【全国】施工降水技术及应用（全面）

1、施工降水技术与应用,主讲：刘业红,俄罗斯PE项目部土建施工部部门培训,施工排水,基坑开挖时，流入坑内的地下水和地表水如不及时排除，会使施工条件恶化、造成土壁塌方，亦会降低地基的承载力。,一、明排水法,一般采用截、疏、抽的方法。 截：在现场周围设临时或永久性排水沟、防洪沟或挡水堤，以拦截雨水、潜水流入施工区域； 疏：在施工范围内设置纵横排水沟，疏通、排干场内地表积水； 抽：在低洼地段设置集水、排水设施，然后用抽水机抽走。,施工排水可分为明排水法和人工降低地下水位法两种。,1.明沟与集水井排水,在基坑的一侧或四周设置排水明沟，在四角或每隔2030m设一集水井，排水沟始终比开挖面低0.40.5m，集

2、水井比排水沟低0.51m，在集水井内设水泵将水抽排出基坑。,适用于土质情况 较好、地下水量 不大的基坑排水,普通明沟与集水井排水法,2. 分层明沟排水,当基坑开挖土层由多种土层组成，中部夹有透水性强的砂类土时，为防止上层地下水冲刷基坑下部边坡，宜在基坑边坡上分层设置明沟及相应的集水井。,适用于深度较大、 地下水位较高、上 部有透水性强的土 层的基坑排水,分层明沟排水法,3. 深层明沟排水,当地下基坑相连，土层渗水量和排水面积大，为减少大量设置排水沟的复杂性，可在基坑内的深基础或合适部位设置一条纵、长、深的主沟，其余部位设置 边沟或支沟与主沟连通，通过 基础部位用碎石或砂子作盲沟。,适用于深度的

3、 大面积地下室、 箱基的基坑工 排水,深层明沟排水法,二、施工降水,在含水丰富的土层中开挖大面积基坑时，明沟排水法难以排干大量的地下涌水，当遇粉细砂层时，还会出现严重的翻浆、冒泥、涌砂现象，不仅基坑无法挖深，还可能造成大量水土流失、边坡失稳、地面塌陷，严重者危及邻近建筑物的安全。遇有此种情况时应采用井点降水的人工降水方法施工。,地下室电梯井局部二次降水,全基坑轻型井点降水,1. 井点降水的作用,防止地 下水涌 入坑内,防止边坡 由于地下 水的渗流 而引起的 塌方,使坑底的土层 消除了地下水 位差引起的压 力，因此防止 了坑底的管涌,降水后，使 板桩减少了 横向荷载,消除了下 水的渗流， 也就防

4、了 流砂现象,降低地下水 位后，还能 使土壤固结 ，增加地基 土的承载能 力,2. 井点降水的种类,轻型井点是沿基坑四周将井点管埋入蓄水层内，利用抽水设备将地下水从井点管内不断抽出，将地下水位降至基坑底以下。, 轻型井点,适用于渗透系数 为0.150m/d的 土层中。降水深 度为：单级井点 36m，多级井 点612m, 喷射井点,是在井点管内设特制的喷射器，用高压水泵或空气压缩机向喷射器输入高压水或压缩空气，形成水气射流，将地下水抽出排走。其降水深度可达820m。,适用于开挖深度较深、降水 深度大于8m，土渗透系数 为350m/d的砂土或渗透 系数为0.13m /d的粉砂、 淤泥质土、粉质粘土

5、。, 电渗井点,电渗井点以井点管作负极，打入的钢筋作正极，通入直流电后，土颗粒自负极向正极移动，水则自正极向负极移动而被集中排出。本法常与轻型井点或喷射井点结合使用。,适用于渗透 系数很小的 饱和粘性土 、淤泥或淤 泥质土中的 施工降水, 管井井点,管井井点由滤水井管、吸水管和抽水机组成。管井埋设的深度和距离根据需降水面积、深度及渗透系数确定，一般间距1050m，最大埋深可达10m，管井距基坑边缘距离不小于1.5m(冲击钻成孔)或3m(钻孔法成孔)，适用于降水深度35m、渗透系数为20200m/d的基坑中施工降水。管井井点设备简单、排水量大、易于维护、经济实用。,管井填充滤料 管井抽排水 PV

6、C简易管井,如需降水深度较大，可采用深井井点，适用于降水深度15m、渗透系数为10250m/d的基坑。故称为“深井泵法”。,管井井点降水,3、轻型井点降水,由管路系统（滤管、井点管、弯联管及总管）和抽水设备（真空泵、离心泵和水气分离器）组成。轻型井点工作原理及滤管构造见图：, 轻型井点的设备, 轻型井点的平面布置, 单排布置：当基坑(槽)宽度6m、降水深度5m时可采用单排布置。井点管应布置在地下水的上游一侧，两端的延伸长度不宜小于坑槽的宽度B。 双排布置：当基坑(槽)宽度6m时应采用。, 环型或U 型布置：当基坑面积较大时，应采用环型布置（考虑施工机械进出基坑时宜采用U 型布置）。, 采用双排

7、、环型或U型布置时，位于地下水上游一排的井点间距应小些，下游井点的间距可大些。 如采用U形布置，则井点管不封闭的一段应在地下水的下游方向。,（3）轻型井点的设计及计算,井点系统的设计应掌握施工现场地形图、水文地质勘察资料、基坑的施工图设计等资料。,设计内容除进行井点系统的平面布置，还应进行高程布置和涌水量的计算，确定井管数量及井距，选择抽水设备等工作。,3.1 轻型井点的高程布置,井点管埋置深度H(不包括滤管)，可按下式计算：, 如H 值小于降水深度6m时，则可用一级井点； i地下水降落坡度；环状井点为1/10，单排线状井点为1/4；双排线状井点为1/7； 当H 值稍大于6m时，如降低井点管的

8、埋置面可满足降水深度要求时，仍可用一级井点降水；, 在确定井点管埋置深度时，还应考虑井点管露出地面0.20.3m，滤管必须埋在透水层内。 当一级井点达不到降水深度要求时，则可采用二级井点（见右图）。,地下室三级井点降水,3轻型井点管数量及间距计算 （1) 井型判定 涌水量的计算是按水井理论进行的：根据井底是否达到不透水层分为完整井、非完整井；又根据所抽取的地下水层有无压力分为无压井和承压井。,图1-29 水井的分类 （a）无压完整井；（b）无压非完整井（c）承压完整井（d）承压非完整井,（2）涌水量计算 无压完整涌水量,图1-30 环形井点涌水量计算简图 (a)无压完整井；(b)无压非完整井,

9、(m3d),式中 K渗透系数(md)，应由实验测定，表112仅供参考； H含水层厚度(m)； S水位降低值(m)； R抽水影响半径(m)，取： x0环形井点的假想半径(m)： F基坑周围井点管所包围的面积(m2)。,无压非完整井涌水量,(m3d),有效深度H0值 表112,注：表中S为井管内水位降低深度；l为滤管长度。,承压完整井涌水量 承压完整井环形井点涌水量计算公式为 式中 M承压含水层厚度(m)； K、R、x0、S与公式(1-22)相同。 ：,(m3d),(3) 确定井点管数量与井距 单井最大出水量 单井的最大出水量q，主要取决于土的渗透系数、滤管的构造与尺寸，按下式确定： 式中 d滤管

10、直径(m)； l滤管长度(m)； K渗透系数(md)。,(m3d),最少井数 井点管的最少根数nmin，按下式计算： 式中 1.1备用系数，考虑井点管堵塞等因素。其它符号同前。 最大井距 式中 L总管长度(m)；,(根),(m),确定井点管间距时，还应注意以下几点： (a)井距过小时，彼此干扰大，影响出水量，因此井距必须大于15倍管径。 (b)在渗透系数小的土中井距宜小些，否则水位降落时间过长。 (c)靠近河流处，井点宜适当加密。 (d)井距应能与总管上的接头间距相配合。 根据实际采用的井点管间距，最后确定所需的井点管根数。,4轻型井点的施工 埋设井点的程序是：放线定位打井孔埋设井点管安装总管

11、用弯联管将井点管与总管接通安装抽水设备。, 防范井点降水不利影响的措施,井点降水必然会形成降水漏斗，从而导致周围土壤固结并引起地面沉陷，为减少井点降水对周围建筑物及地下管线造成影响，可考虑在井点设置线外45m处设置回灌井点，将井点中抽出水经沉淀后用压力注入回灌井中，形成一道水墙。,设置挡土帷幕也可减少井点降水引起的不利影响。,流砂的防治,在细砂或粉砂土层的基坑开挖时，地下水位以下的土在动水压力的推动下极易失去稳定，随着地下水涌入基坑。称为流砂现象。流砂发生后，土完全丧失承载力，土体边挖边冒，施工条件极端恶化，基坑难以达到设计深度。严重时会引起基坑边坡塌方,临近建筑物出现下沉、 倾斜甚至倒塌。,

12、1.流砂现象,广佛地铁桂城站基坑出现 流砂，地面下沉约1.5m 图为砂包封堵抢险现场,产生流砂现象的原因有内因和外因： 内因：取决于土的性质，当土的孔隙比大、含水量大、粘粒含量少、粉粒多、渗透系数小、排水性能差等均容易产生流砂现象。因此，流砂现象极易发生在细砂、粉砂和亚粘土中，但是否发生流砂现象，还取决于一定的外因条件。,2.产生流砂的原因,流砂-基坑满目狼籍 流砂支挡 强行施工,外因：是地下水在土中渗流所产生的动水压力的大小，动水压力GD为： 式中： I 水力坡度（I=（h1-h2）/L） ； h1h2 水位差； W 水的重度。 当地下水位较高、基坑内排水所形成的水位差较大时，动水压力也愈大，当GD （土的浮重）时，就会推动土壤失去稳定，形成流砂现象。,3. 流砂的防治, 防治原则：“治流砂必先治水”。流砂防治的主要途径一是减小或平衡动水压力；二是截住地下水流；三是改变动水压力的方向。, 防治方法：, 枯水期施工法：枯水期地下水位较低，基坑内外水位差小，动水压力小，就不易产生流砂。 打板桩：将板桩沿基坑打入不透水层或打入坑底面一定深度，可以截住水流或增加渗流长度、改变动水压力方向，从而达到减小动水压力的目的。, 水中挖土：即不排水施工，使坑内外的水压相平衡，不致形成动水压力。如沉井施工，不排水下沉、进