地下工程施工降水的方法总结
地下工程施工降水的方法总结
摘要 地下工程施工降水对地下工程结构物的稳定影响很大,所以对地下工程施工降水技术的研究很重要,本文对常见的几种降水方法进行总结。
关键词 管井降水;辐射井降水;轻型井点降水;喷射井点降水;真空管井降水
地下工程是指建筑在岩体或土体中的工程建筑物,这些结构物是修建在含水的岩土环境中的。但由于地下水的渗透和侵蚀的作用,会使工程产生病害,轻者影响使用功能,严重者使整个工程报废,造成巨大的经济损失和严重的社会影响。所以,水对地下工程会产生严重的严重的影响,就像国际隧道协会发表的一个专题报告所说:Water is the tunneller,s enemy。总之,杜绝水对地下工程的危害,做好地下结构的防水是地下工程设计、施工以至运营阶段的重要课题。
1 地下工程防水设计原则
1.1 铁路隧道防水设计原则
《铁路隧道设计规范》(TB10003-2001)规定:隧道排水应采取“防、排、截、堵结合,因地制宜,综合治理”的原则,采取切实可靠的设计施工措施,达到防水可靠、排水通畅、经济合理的目的。
1.2 公路隧道防水设计原则
《公路隧道设计规范》(JTJ026-90)规定,隧道防排水应视水文地质条件因地制宜地采
取“以排为主,防、排、截、堵相结合”的综合治理原则,达到排水通畅、防水可靠、经济合理、不留后患的目的。
1.3 地铁工程防水设计原则
《地铁设计规范》(GB157-2003)规定:地铁工程的防水设计,应根据气候条件、工程地质和水文地质状况、结构特点、施工条件、使用要求等因素进行,以保证结构的安全、耐久性和使用要求;并遵循“以防为主,刚柔结合,多道防线,因地制宜,综合治理”的原则,采取与其相适应的防水措施。
总之,地下工程因其种类、使用功能、所处的区域和环境保护要求等不同,防水设计有所不同。
2 地下工程施工降水技术
2.1 管井降水
管井井点降水是指沿基坑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来降低水位的方法。降水管井的目的在于人工降低地下水位,以使基坑和隧道开挖达到无水安全作业要求,工程施工结束后,降水管井也完成使命而报废,所以说降水管井是临时的抽水结构物。
管井降水使用于土的渗透系数大的土层中。
2.2 辐射井降水
辐射井降水是指由一口大直径的集水竖井和自竖井向周围含水层一定方向,一定高程打进的水平井所组成来降水的方法。其特点是:
1)水平井伸展范围广,控制降水面积大,一般一口辐射井单线单排控制长度可达到100m,即向两侧施打的水平井长各50m;
2)辐射井竖井占地面积少,适于在城市复杂地带布设,能较好地解决降水施工与地面交通、占地的矛盾,尤其是地铁穿越建筑物、铁路、繁华道路等情况,采用常规降水技术根本无法实施,而辐射井降水是较好的解决方案;
3)对于挖透多个含水层的深基坑,沿含水层底板打设水平井后,疏干含水层的效果比其他降水方法显著。
辐射井主要适用于针对粉土—圆粒粒级含水层的工程降水。
2.3 轻型井点降水
轻型井点是人工降低地下水的一种方法,它是沿基坑四周或一侧将直径较细的井管沉入深于基底的含水层内内,井管上部与总管连接,通过总管利用抽水设备将地下水从地下水从井管内不断抽出,使原有地下水降低到基坑以下。其抽水原理是:启动抽水装置后,井点管、集水总管内空气被吸走,形成一定的真空度,由于管路系统外部地下水承受大气压力,为了保持平衡状态,地下水流向负压区,地下水被吸至井点管内,经总管至储水箱排走,从而达到降水目的。
轻型井点主要适用于地下水位较高的弱透水层的降水。
2.4 喷射井点降水
喷射井点降水是指井点管内部装设特别的喷射器,用高压水泵或空气压缩机通过井点管中的内管向喷射器输入高压水或压缩空气形成水汽射流,将地下水抽出排走的方法。
喷射井点主要适用于粉土、粉细砂等渗透系数较小的含水层,对于渗透系数大的含水层,采用管井井点降水会更经济。其降水深度为8~20m,其降水深度大体上能满足地铁工程的需要。但它的缺点是井点构造比较复杂,对地面交通影响很大。
2.5 真空管井降水
它是在管井基础上,对井管抽真空,在以井管为中心的一定范围内的含水层中施加负压,迫使弱透水层中地下水流入井中,再通过潜水泵抽水的一种降水方法。
真空管井降水适用于粉土、粉砂等弱透水层降水。
2.6 明排降水
明排降水是指基坑开挖过程中,在基坑周边或中部开挖排水沟并设置一定数量集水井,然后从集水井中抽出地下水,从而降水的方法。其适用条件如下:
1)地下水类型一般为上层滞水或薄层潜水,含水层渗透性能较差;
2)一般用于浅基坑降水或隧道内排除残留水,降水深度不宜大于2m,降水时间不宜太长;
3)含水层土质密实,坑壁稳定,不宜产生流沙管涌等渗透破坏。
2.7 电渗井点降水
电渗井点降水是指在轻型或喷射井点中增设电极而形成的降水方法。它主要用于渗透系数小于0.1m/d的土层。
3 结论
通过对管井降水、辐射井降水、轻型井点降水、喷射井点降水、真空管井降水、明排降水、电渗井点降水的研究总结对今后地下工程施工时所采用何种施工降水技术提供依据。
参考文献
[1]谷峡,邢会义,张波.几种人工降低地下水位的技术探讨 [J].低温建筑技术,2003(3).
[2]贺少辉.地下工程.清华大学出版社,北京交通大学出版 社,2008,3.
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