基坑施工中的地下水处理及工程应用研究

地下水处理问题一直是水利建筑工程基坑施工的一个难题，地下水若处理不当，直接影响到工程的施工质量。井点降水能够有效降低地下水位，广泛用于水利建筑物的地下水处理。文章结合实例，对深井井点降水法进行了简要介绍，并详细分析井点降水在基坑施工中的应用，旨在为同类施工提供一些有价值的经验参考。
1 .前言
水利工程在进行基坑施工时常常会遇到地下水的影响。地下水对基础工程的破坏性较大，水能够与一些性质的施工材料发生化学反应，起到腐蚀作用，水浮力能够对基坑起到物理作用，将轻型结构物上托，引起基础地板变形，甚至造成基础土体位移。在水利建筑工程基坑施工中必须采取有效的降水方法，确保基坑质量。井点降水是一种人工降低地下水水位的方法，通常用于地下水位较高的建筑施工，是基础工程、土方工程重要的施工措施与方法。井点降水能够将建筑基土内的水分疏干，增加地基的强度，消除流砂，稳定边坡，防止基础工程受地下水的影响，从而降低了施工难度，保证了施工质量与安全。
2.工程概况
某工程基坑开挖宽度为9.2m，长度为22.3m，埋深为5.2m，壁厚为0.25m，壁板厚度为0.6m。经过施工现场地质勘查得出基坑土层结构如下：①层为杂填层，厚度约为2.3m，主要成分为粉土及一些砖头、碎石等，颜色呈灰褐色，土质松散，含水量不高；②层为粉土，厚度约为20.3m，主要成分为粉质粘土、透镜体、中砂及细砂等，颜色呈黄褐色，土质密实，含水量适中，顶板埋深在小于2.8m 范围内，底板埋深在18.7-23.4m 范围内，厚度在17.6-22.1m 范围内，该层厚度较大，在地层分布稳定连续，是基坑的基础持力层；③层为砂薄层，主要成分为砂土及透镜体，顶板埋深在18.2-21.9m 范围内，底板埋深在28.2-35.1m 范围内，厚度在6.1-12.3m 范围内，由于本层属于基底底层，对基坑开挖和边坡施工的影响较大。在进行基础工程施工时，首先要进行降水处理，以确保施工在不影响周围建筑的情况下顺利进行。施工单位借鉴同类工程的施工经验，结合施工现场的实际情况，在进行详细分析、比较后确定采用深井井点降水进行基坑排水降水。
3 .基坑降水施工方法
3.1 施工方案
深井井点降水法是指在基坑内部或周围埋入井管，使其能够深入基底深层，然后利用水泵通过井管泵出地下水，以达到降低地下水位的目的。该法的优势在于适应范围广泛，操作简单，井距大，排水量大，不受吸程影响，降水效果十分显著等，适用于渗透系数较大的碎石、砂土等土质。施工单位结合现场施工情况，将基坑深井井点降水施工方案制定如下：①参照技术规范进行详细计算后，在基坑中线位置布置井径为1.6m 的三个降水井点两两间距为8m。②在钻孔过程中，实际井孔深应控制在20m 以内，井孔垂直度必须严格控制在0-1%的范围内，孔径则保持在在0.8m 以上，且确保上下一致。③结合地层勘探结果，将孔内泥浆的比重稀释到1.05 左右，以提高成孔质量，再使用砂料灌填井管和井壁间，灌填量要达到预先计算的95%以上，灌填高度要达到设计标准。④在护口管的埋设过程中，为避免管外返浆，注意将管外密封严实，护口管底插入原状土层，在井点出设置明显标志，并采取相应的措施加以保护，避免管内掉入其他杂物。⑤成井后将污水泵出井外，直至将污水抽净，确保井内的含砂量达标。⑥在施工过程中注意做好施工记录，以备日后查阅。⑦由于该工程施工时间跨越冬季，为避免受气候影响，采取相应的措施防冻。⑧泥浆池使用完成后务必及时回填，并彻底洗井，做到文明施工。
3.2 降水深度
按照8.5m 规格对基坑底部整体宽度进行运算，并要求基坑边底处标高比降水面标高高出200mm，因此基坑边处降水面标高应为-5m。降水井点与基坑边间距应该按照4.3m 规格进行运算，而地下水的降落坡度则应按照L/10 进行运算。该工程基坑边处的降水面标高与井点降水标高差值应为0.43m，潜水泵的高度为0.4m，过滤器下方卵石厚度则为170mm，由此可知该工程降水井点下沉深度运算结果为5+0.43+0.4+0.17=6m。
3.3 过滤器制作
该工程使用的降水过滤器主要由厚度为2.5mm，直径为350mm，长度为1.3m 的钢板制作而成，在其底部0.8m 内，钻入直径长度为4mm 的孔洞，每个孔洞间距应为40mm。外部设置有三层铁窗纱并利用铅丝将其固定与降水过滤器上，而上部由止水带和阀兰盘构成，其顶部标高应设置为-4.4m。
3.4 施工工艺
首先进行挖土作业，当挖土深度达到-3.3m 时，需暂停挖土，并在降水井点处设置木板垫圈，其直径长度为1.5m，并在木板垫圈上盖满红砖，竖向每隔900mm，应设置相应的木板垫圈，以避免沉井壁出现整体下沉现象。通过潜水泵和人工方式进行抽水和挖土，以完成基坑处降水井点沉井施工作业。当降水井点沉至-6m 深度时，需立即停止沉井。现在井底底部设置一层长度为0.5 至4cm，厚度为170mm 的卵石，并将过滤器下放至沉井内部，并在其四周填上卵石，其长度同样为0.5 至4cm。最后，将潜水泵与过滤器进行连通。即可将基坑内部多于地下水抽出，以达到良好的地下水位降低效果。
3.5 封闭施工措施
当该工程基础混凝土施工结束，且混凝土强度达到工程设计强度70%后，需及时对降水井点进行有效的封闭措施。在降水井点封闭过程中，主要通过在其上部设置厚度为4mm 的橡胶皮垫进行封闭，并在皮垫基础上覆盖厚度为4mm 的钢板，最后应用规格适宜的螺栓将其固定。再者采用搭焊方法对基础底板上部钢筋进行有效修补，在降水井点处的施工缝设置一层厚度为50mm 砂浆，比例与混凝土相同。
3.6 应注意问题
为了保证工程基坑降水井点施工的顺利进行，达到良好的地下水处理效果，必须注重以下几个问题：其一，当工程所处位置地下水位下降后，土壤会出现固结，对抽水效率造成严重影响，并导致地下沉降现象的产生，对工程及其四周建筑物稳定性和安全性造成严重影响，必须引起施工人员的高度重视。其二，在降水井点施工过程中，为了防止工程项目及其四周建筑物出现过大沉降现象，可应用回灌井点的措施进行防治。这种防止措施主要是对抽水存在影响范围内位置，先设置一排钻孔，并在抽水前对钻孔水位进行有效的勘察和记录。在抽水过程中，若工程项目及其四周建筑物出现沉降过大现象时，应及时通过钻孔灌水，以保证原有地下水位保持不变，有效避免了地面沉降对工程项目稳定性的破坏。
4 .结束语
基坑施工作为工程项目建设的重要组成部分，对整个工程施工质量起着至关重要的作用。因此，必须加强对基坑地下水的处理工作。本文通过工程实例，对井点降水法在基坑地下水处理中的应用进行分析和总结，具体如下：
(1)地下水处理是一个复杂的系统性工程，所以在采用井点降水施工前，需对其水文地质状况进行详细的勘察和记录，并严格要求施工人员按照工程设计规程进行施工。
(2)对工程项目每个施工环节进行充分考虑，并制定详细施工安排和预防措施，才能避免不良施工现象的产生，保证工程项目施工安全。
(3)井点降水是工程项目基坑地下水处理的理想方法，能够对地下水位进行有效的控制，有效提高了工程项目施工效率和质量。