大时被抽走；截门可以随时关断或打开，能够用截门随时控制（移动）抽取轻型井点的位置和数量，当发现连接软管内长时间无水时，可以关闭此截门，打开其他截门移动或循环抽取其他轻型井点积水；真空泵采用变频控制，能够实时调整真空度；通过以上设置还能够实现真空泵不关闭的情况下分段降水、移动降水或循环降水。
17.3、本发明的轻型井点降水中采用小管径的pvc管，依据毛细虹吸原理，有效的解决了湖边、河边、江边、海边等水多的地方易产生水囊，其他降水方法不易完成的降水问题，还可以实现移动或循环降水。
18.4、本发明将连接井点滤管与集水总管的连接软管采用内衬钢丝的透明螺纹胶管，
克服了现有技术中的透明管不能抽真空的问题，进一步保证了真空度，提升了降水效果。
19.5、本发明中的明排降水，采用在基槽中间部位产生明水的地方，设置凹坑井，并在凹坑井内插入带内外止水环的钢管，并用石子作为滤料填入钢管内，防止抽水时把泥土带走，造成塌方；待最终抽水结束时填埋速凝混凝土封住，再在顶部用钢板焊接或法兰加盖板密封严密，最后浇筑底板混凝土覆盖，有效的保证了降水效果，同时提升了工作效率，节省了工作时间。
20.6、本发明中在钢管上部的内部和外部均设置止水环，加数倍的延长了水渗浸的路径，大大增加了渗浸阻力。
附图说明
21.图1是本发明管井降水示意图；图2是本发明轻型井点降水示意图；图3是本发明中轻型井点降水系统结构图；图4是本发明中明排降水结构示意图；其中，1、管井降水系统，2、边坡上口线，3、边坡下口线，4、排水沟，5、积水坑，6、轻型井点降水系统，6-1、轻型井，6-2、井点滤管，6-3、截门，6-4、变径，6-5、彩色漂浮物，6-6、连接软管，6-7、接头，6-8、集水总管，7、钢管，8、内外止水环，9、底板，10、垫层，11、石子，12、凹坑井。
具体实施方式
22.下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明：在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外
”……
等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
23.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.此外，术语“第一”、“第二
”……
仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二
”……
的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“若干个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
实施例
25.本实施例为赣榆区区域供水提升改造工程项目总承包送水泵房工程，送水泵房吸水井基底标高为-7.650m，送水泵房东侧紧邻莒城湖水厂清水池5m（清水池为已建工程），清
水池基底标高为-5.40m，根据地勘报告-4.7m以下为中细砂、中粗砂层，表层为杂填土，土质情况复杂。送水泵房东侧距离莒城湖仅60m，送水泵房下部砂层与莒城湖相通，为保证基坑安全及施工质量，针对送水泵房较复杂地质情况，项目部经过综合考虑采用管井降水、轻型井点降水及明排降水三种方法组合。具体的施工方法如下：（一）管井降水管井降水系统1由降水井、滤水井管、水泵、吸水管等组成。
26.1、工艺流程井点测量定位—挖井口—安护筒钻机就位—钻孔—回填井底砂垫层—吊放滤水井管—回填滤水井管与孔壁间的砾石过滤层—洗井—滤水井管内下设水泵、安装抽水控制电路—试抽水—降水井正常工作—降水完毕拔井管—封井。
27.2、主要施工方法（1）放线定位：管井位置不影响基坑开挖，距离基坑上口边缘0.5m，平面位置布置如图1所示，图1中，以送水泵房为中心外延形成稍大矩形，在稍大矩形的边缘设置边坡下口线3（放坡比例为1：1放坡）；在稍大矩形的基础上再外延至42800mm*25380mm形成较大矩形，在较大矩形的边缘设置边坡上口线2（放坡比例为1：1放坡），在送水泵房吸水井位置的周围设置排水沟4，在排水沟4的内部两侧各设置一个积水坑5。
28.（2）钻机就位：钻机安装要求平稳牢固，钻机就位，偏差不大于0.05m。
29.（3）钻孔：使用柴油液压水井钻机，施工中应保持钻孔内有水头压浆高度，防止孔壁坍塌。
30.（4）井孔钻进达到设计深度后，报请专业工程师进行检查，验井深度达到成井深度后，洗井清渣，复验井深及钻头直径，合格签字后，进行清孔下井管及滤管工作。
31.（5）滤水井管使用400mm直径水泥透水管外包密目网，透水管接头应严密，防止泥沙进入管井内。
32.（6）砾料应保证规格质量，含泥粉的砾料必须过筛后方可使用，填砾时应沿井壁与井管间缓慢投入，严禁车装充填，以免冲撞井管产生歪斜及中间堵塞，经洗井发现砾料下沉时，及时补充砾料，不许产生井管与井壁间空洞，以免造成填砾不实，后期涌泥涌砂掩埋井泵隐患。
33.（7）成井后用潜水泵进行试抽水运转，如发现洗井后仍不出水或水量不达标的死井，应按达标要求检查，及时进行补井，不能待全面降水实施后在进行补井，耽误施工进度，每个管井施工完成后应填写管井施工记录及验收单。
34.3、操作要点（1）定位：根据设计的降水井井位及现场实际情况，准确定出各降水井位置，并做好标记。
35.（2）采用螺旋钻成孔，孔径为500mm，井点布置与基坑四周共六口降水井，每边两口降水井均匀布置，用泥浆护壁，降水井孔口设置护筒，以防孔口塌方，并在一侧设排泥沟、泥浆坑。
36.（3）水泥透水管管径要求：深度12m，且贯穿于蓄水层，管口直径为400mm，管四周开滤水口，水泥透水管外侧套滤网，滤水井管与井孔间隙采用细石填实达到支撑井孔作用。
37.（4）成孔后立即清孔，并安装滤水井管。滤水井管的滤管部分应放置在含水层的适
当范围内，并在滤水井管与孔壁间填充砾石滤料。
38.（5）安装水泵前，用污水泵清洗滤井，冲除尘渣，直到滤水井管内排出的水由浑变清，达到正常出水量为止。
39.（6）水泵安装后，对水泵本身和控制系统作一次全面细致的检查，合格后进行试抽水，满足要求后转入正常工作。
40.（7）观测降水井中地下水位变化，作好详细记录。
41.（二）轻型井点降水轻型井点降水系统6为改进型轻型井点降水方案。送水泵房基础平面面积为30.2m*17.75m，基底部位为砂层，地下水位高，根据管井降水水位记录结果：水泵能将管井内水抽完，但是基坑内水位仍高于基底标高。故在基槽周边设置轻型井点降水系统6。
42.如图2、3所示，所述轻型井点降水系统6包括若干个均匀布置在基槽周边的轻型井6-1、插入轻型井6-1内的φ32mm井点滤管6-2、与井点滤管6-2连接的连接软管6-6、与各连接软管6-6连接的φ63mm集水总管6-8及设置在集水总管6-8端部的7.5kw真空泵；所述井点滤管6-2与连接软管6-6连接的端部设置有截门6-3及变径6-4；所述集水总管6-8设置有若干个与连接软管6-6连接的接头6-7；轻型井6-1点间距为1.5m，沿基槽周边闭环布置；为了便于观察水流情况，所述变径6-4采用透明材质，内部放置彩色漂浮物6-5，变径6-4与截门6-3连接处以及连接软管6-6与接头6-7连接处均设置滤网；变径6-4的设置不仅方便截门6-3与连接软件6-6的连接，同时方便彩色漂浮物6-5的放入；所述彩色漂浮物6-5为能够在水中随水流漂动的轻质材料，一般为塑料球或塑料片；彩色漂浮物6-5放置的量为变径6-4内腔体积的50%～60%，以不影响水流流动为宜，滤网的目数以塑料珠粒或塑料珠片不流失为宜。
43.所述连接软管6-6采用内衬钢丝的透明螺纹胶管，能够保证轻型井点降水系统6降水时的系统真空度，且能够有效的延长连接软管6-6的使用寿命。另一方面，内部设置彩色漂浮物6-5，更易于观察水流情况。
44.本工程是在基坑开挖至-5.0m后开始布置轻型井点降水系统6。
45.1、工艺流程井点沟槽放线和开挖并设置集水坑
→
钻孔
→
下井点滤管6-2
→
安装集水总管6-8
→
连接井点滤管6-2和集水总管6-8
→
安装真空泵机组
→
开始抽水
→
水抽干后拔管。
46.2、主要施工方法（1）成孔：采用钻机进行钻孔，形成轻型井6-1；（2）安装井点滤管6-2：钻孔成功后，应立即放入井点滤管6-2，井点滤管6-2采用直径φ32的pvc管，长为6.5m，管下端封死，在管壁上用钻头开洞并用密目网包扎严密。井点滤管6-2应居轻型井6-1中心，严禁将井点滤管6-2强行压入轻型井6-1中，井管垂直度允许误差为1%。
47.（3）填滤料、封口：井点滤管6-2放置后，在管壁周围填滤料，滤料采用粗砂，灌砂高度3m,确保水流畅通,填滤料时注意填滤速度，避免中部架空，同时滤料投入量不少于计算量的95%。当填砾至孔口下1m左右时，改换用粘土逐层填入捣实封口,以防泄漏，实现真空降水。
48.（4）管路连接：连接软管6-6为内衬钢丝的透明螺纹胶管，内径为φ48mm，长为2m，
连接井点滤管6-2与集水总管6-8。集水总管6-8直径为φ63 mm，每根4m，互相间用法兰连接，在管壁每1-2m设一个与连接软管6-6连接的接头6-7，并与抽水泵连接，安装过程中各连接点必须密封，井点真空度不小于60kpa。
49.3、操作要点1）降水设备采用真空泵机组，离心泵功率7.5kw，最大抽水量为60m3/h，最大抽汲深度为9.6m，最大提升高度为8m，真空压力必须达到6-8kg。
50.2）井点施工结束，立即组织洗井，做到出水正常。
51.3）降水系统各部件应连接严密，不得漏水、漏电、漏气，并仔细检查泵组工作状态，防止反转。
52.4）降水系统安装完毕，应及时组织抽水，全面检查机组的工作水压力、真空数、电流、电压，井点的出水情况，发现问题及时排除。
53.5）在试抽水过程中，应定时观察抽水流量，工作水压力、真空度以及观测孔的水位等，并做好记录，根据水位下降的趋势，分析其降水效果。如出现与设计有较大出入，应及时调整降水设计方案。
54.6）保证抽水设备的正常运行，降水期间不得停泵。
55.7）注意将抽出的水排至降水区以外，以防产生回渗。
56.（三）明排降水在土方挖至垫层后，送水泵房吸水井南侧部位出现明水，且明水较明显影响垫层施工，需将明水处理。由于送水泵房吸水井基底为砂层，砂层透水性强，且只是区域部位出现明水，故采用在明水区域中心挖一个1500mm*1500mm*1500mm的凹坑井12（此处凹坑井12的大小可以根据现场实际情况设置大小），在凹坑井12内下一φ400mm钢管7，然后用石子11将凹坑井12井壁与钢管7外壁间（或钢管7底部与凹坑井12底部）的空隙填实，再往钢管7内填入20-30cm的石子作为滤料，防止抽水时把泥土带走，造成塌方；下水泵进行抽水处理，如图4所示。待最终抽水结束时，移出水泵；在钢管7内填埋速凝混凝土封住，再在钢管7顶部用钢板焊接或法兰加盖板密封严密；在凹坑井12上平面设置100cm的垫层10，方便划线找基准，最后浇筑混凝土形成底板9覆盖。建筑物（构筑物）底板9内设置有钢筋。
57.所述钢管7的长度为1800mm；钢管7顶端低于底板9面层100mm，底板9的厚度为800mm，垫层10的厚度为100mm，钢管7插入凹坑井12内的高度为1000mm；所述内外止水环8的内环和外环宽度均为50～100mm，厚度为5mm。
58.综上，赣榆区区域供水提升改造工程项目总承包送水泵房工程通过管井降水 轻型井点降水 明排降水应用效果良好，保证了在施工过程中不受地下水的干扰影响施工进度及质量。