土建项目施工降水技术及应用培训讲义丨

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20～30m设一集水井，排水沟始终比开挖面低0.4～0.5m，集水井比排水沟低0.5～1m，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。⑴轻型井点适用于渗透系数为0.1～50m/d的土层中。降水深度为：单级井点3～6m，多级井点6～12m⑵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8～20m。适用于开挖深度较深、降水深度大于8m，土渗透系数为3～50m/d的砂土或渗透系数为0.1～3m/d的粉砂、淤泥质土、粉质粘土。⑶电渗井点点电渗井点以井点管作负极极，打入的钢筋作正极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⑷管井井点点管井井点由滤水井管、吸吸水管和抽水机组成。管井埋埋设的深度和和距离根据需需降水面积、、深度及渗透透系数确定，，一般间距10～50m，最大埋深可可达10m，管井距基坑坑边缘距离不不小于1.5m(冲击钻成孔)或3m(钻孔法成孔)，适用于降水水深度3～5m、渗透系数为为20～200m/d的基坑中施工工降水。管井井点设备备简单、排水水量大、易于于维护、经济济实用。管井填充滤料料管管井抽排排水PVC简易管井如需降水深度度较大，可采采用深井井点点，适用于降降水深度＞15m、渗透系数为为10～250m/d的基坑。故称称为“深井泵法”。管井井点降水水3、轻型井点降水水由管路系统（（滤管、井点点管、弯联管管及总管）和和抽水设备（（真空泵、离离心泵和水气气分离器）组组成。轻型井井点工作原理理及滤管构造造见图：⑴轻型井点点的设备⑵轻型井井点的平面布布置①单排布置置：当基坑(槽)宽度＜6m、降水深度≯5m时可采用单排排布置。井点点管应布置在在地下水的上游游一侧，两端的的延伸长度不不宜小于坑槽槽的宽度B。②双排布置置：当基坑(槽)宽度＞6m时应采用。③环型或U型布置：当基坑面积较较大时，应采采用环型布置置（考虑施工机械械进出基坑时时宜采用U型布置）。●采用双排排、环型或U型布置时，位位于地下水上上游一排的井井点间距应小小些，下游井井点的间距可可大些。●如采用U形布置，则井井点管不封闭闭的一段应在在地下水的下下游方向。（3）轻型型井点点的设设计及及计算算井点系系统的的设计计应掌掌握施施工现现场地地形图图、水水文地地质勘勘察资资料、、基坑坑的施施工图图设计计等资资料。。设计内内容除除进行行井点点系统统的平平面布布置，，还应应进行行高程布布置和和涌水水量的的计算算，确定定井管数数量及井距，选择择抽水设设备等工作作。3.1轻型井井点的的高程程布置置井点管管埋置置深度度H(不包括括滤管管)，可按按下式式计算算：●如如H值小于于降水水深度度6m时，则则可用用一级级井点点；i———地下水水降落落坡度度；环环状井井点为为1/10，单单排线线状井井点为为1/4；；双排排线状状井点点为1/7；当H值稍大于6m时，如降低低井点管的的埋置面可可满足降水水深度要求求时，仍可可用一级井井点降水；；●在确定定井点管埋埋置深度时时，还应考考虑井点管管露出地面面0.2～0.3m，滤管必须须埋在透水水层内。●当一级级井点达不不到降水深深度要求时时，则可采采用二级井井点（见右右图）。地下室三级级井点降水水3．轻型井点管数量及间间距计算（1)井型判定涌水量的计计算是按水水井理论进进行的：根根据井底是是否达到不不透水层分分为完整井井、非完整整井；又根根据所抽取取的地下水水层有无压压力分为无无压井和承承压井。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）涌水水量计算①无压完整涌涌水量

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(m3／d)式中K——渗透系数(m／d)，应由实验验测定，表表1－12仅供参考；；H——含水层厚度度(m)；S——水位降低值值(m)；R——抽水影响半半径(m)，取：x0——环形井点的的假想半径径(m)：F——基坑周围井井点管所包包围的面积积(m2)。②无压非完整整井涌水量量(m3／d)有效深度H0值表表1－12S’／(S’＋l)0.20.30.50.8H01.3(S’＋l)1.5(S’＋l)1.7(S’＋l)1.85(S’＋l)注：表中S’为井管内水水位降低深深度；l为滤管长度度。③承压完整井井涌水量承压完整井井环形井点点涌水量计计算公式为为式中M——承压含水层层厚度(m)；K、R、x0、S——与公式(1-22)相同。：：(m3／d)(3)确定井点管管数量与井井距①单井最大出出水量单井的最大大出水量q，主要取决决于土的渗渗透系数、、滤管的构构造与尺寸寸，按下式式确定：式中d——滤管直径(m)；l——滤管长度(m)；K——渗透系数(m／d)。(m3／d)②最少井数井点管的最最少根数nmin，按下式计计算：式中1.1——备用系数，，考虑井点点管堵塞等等因素。其其它符号同同前。③最大井距式中L——总管长度(m)；(根)(m)确定井点管管间距时，，还应注意意以下几点点：(a)井距过小时时，彼此干干扰大，影影响出水量量，因此井井距必须大大于15倍管径。(b)在渗透系数数小的土中中井距宜小小些，否则则水位降落落时间过长长。(c)靠近河流处处，井点宜宜适当加密密。(d)井距应能与与总管上的的接头间距距相配合。。根据实际采采用的井点点管间距，，最后确定定所需的井井点管根数数。4．轻型井点点的施工埋设井点的的程序是：：放线定位位→打井孔孔→埋设井井点管→安安装总管→→用弯联管管将井点管管与总管接接通→安装装抽水设备备。

图1—31井点管的埋设(a)冲孔；（b）埋管1一冲管，2一冲嘴；3一胶皮管；4一高压水泵，5一压力表；6一起重吊钩；7一井点管，8一滤管；9一填砂；10一粘土封口

（a）

（b）⑹防范井点点降水不利影影响的措施井点降水必然然会形成降水漏斗，从而导致周周围土壤固结并引引起地面沉陷陷，为减少井点点降水对周围围建筑物及地地下管线造成成影响，可考考虑在井点设设置线外4～5m处设置回灌井点，将井点中抽抽出水经沉淀淀后用压力注注入回灌井中中，形成一道道水墙。设置挡土帷幕也可减少井点点降水引起的的不利影响。。流砂的防治在细砂或粉砂砂土层的基坑坑开挖时，地地下水位以下下的土在动水压力的推动下极易易失去稳定，，随着地下水水涌入基坑。。称为流砂现象。流砂发生后后，土完全丧丧失承载力，土体边挖边冒冒，施工条件极端恶化，基坑难以达到到设计深度。严重时会引引起基坑边坡塌方,临近建筑物出出现下沉、倾斜甚至倒塌塌。1.流砂现象广佛地铁桂城城站基坑出现现流砂，地面下下沉约1.5m图为砂包封堵堵抢险现场产生流砂现象象的原因有内因和外因：内因：取决于土的性性质，当土的的孔隙比大、、含水量大、、粘粒含量少少、粉粒多、、渗透系数小小、排水性能能差等均容易易产生流砂现现象。因此，，流砂现象极极易发生在细砂、粉砂和亚粘土中，但是否发发生流砂现象象，还取决于于一定的外因因条件。2.产生流砂的原流砂-基坑满目狼籍籍流流砂支挡挡强强行施工外因：是地下水在土土中渗流所产产生的动水压力的大大小，动水压力GD为：式中：I——水力坡度（I=（h1-h2）/L）；h1－h2——水位差；γW——水的重度。当地下水位较较高、基坑内内排水所形成成的水位差较较大时，动水水压力也愈大大，当GD≥γ（土的浮重）时，就