对水利工程基坑排水施工技术分析？

~ 基坑施工是水利工程建设中的基础项目，而排水施工又是基坑施工中的重要环节。基于此，本文对基坑排水方案环境进行了分析，从降水方案设计和降水深度设计两方面研究了水利工程基坑排水施工方案设计，并重点分析了水利工程基坑排水主要应用的几项施工技术，包括基础施工技术，井管施工技术和明沟排水技术。随着社会发展与人们生活水平不断提高，国家也越来越重视公共建设事业。水利工程建设作为现代公共建设事业中重要的组成部分，能对自然资源合理利用，保护生态体系平衡，也积极促进着我国国民经济发展，保护着人民群众的财产生命安全。合理的基坑排水施工能有效提高水利工程建设的质量，因此对基坑排水施工技术进行研究必不可少。
1.水利工程基坑排水施工方案设计与环境分析
1.1基坑排水的相关分析
基坑排水施工主要是为了防止坑内积水对基坑施工造成影响。多数基坑会在开挖前期在基坑周围安装如排水坡、排水管等排水装置，组成排水系统，排掉坑内积水。除排水系统外，有些基坑也通过设置截水沟、集水井的办法防止基坑渗水。关于地基土质，根据水利工程对排水要求的不同也划分为弱透水地基、强透水地基和不适水地基。施工单位在水利工程施工前都会利用挖坑或者手摇钻的方法获取地基土样，以调查地基各高度、各部位的土质及地下水的水位，为基坑开挖施工、基坑排水施工提供参考资料。
但因为基坑中的土质可能分布不均匀，一般情况下施工单位很难对其了解清楚，例如某区车场板涵工程，施工前对该处地质2.0米以下土质情况了解不透彻而盲目打设渗水井10眼，结果渗水井作用不大，不仅造成财产损失，还延误了工期，所以施工单位在开挖过程中也要保留一定余地，及时根据开挖情况制定相应的补救对策。
1.2降水方案设计
我国目前水利工程基坑排水主要依靠明沟排水与井管排水技术，其中明沟排水更加环保，节约成本，非常适用于降水深度较小的基坑进行排水施工，所以在设计降水方案时要在结合基坑基本情况和具体施工要求的前提下，尽可能先利用明沟排水技术集中基坑内的积水和渗水，再统一利用井管排水技术排除坑内积水。
1.3降水深度设计
水利工程的基坑往往会应穿过填土层达到砂土层。因为砂土层的透水性强，所以十分容易发生基坑内大量渗水，给管涌和流砂现象埋下隐患，也增加了基坑施工的工作量与难度。为避免上诉情况发生，施工单位在基坑施工前要仔细研究施工现场情况，合理设计基坑开挖深度方案，确保基坑开挖深度符合工程要求的同时，基坑的降水深度也能满足排水技术的要求。同时，还需要注意基坑周围土壁的稳定性，保证施工人员的安全[1]。
2.水利工程基坑排水主要应用的施工技术
2.1基础施工技术
在基坑排水施工中，最早使用的技术是基础施工技术，该技术主要是为了排出粉砂类基坑中的积水。在早期水利工程中，基坑大多数为粉砂类地质，然而粉砂及其不稳定，非常容易导致基坑发生渗水的情况，而且这种形式的渗水还有可能引发其他类型的涌水或流砂现象，渗水与涌水的情况使粉砂与积水混在一起，严重影响了基坑工程施工的稳定性。产生渗水的主要原因是附近水位高，基坑处于水位下方，粉土与粉砂不能承受渗水出溢坡降，土粒与渗水不断移位。针对渗水积水，不仅要利用排水技术排除基坑中的积水，同时要避免与水混合过的泥沙阻碍基坑正常施工。
1）铺垫砂砾反滤层法是将2-4层不同规格的砂砾、碎石或鹅卵石等材料沿水流方向由细到粗组成级配砂砾层，将这种砂砾层铺设在大口井或渗渠处防止管涌或流土等险情，这种方法的预防效果一般，而且会使排水工程的难度与工作量都相继增加，施工成本扩大。2）沉井法是指在不稳定含水地层中掘进竖井时，在预定的井筒位置上另外制作一段下端附有刃脚的井筒，利用外力或井筒自身重力使井筒下沉，再挖掘出井筒内的岩石。目前我国运用最多的沉井法为震动沉井法，其利用井筒上安置的震动机，加大井筒下沉力，并使井壁周围的土壤液化从而降低摩擦阻力，加快下沉速度。
2.2井管施工技术
井管施工是水利工程中利用多项现代化技术手段进行基坑排水的一种新型的技术，其主要分为两种类型，一种是利用大锅锻造孔等钻井机械设备的钻井技术，另一种是将水力填充和深井技术相结合的水冲沉井技术。因为水冲沉井技术规模大，难度高，成本大，所以该技术目前在水利工程中使用较小。相反，钻井技术是井管施工的重点。在使用大锅锻造孔设备钻井时，应根据基坑井管大小在井管外部采取对应的施工方式，如施工方案设计的井管外径尺寸是40～50cm，就应该选用直径为70～85cm的大锅锻造孔作为钻井工具，同时为防止出现井壁坍塌的情况，需要用1.2比重的泥浆进行井壁加固工作。
钻井过程中，施工人员要注意让孔中泥浆的高低保持在地下水位与井管管口之间，当钻井深度合适时，要按照基坑排水的要求安置混凝土底管，在布置时要注意混凝土底管应遵循高性能至低性能对应井内由深到浅的原则，先下放性能一般的混凝土底管，再下放无砂性质的混凝土底管，最后将透水性强、浇筑质量好的混凝土井管放置于钻孔最下部。
在放置过程中，施工人员可以将井管底部的吊环用细钢丝绳穿起来，做一个活扣，将井管用插钎固定。抽动插钎上的副绳，将井管从孔中抽至地面，利用人力或机械绞车将井管按顺序下放至孔内，各个井管要露出地面一部分。在完成混凝土底管布置后要利用170℃的胶结剂采取加固措施，用20cm宽的麻袋片或玻璃丝布包裹相邻的管口，之后，要在管底部放置适量的沙土，在管上层铺设砂石以确保钻井密封无缝，在底管布置过程中着重预防在布施过程中可能发生的安全问题，防止井管被水位影响[2]。
2.3明沟排水技术
在水利工程基坑排水施工中，排出的水主要来源于大气降水、渗水、地下水等。在围堰完成后要立刻对基坑进行详细调查以确定基坑的外在条件和基础因素，如基坑规模、基坑地质、基坑所处气候等，明确积水的具体情况。因围堰造成的积水水位明显低于其他情况的积水，这时施工单位可以利用下游河流或者水库水位地形低的优势，使坑内积水可以自行排水，当自行排水不能排净基坑内所有积水时，可在明沟附近继续开拓沟渠，或者直接利用收水泵抽出坑内残余积水。
排沟布置时，有两种方式排除坑内积水，第一种是施工单位根据等高线位置采用分层的方式设置排水井或排水沟，这种方法多数应用在基坑开挖深、开挖面积大或基坑土质不佳，地下水位较高而渗水严重的情况下；第二种是在基坑周边从高到低依次开挖排水渠，将渗水引到集水井内，再使用水泵等设备抽出井内积水[3]。
综上所述，基坑排水施工技术对我国水利工程建设十分重要，我国基坑排水施工技术还有待改进。由分析得，我国的水利工程施工单位在基坑排水施工中利用沉井法、水利填充法和沉箱法，大量使用明沟排水技术并结合井管施工技术，有效解决了基坑内积水处理问题，降低了管涌和流砂的发生几率，使我国水利工程建设质量进一步提升。
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