基坑排水施工技术在水利工程中的应用分析

2021-07-28田光临

四川水泥 2021年7期

田光临

（东营市水务局，山东东营 257000）

0 前言

基坑排水施工是水利工程项目中的重点内容，其施工质量对后续施工项目产生直接影响，是影响施工质量的重要因素。同时结合我国水利工程项目的实际情况来看，现阶段水利工程项目的施工难度逐渐增大，这就要求相关单位能够结合水利工程项目的实际情况寻找一种科学有效的施工方案，争取全面提高排水施工质量，这也是本文研究的主要目的。

1 工程项目简介

在某泵站施工过程中，该泵站建筑物主要包括前池、出水池与泵站本体等，在施工过程中为了能够保障泵站施工顺利进行，本次项目中决定采用基坑排水施工工艺。

2 基坑排水施工方案

2.1 施工准备工作

在基坑排水施工中，按照图纸设计内容确定桩基开挖边线；根据基坑边坡系数，土方开挖中机械开挖放坡系数大于等于1:1或二级、三级放坡。在基坑开挖前，根据设计图纸内容确定集水井、排水沟的位置以及排水走向情况，并要确保上述排水结构不会影响正常的施工过程。

施工准备阶段，相关机具的准备也是影响施工质量的重要因素，根据现阶段工程案例的施工经验，在基坑排水中常见的动力水泵包括真空、电动、机动等几种类型，在选择过程中，可以按照基坑涌水量的1.8-2.0倍参数计算取水泵的排水量，若基坑的涌水量小于等于20m3/h，则可以选择潜水泵或者隔膜式泵；若涌水量为20-60m3/h，可选择潜水泵、隔膜式或离心水泵；若基坑的涌水量大于60m3/h，则可以选择离心水泵。

2.2 施工技术要求

结合案例工程项目的实际情况，在基坑排水施工中需要考虑的施工技术问题包括：（1）在施工前需要确定本次工程项目的降水与排水设施，在检查后确定各项装置的性能满意后才能施工。（2）在施工前应充分结合地质勘查结果，确定施工范围内地下水的主要来源以及地质条件，能够结合实际情况制定施工方案。（3）在基坑土方开挖期间，应考虑地下水给土方开挖带来的影响，要避免基坑塌方等问题发生，也要避免施工过程破坏地基土而对泵站造成沉降破坏。（4）在基坑开挖中需要在基坑中部（基础外）、基坑四周设置排水明沟，每个30m设置水井，使地下水能够充分汇集在集水井内，再用水泵将地下水抽出，达到排水目的。在施工期间，排水沟应低于开挖土面的0.5m以下；集水井比排水沟低1.0m或低于抽水阀逆水阀的高度，且随着基坑开挖的持续进行，还需要进一步增加深度，确保水运通畅，确保地下水位始终低于基坑底部0.5m。

2.3 初期排水施工

一般当围堰合拢之后基坑内出现积水即可开始施工。在排出积水期间基坑内出现内外水位差，在排水过程应根据地基特性、围堰方式以及基坑内的水深情况来确定排水方案，其中要避免水位下降过快而导致基坑与围堰的边坡水压出现明显变化而导致坍坡问题；若下降的速度太慢可能会影响基坑开挖的施工质量。结合案例工程项目的实际情况，在初期排水施工阶段将下降速度控制在0.5-0.8m/天，初期排水施工周期为2-4天，需要结合工程实际情况来确定。

初期排水环节，使用离心式水泵设备，可通过试抽法计算排水设备容量，若在试抽过程中发现水位下降过快，则证明排水设备容量较大，此时可以考虑关闭少部分排水设备，将水位下降速度控制在平稳水平；若试抽过程中发现水位无变化，则证明排水设备容量不足，需要进一步提高排水量容量，之后进入抽水环节。为更好的判断基坑用水量情况，可以采用公式（1）进行计算。

在公式（1）中，Q为基坑涌水量，单位为“m3/d”；K为施工地区土壤的渗透系数，单位为“m/d”；Xo为假想半径，单位为“m”；Ho为含水层厚度，单位为“m”；S为降水深度值，单位为“m”。

在基坑项目施工过程中，施工单位不可能保证基坑完全规则，所以在计算Xo时可以按照公式（2）进行计算。

在公式（2）中，A为基坑井点所包围的面积，单位为“m2”。

在确定排水设备容量后可布置水泵站，若水泵站布置不合理将会影响排水效果，造成物力与人力资源浪费。所以在初期排水施工环节可选择固定水泵站，并将该装置直接布置在围堰上，水泵的出水关口设置在水面下方，经虹吸作用降低水泵工作压力，并在排水管上增设回阀，避免因为水泵在停止运行的情况下发生倒灌现象。

2.4 经常性排水施工

根据案例水利工程项目的施工经验可知，当基坑的积水排干后，围堰内的水位差进一步增加，导致渗透流量增大，此时围堰基坑边坡、内坡与底部所承受的水压增大，最终造成管涌以及流土问题。所以在经常性排水过程中，相关人员需要正确计算渗流流量、排水系统以及排水设备等几方面因素影响，且在排水施工中能够注意观察基坑底面、内坡以及围堰内坡等数据变化，保证施工过程顺利进行。在施工过程中，其中的重点内容包括：

（1）布置排水系统。在布置排水系统期间需要考虑到以下两方面情况：①基坑开挖期间的排水设施布置方案；②基坑开挖后修建建筑物时的排水系统布置方案。一般在施工过程中，相关人员可考虑到将上述两者结合在一起，确保排水系统不会影响正常的施工过程。在基坑开挖期间，所布置的排水系统应以不阻碍运输与开挖施工过程为基本要求，在将排水沟布置在基坑中部后可以降低两侧出土的难度。随着开挖施工的深入，需要进一步增加排水沟的支沟与干沟的深度，正常情况下支沟的深度应控制在0.5-0.6m左右，干沟的深度为1.5-1.8m，将集水井布置在建筑物轮廓线外侧，低于干沟的沟底高度；针对基坑开挖深浅不一情况，导致基坑的底部不处于同一高度下，因此需要结合具体情况设置排水系统。施工环节做分级抽水，就是在不同高程上布置截水沟、集水井，实现分级排水。

（2）在修建排水系统期间，可将排水系统布置在基坑四周位置，遵照水工建筑物轮廓线的外侧形态，设置基坑边坡坡角大于等于0.5m，排水沟断面相关参数设置中应结合排水量实际情况，其规格为1.0m×0.3m；针对施工项目中的密实土层，所设置的排水沟可以不做支撑系统，若施工范围的土质松软，则需要用麻袋石或者木板等装置进行加固。

（3）轻型井点的设置。结合本次工程项目的实际情况，决定采用轻型井点法降低水位，该方法中的主要装置包括集水总管、井管、集水箱、真空泵等几部分组成。该项目中的轻型井点系统井点直管长度为5.8m，内径为25mm；滤管长度为1.5m，内径为38mm；井点管总长度为7m，设置管间距1m，集水总管管径为127mm，为强化排水结果，可将管道布设在基坑的四周位置，与基坑边坡坡脚的距离为2m左右。在轻型井点的设置中，可按照公式（3）进行计算

在公式（3）中，q为单井抽水量；d为滤管内径；L为渗透系数。

根据公式（3）以及施工地区的实际情况，本次项目中最终确定在每隔25m位置布设一个轻型井点系统即可满足排水需求。

3 施工质量管理方法

3.1 强化对设备与原材料的管理

在基坑排水施工过程中，施工设备与原材料性能对于成为影响排水系统的性能的重要组成部分，因此在排水施工之前，相关人员应该对所有参与排水施工的设备进行性能检测，针对所有不满足施工性能的设备与原材料严禁进入施工现场，保障排水施工正常进行。

3.2 强化组织管理

从案例工程项目的实际情况来看，水利工程项目中基坑排水施工具有复杂性，因此为了能进一步提升施工质量，则需要强化对工程项目的施工管理，发挥项目经理与项目技术负责人员的作用，完善项目经理管理制度，能够结合工程项目实际情况制定项目管理规章制度，整个工程项目管理过程严格按照工程管理要求，在落实施工管理岗位责任的基础上，坚持从工程项目实际情况出发，探索新的管理方案。一方面，要认真落实劳动纪律考核内容，叮嘱全体施工人员认真落实排水施工技术工艺，实现文明生产、文明施工，针对因为违规操作而造成的施工问题应第一时间确定责任人；在基坑排水施工过程中必须要认真落实施工管理规范，按照“进场须知”的相关岗位管理制度，强化全体施工人员的自我保护与自我防范意识，严禁违章作业问题。针对排水施工作业期间可能出现的重大安全事故与隐患问题，相关人员应开展事故的调查分析工作，并按照规定逐层落实调查报告，结合调查经验开展施工过程安全指导工作，避免同类问题发生。

3.3 做好特殊情况处理

在基坑排水施工期间，可能会因为多种因素影响而造成不良施工问题，影响了施工质量。根据案例工程项目的施工经验，在轻型井点降水过程中经常会出现各种施工问题，值得关注。

3.3.1 水质浑浊

一般在轻型井点降水期间，正常的出水规律为“先大后小，先浊后清”，若在排水施工中发现水一直浑浊，或者出现了“先清后浊”的问题，则证明所排的水中含泥量较大，需要进行检查。为了避免此类问题发生，相关人员需要确保滤网在完好无缺的情况下投入使用，若发现滤网损坏，则需要修补后再使用；在施工环节，还需要按照现场的渗水量与土质等选择性能满意的滤网，这是有效杜绝水质浑浊问题的常见方法。

3.3.2 滤管淤积

轻型井点降水期间经常会出现滤管淤积的问题，导致井点难以上水，影响了抽水效率。为了能够有效预防此类问题，施工人员在施工前必须要严格筛选砂滤料，确保砂滤料的颗粒大小均匀；在使用阶段，则需要彻底清除砂滤料中的杂质、同时在砂滤料回填施工中，施工人员应该按照施工要求规范做好回填，且确保回填的高度等数据满足施工要求，确保滤管在排水施工中能发挥预期的功能。为了有效预防此类问题发生，可根据现场土质情况以及地下渗水量大小适当加大井点孔直径，在选择砂滤料时，选择颗粒均匀，大小适中的材料，并按照要求回填砂滤料。