一級建造師水利工程講義之基坑排水技術
更新時間：2009-10-19 15:27:29
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1F412023 掌握基坑排水技術
一、初期排水
圍堰合龍閉氣之后，為使主體工程能在干地施工，必須首先排除基坑積水、堰體和堰基的滲水、降雨匯水等，稱為初期排水。
（一）排水量的組成及計算
初期排水總量應按圍堰閉氣后的基坑積水量、抽水過程中圍堰及基礎滲水量、堰身及基坑覆蓋層中的含水量，以及可能的降水量等四部分組成計算。其中可能的降水量可采用抽水時段的多年日平均降水量計算。
初期排水流量一般可根據地質情況、工程等級、工期長短及施工條件等因素，參考實際工程經驗，按公式（1F4l2023）確定。
（二）水位降落速度及排水時間
為了避免基坑邊坡因滲透壓力過大，造成邊坡失穩產生塌坡事故，在確定基坑初期抽水強度時，應根據不同圍堰形式對滲透穩定的要求確定基坑水位下降速度。
對于土質圍堰或覆蓋層邊坡，其基坑水位下降速度必須控制在允許范圍內。一般開始排水降速以0．5～0．8m／d為宜，接近排干時可允許達1．0～1．5m／d。其他形式圍堰，基坑水位降速一般不是控制因素。
對于有防滲墻的土石過水圍堰和混凝土圍堰，如河槽退水較快，而水泵降低基坑水位不能適應時，其反向水壓力差有可能造成圍堰破壞，應經過技術經濟論證后，決定是否需要設置退水閘或逆止閥。
排水時間的確定，應考慮基坑工期的緊迫程度、基坑水位允許下降的速度、各期抽水設備及相應用電負荷的均勻性等因素，進行比較后選定。一般情況下，大型基坑可采用5～7d，中型基坑可采用3～5d。
二、經常性排水
基坑積水排干后，圍堰內外的水位差增大，此時滲透流量相應增大。另外基坑已開始施工，在施工過程中還有不少施工廢水積蓄在基坑內，需要不停地排除，在施工期內，還會遇到降雨，當降雨量較大且歷時較長時，其水量也是不可低估的。
（一）排水量的組成
經常性排水應分別計算圍堰和基礎在設計水頭的滲流量、覆蓋層中的含水量、排水時降水量及施工棄水量。其中降水量按抽水時段最大日降水量在當天抽干計算；施工棄水量與降水量不應疊加。基坑滲水量可分析圍堰形式、防滲方式、堰基情況、地質資料可靠程度、滲流水頭等因素適當擴大。
（二）排水方式
經常性排水有明溝排水和人工降低地下水位兩種方式。
1．明溝排水
此方式適宜于地基為巖基或粒徑較粗、滲透系數較大的砂卵石覆蓋面，在國內已建和在建的水利水電工程中應用最多。這種排水方式是通過一系列的排水溝渠，攔截堰體及堰基滲水，并將滲透水流匯集于泵站的集水井，再用水泵排出基坑以外。
2．人工降低地下水位
在基坑開挖過程中，為了保證工作面的干燥，往往要多次降低排水溝和集水井的高程，經常變更水泵站的位置。這樣，往往造成施工干擾，影響基坑開挖工作的正常進行。此外，當進行細砂土、砂壤土之類的基礎開挖時，如果開挖深度較大，則隨著基坑底面的下降，地下水滲透壓力的不斷增大，容易產生邊坡塌滑、底部隆起以及管涌等事故。為此，采用降低地下水位的辦法，即在基坑周圍鉆設一些井，將地下水匯集于井中抽出，使地下水位降低到開挖基坑的底部以下。
人工降低地下水位的方法很多，按其排水原理分為管井排水法、真空井點排水法、噴射井點法、電滲井點排水法等。
排水方法的選擇與土層的地質構造、基坑形狀，開挖深度等都有密切關系，但一般主要按其滲透系數來進行選擇。管井排水法適用于滲透系數較大、地下水埋藏較淺（基坑低于地下水水位）、顆粒較粗的砂礫及巖石裂隙發育的地層；而真空排水法、噴射法和電滲排水法等則適用于開挖深度較大、滲透系數較小、且土質又不好的地層。
在不良地質地段，特別是在多地下水地層中開挖洞室時，往往會出現涌水，為了創造良好的施工條件，可以鉆超前排水孔（甚至采用導洞），讓涌水自行流出排走。這也是人工降低地下水水位的一種方法。
（三）排水設備的選擇
無論是初期排水還是經常性排水，當其布置形式及排水量確定后，需進行水泵的選擇，即根據不同排水方式對排水設備技術性能（吸程及揚程）的要求，按照所能提供的設備型號及動力情況以及設各利用的經濟原則，合理選用水泵的型號及數量。
水泵的選擇，既要根據不同的排水任務，不同的揚程和流量選擇不同的泵型，又要注意設備的利用率。在可能的情況下，盡量使各個排水時期所選的泵型一致，同時，還需配置一定數量的柴油抽水機，以防事故停電對排水工作造成的影響。
1．泵型的選擇
水利工程一般常用離心式水泵。它既可作為排水設備，又可作為供水設備。這種水泵的結構簡單，運行可靠，維修簡便，并能直接與電動機座連接。過水圍堰的排水設備選擇，應配備一定數量的排沙泵。
離心式水泵的類型很多，在水利水電工程中，SA型單級雙吸清水泵和S型單級雙吸離心泵兩種型號水泵應用最多，特別在明溝排水時更為常用。
通常，在初期排水時需選擇大容量低水頭水泵，在降低地下水位時，宜選用小容量中高水頭水泵，而在需將集中基坑積水的匯水排出圍堰外的泵站中，則需大容量中高水頭的水泵。為運轉方便，應選擇容量不同的水泵，以便組合運用。
2．水泵臺數的確定
在泵型初步選定之后，即可根據各型水泵所承擔的排水流量來確定水泵臺數。
此外，還需考慮抽水設備重復利用的可能性，單機重量及搬遷條件，設備效率，以及取得設備的現實性、經濟性等因素。另外還需配各一定的事故備用容量。備用容量的大小，應不小于泵站中最大的水泵容量。
一、初期排水
圍堰合龍閉氣之后，為使主體工程能在干地施工，必須首先排除基坑積水、堰體和堰基的滲水、降雨匯水等，稱為初期排水。
（一）排水量的組成及計算
初期排水總量應按圍堰閉氣后的基坑積水量、抽水過程中圍堰及基礎滲水量、堰身及基坑覆蓋層中的含水量，以及可能的降水量等四部分組成計算。其中可能的降水量可采用抽水時段的多年日平均降水量計算。
初期排水流量一般可根據地質情況、工程等級、工期長短及施工條件等因素，參考實際工程經驗，按公式（1F4l2023）確定。
（二）水位降落速度及排水時間
為了避免基坑邊坡因滲透壓力過大，造成邊坡失穩產生塌坡事故，在確定基坑初期抽水強度時，應根據不同圍堰形式對滲透穩定的要求確定基坑水位下降速度。
對于土質圍堰或覆蓋層邊坡，其基坑水位下降速度必須控制在允許范圍內。一般開始排水降速以0．5～0．8m／d為宜，接近排干時可允許達1．0～1．5m／d。其他形式圍堰，基坑水位降速一般不是控制因素。
對于有防滲墻的土石過水圍堰和混凝土圍堰，如河槽退水較快，而水泵降低基坑水位不能適應時，其反向水壓力差有可能造成圍堰破壞，應經過技術經濟論證后，決定是否需要設置退水閘或逆止閥。
排水時間的確定，應考慮基坑工期的緊迫程度、基坑水位允許下降的速度、各期抽水設備及相應用電負荷的均勻性等因素，進行比較后選定。一般情況下，大型基坑可采用5～7d，中型基坑可采用3～5d。
二、經常性排水
基坑積水排干后，圍堰內外的水位差增大，此時滲透流量相應增大。另外基坑已開始施工，在施工過程中還有不少施工廢水積蓄在基坑內，需要不停地排除，在施工期內，還會遇到降雨，當降雨量較大且歷時較長時，其水量也是不可低估的。
（一）排水量的組成
經常性排水應分別計算圍堰和基礎在設計水頭的滲流量、覆蓋層中的含水量、排水時降水量及施工棄水量。其中降水量按抽水時段最大日降水量在當天抽干計算；施工棄水量與降水量不應疊加。基坑滲水量可分析圍堰形式、防滲方式、堰基情況、地質資料可靠程度、滲流水頭等因素適當擴大。
（二）排水方式
經常性排水有明溝排水和人工降低地下水位兩種方式。
1．明溝排水
此方式適宜于地基為巖基或粒徑較粗、滲透系數較大的砂卵石覆蓋面，在國內已建和在建的水利水電工程中應用最多。這種排水方式是通過一系列的排水溝渠，攔截堰體及堰基滲水，并將滲透水流匯集于泵站的集水井，再用水泵排出基坑以外。
2．人工降低地下水位
在基坑開挖過程中，為了保證工作面的干燥，往往要多次降低排水溝和集水井的高程，經常變更水泵站的位置。這樣，往往造成施工干擾，影響基坑開挖工作的正常進行。此外，當進行細砂土、砂壤土之類的基礎開挖時，如果開挖深度較大，則隨著基坑底面的下降，地下水滲透壓力的不斷增大，容易產生邊坡塌滑、底部隆起以及管涌等事故。為此，采用降低地下水位的辦法，即在基坑周圍鉆設一些井，將地下水匯集于井中抽出，使地下水位降低到開挖基坑的底部以下。
人工降低地下水位的方法很多，按其排水原理分為管井排水法、真空井點排水法、噴射井點法、電滲井點排水法等。
排水方法的選擇與土層的地質構造、基坑形狀，開挖深度等都有密切關系，但一般主要按其滲透系數來進行選擇。管井排水法適用于滲透系數較大、地下水埋藏較淺（基坑低于地下水水位）、顆粒較粗的砂礫及巖石裂隙發育的地層；而真空排水法、噴射法和電滲排水法等則適用于開挖深度較大、滲透系數較小、且土質又不好的地層。
在不良地質地段，特別是在多地下水地層中開挖洞室時，往往會出現涌水，為了創造良好的施工條件，可以鉆超前排水孔（甚至采用導洞），讓涌水自行流出排走。這也是人工降低地下水水位的一種方法。
（三）排水設備的選擇
無論是初期排水還是經常性排水，當其布置形式及排水量確定后，需進行水泵的選擇，即根據不同排水方式對排水設備技術性能（吸程及揚程）的要求，按照所能提供的設備型號及動力情況以及設各利用的經濟原則，合理選用水泵的型號及數量。
水泵的選擇，既要根據不同的排水任務，不同的揚程和流量選擇不同的泵型，又要注意設備的利用率。在可能的情況下，盡量使各個排水時期所選的泵型一致，同時，還需配置一定數量的柴油抽水機，以防事故停電對排水工作造成的影響。
1．泵型的選擇
水利工程一般常用離心式水泵。它既可作為排水設備，又可作為供水設備。這種水泵的結構簡單，運行可靠，維修簡便，并能直接與電動機座連接。過水圍堰的排水設備選擇，應配備一定數量的排沙泵。
離心式水泵的類型很多，在水利水電工程中，SA型單級雙吸清水泵和S型單級雙吸離心泵兩種型號水泵應用最多，特別在明溝排水時更為常用。
通常，在初期排水時需選擇大容量低水頭水泵，在降低地下水位時，宜選用小容量中高水頭水泵，而在需將集中基坑積水的匯水排出圍堰外的泵站中，則需大容量中高水頭的水泵。為運轉方便，應選擇容量不同的水泵，以便組合運用。
2．水泵臺數的確定
在泵型初步選定之后，即可根據各型水泵所承擔的排水流量來確定水泵臺數。
此外，還需考慮抽水設備重復利用的可能性，單機重量及搬遷條件，設備效率，以及取得設備的現實性、經濟性等因素。另外還需配各一定的事故備用容量。備用容量的大小，應不小于泵站中最大的水泵容量。
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