1、地下水基本知識
(1)地下水
埋藏和運動于地面以下各種不同深度含水層中的水。
(2)含水層
充滿地下水的層狀透水巖層(土層),是地下水的儲存和運動的場所。
(3)隔水層
不能透過和給出水量,或透水和給水均微不足道的巖層(土層)。
(4)承壓含水層
位于兩個連續隔水層之間的含水層。
(5)承壓水
充滿于兩個隔水層(弱透水層)之間的含水層中的水。
(6)潛水
位于包氣帶下第一個具有自由水面的含水層中的水。
(7)地下水位
飽和帶地下水自由潛水面或承壓含水層水頭的高程水頭。
(8)水頭
以液柱高度表示的單位質量液體的機械能。
2、基坑降水基本知識
基坑施工中,為增加邊坡和坑底的穩定性,減少被開挖土體含水量,便于挖土,或防止突涌發生,需要對基坑進行降水,其分為疏干降水和減壓降水。
(1)常用基坑降水方法
集水明排
通過在坑外挖集水井,讓潛水、施工用水、降水等匯入集水井中,采用抽水泵將其一并抽出坑外的排水方法。
輕型井點
沿基坑四周或一側將直徑較細的井管沉入深于基底的含水層內,井管上部與總管連接,通過總管利用抽水設備將地下水從井管內不斷抽出,使原有地下水位降低到基底以下。
輕型井點降水
噴射井點
噴射井點降水是在井點管內部裝設特制的噴射器,用高壓水泵或空氣壓縮機通過井點管中的內管向噴射器輸入高壓水(噴水井點)或壓縮空氣(噴氣井點)形成水氣射流,將地下水經井點外管與內管之間的縫隙抽出排走。
電滲井點
利用井點管(輕型或噴射井點管)本身作陰極,沿基坑外圍布置,以鋼管(φ50-75mm)或鋼筋(φ25mm以上)作陽極,垂直埋設在井點內側,陰陽極分別用電線連接成通路,并對陽極施加強直流電電流。
管井(深井)
通過成孔將管井埋置要設計深度,通過在管井內放置抽水泵,將地下水排出坑外的降水方法。
管井降水
(2)疏干降水
疏干降水目的
a、有效降低開挖深度范圍內的地下水位標高;
b、有效降低被開挖土體的含水量,達到提高邊坡穩定性、增加坑內土體的固結強度、便于機械挖土以及提供坑內干作業施工條件。
疏干降水類型
a、封閉型疏干降水;當基坑周邊設置了止水帷幕,隔斷基坑內外含水層之間的地下水水力聯系時,一般采用坑內疏干降水;
b、敞開型疏干降水:當基坑未設置止水帷幕、采用大放坡開挖時,一般采用坑內與坑外疏干降水;
c、半封閉型疏干降水:當基坑周邊止水帷幕深度不足、僅部分隔斷基坑內外含水層之間的地下水水力聯系時,一般采用坑內疏干降水。
疏干降水運行控制
a、在正式開始降水之前,必須準確測定各井口和地面標高,測定靜止水位,安排好抽水設備、電纜及排水管道,進行降水試運行。其目的為檢查排水及電路是否正常以及抽水系統是否完好,保證整個降水系統的正常運轉。
b、抽出的地下水應排入場外市政管道或其他排水設施中,應避免抽出的地下水就地回滲,影響降水效果。
c、降水運行應與基坑開挖施工互相配合。基坑開挖前應提前進行預降水,一般在開挖前須保證有2周左右的預降水時間。在基坑開挖階段,坑內因降雨或其他因素形成的積水應及時排出坑外,盡量減少大氣降水和坑內積水的入滲。
d、對于基坑周邊環境保護要求嚴格、坑內疏干含水層與坑外地下水水力聯系較強的基坑工程,應嚴格執行“按需疏干”的降水運行原則,避免過量降低地下水位。
e、在基坑內、外,均應進行地下水位監控。條件許可時,宜采用地下水位自動監控手段,對地下水位實行全程跟蹤監測。
f、降水運行階段,應對毀壞的抽水泵及時更換。疏干井管可隨基坑開挖進程逐步割除。
g、當基坑開挖至設計深度后,應根據坑位地下水的補給條件或水位恢復特征,采取合適的封井措施對疏干井進行有效封閉。
(3)減壓降水
減壓降水目的
及時降低下部承壓含水層的承壓水水頭高度,防止基坑底部突涌的發生,確保施工時基坑底板的穩定性。(突涌具有突發性質,造成的工程事故后果嚴重,經濟損失巨大,社會負面影響嚴重)
減壓降水類型
a、坑內減壓降水:必須保證減壓井過濾器底端的深度不超過止水帷幕底端的深度,才是真正意義上的坑內減壓降水。否則,抽出的大量地下水來自于止水帷幕以下的水平徑向流,引起坑外地面變形增大。當滿足以下條件一下時,采用坑內減壓降水方案:
①當止水帷幕部分插入承壓含水層中,隔水帷幕進入承壓含水層頂板以下的長度L不下于承壓含水層厚度的1/2,或不小于10m;
②當止水帷幕插入承壓含水層頂板以下的半隔水層或弱透水層中,隔水帷幕已完全阻斷了基坑內外承壓含水層間的水力聯系。