降低地下水位和疏干理论与技术

如题所述

在地质工程施工、地质灾害防治等工作中,常常需要降低地下水位或疏干地下水,借以提高地质体强度,消除地质灾害,如防治突水、滑坡、流沙等发生。常用的方法有:明沟排水、井点降水、导洞排水等。

明沟排水是在地面设置排水沟和集水井,用抽水设备将地下水从集水井内排走,以达到疏干地下水的目的。这种方法适用于地下水不丰富或要求排除的地下水位不高的情况下。集水井宜低于排水沟0.4~0.5m。

井点降水是利用井或孔集水,用泵抽水。将地下水降至设计地下水位的一种方法。常用的井点降水方法有:轻型井点、喷射井点、辐射井点、电渗井点、管井井点及深井井点等。它们的适用范围如表6-5所示。

表6-5 各种降水方法的适用范围

井点降水方法的确定与选择应根据地层的渗透系数,要求降低地下水位深度及工程特点,作技术、经济和节能比较后确定。

轻型井点适用于渗透系数0.1~50m/d的地质体,尤其是对渗透系数为2~50m/d的地质体更为有效。一般井管采取直径为38~50mm的钢管,集水管采取内径为100~127mm的钢管,每一集水管与50~60个井点管用软管连接。井点间距一般取0.8~1.6m,以1.2m者最多。

喷射井点是将喷射器装置在井管内,利用高压水或高压气为动力进行抽水的井点装置。这种井点不但具有轻型井点所具备的安装迅速、简便的优点,而且降深大,施工能力高,效果好的特点,有的称谓负压降水。一般泵的工作压力取7~8个大气压力,可用单排井点,亦可用双排井点。井点间距一般为2~3m,井点直径一般取400~600mm,孔深应比滤水管底端深1m左右。井点管下入孔内后,填入砂滤料,其上面1.5m左右用粘土捣实封口。当基坑宽度大于10m时,水位降深要求不大时,可采用双排井点,当基坑宽度小于10m时,可采用单排井点。

辐射井点是在大孔径井内向周边打辐射孔增大排水空间的一项技术。在地下水埋深大,降水深度不大时比较适用。辐射孔深度可打10~20m,孔径愈大愈好,宜用大于100mm,井点间距应与辐射孔深度搭接,以保证降水效果。

电渗井点是利用黏性土的电渗现象而达到降水目的的降水方法。它适用于渗透系数小于0.1m/d的粘性土、淤泥、淤泥质粘性土疏干用的降水方法。一般以井点管为阴极,金属棒为阳极,阴阳极平行交错排列,间距为0.8~1.0m左右;阳极出露地面20~30cm,其下端入土深度应比井点管深50cm左右。阴、阳极数目应相等,分别接在直流电源上。地下水从地质体内流入井点管内,从井点管连续抽水。为了安全,电源电压一般应低于60V。

管井井点降水适用于含水层渗透系数大,水量丰富,而厚度不大的情况下。井点间距一般采用10~50m,凿孔直径应大于井管,井管直径200mm以上。井管与孔壁间用3~15mm砾石充填做过滤层,要洗井。

深井井点法适用于含水层为渗透系数较大的砾石、卵石层,且厚度较大(大于10m),降深要求也大(大于15m)的情况下。井点管、滤水管直径大于300mm。井点管沉放前应清孔、下井管、放过滤料、洗井。每一井管安装一台深水泵。

井点降水主要用于工程施工降水,即用于短时期施工排水,对于长时期排水是不合适的。长时期排水,最好是用帷幕防渗,因为这里有一个经济问题。到底用什么方法降低和疏干地下水,应从技术、经济、效果比较来定。

导洞排水是适用于疏干滑坡和边坡内地下水,也可用于大水隧道施工掌子面疏干地下水。为了提高疏干效果亦可以在导洞内打辐射孔,增加排水效果。长江三峡黄腊石滑坡治理中,就采用过导洞疏干地下水方案。为了增加疏干效果,设计了辐射孔。在审查中有的专家提出、辐射孔维护可能困难,建议采用竖井与导洞结合进行疏干。不论采用哪种方案,在进行疏干排水时,最重要的是要把水文地质结构、地下水量搞清楚。

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