施工排水及基坑降水讲解

地下水对基坑的常见影响1、在基坑开挖过程中，基底低于地下水位时，开挖至地下水位以下会切断含水层使得地下水不断渗入基坑内。2、雨期施工，地面水会流入基坑影响施工。3、地基土被水浸泡易造成边坡塌方并使地基承载力降低。4、当基坑下有承压水时，如果不降压基底可能会因为隆起或产生冲溃破坏。1、地表水－雨水、生活用水1）积水，影响施工；2）冲刷边坡；3）渗入土体，造成土体失稳。2、地下水1）渗出地面，影响施工；2）引起土壁坍塌；3）造成土体失稳；4）引起流沙。5）引起管涌。施工排水及基坑降水施工排水分为明沟排水法和井点降水法两种方法。1.明沟排水法（集水井降水））1）定义：在基坑或沟槽开挖时，在坑底设置集水井，并沿坑底的周围或中央开挖排水沟，使水在重力作用下流入集水井内，然后用水泵抽出坑外。（如图1-33所示）2）设置：四周的排水沟及集水井一般应设置在基础范围以外，地下水流的上游，基坑面积较大时，可在基础范围内设置盲沟。根据地下水量、基坑平面形状及水泵能力，集水井每隔20～40m设置一个；基坑四个角应各设一个。集水井大小：直径或宽度一般为0.6～0.8m,深度低于挖土面0.5～1.0m。集水井井壁用竹、木等加固，并在井底铺设碎石滤水层，以免在抽水时将泥砂抽出。排水沟大小：宽为0.4～0.6m,深为0.4-0.6m,并有一定的坡度(2‰左右)。盲沟：置于基础底板下，基础施工完毕后无法看见叫盲沟。盲沟相当于看不见的排水沟。盲沟的尺寸同排水沟三字原则：截、疏、抽明沟排水法

优点：设备简单，施工方便；

缺点：在细砂和粉砂土层，抽水时会带走细砂，引起流砂。

适用范围：粗粒土层，渗水量小的粘土层2.井点降水法1）原理：在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管（井），在基坑开挖前和开挖过程中，利用真空原理不断抽水，使地下水位降低到坑底以下。这样，可使基坑始终处于干燥状态，防止流沙现象，改善施工环境，加快施工进度。2）作用：（1）防止地下水涌入坑内；（2）防止边坡由于地下水的渗流而引起的塌方；（3）使坑底的土层消除了地下水位差引起的压力，因此防止了管涌；（4）降水后，降低了深基坑围护结构的水平荷载；（5）消除了地下水的的渗流，也防止了流砂现象；（6）降低地下水位后，还使土体固结，增加地基土的承载力。3）、适用范围：基坑较深，地下水位较高；或涌水量较大、水位差较大；土质不好例如粉土、砂土等易产生流砂、边坡塌方及管涌的土质。4）分类（见表4-7）喷射井点降水各类井点的适用范围轻型井点：轻型井点是沿基坑四周每隔一定距离埋入井点管（直径38--51MM，长5--7M的钢管）至蓄水层内，利用抽水设备将地下水从井点管内不停抽出，使原有地下水降至坑底以下。在施工过程中要不断的抽水，直至施工完毕。喷射井点：当基坑较深而地下水位又较高时，采用轻型井点要采用多级井点，这样，会增加基坑挖土两、延长工期并增加设备数量，显然不经济的。因此，当降水深度超过8m时，宜采用喷射井点，降水深度可达8--20m。喷射井点的设备，主要由喷射井管、高压水泵和管路系统组成。

各类井点的适用范围电渗井点：对于渗透系数很小的土（K小于0.1m/d），因土粒间微小空隙的毛细血管作用，可以采用的方法。电渗井点是井点管作阴极，在其内侧相应地插入钢筋或钢管做阳极，通入直流电后，在电场的作用下，使土中的水流加速向阴极渗透，流向井点管。这种方法耗电多，只在特殊情况下使用。管井井点：管井井点就是沿基坑每隔一定距离设置一个管井，每个管井单独用一台水泵不断抽水来降低水位。这在地下水量大的情况下比较适用。深井井点：当降水超过15m时，在管井井点采用一般的潜水泵和离心泵满足不了降水的要求，可加大管井深度，改采用深井泵即深井井点来解决。深井井点一般可降低水位30--40m，有的甚至可以达到100m以上小结简单介绍下各种方法的适用情况：1、电渗井点，较为贵重，一般性基坑不宜采用，适用于淤泥质、粘土。2、轻型井点，可降低水位，价钱较为便宜，但是有效深度不够，适用于挖深较浅的基坑，布设在基坑外侧，同时可起到加固土体的效果。粘土层不适用。3、喷射井点，含水量较高的土层，尤其是含沙土层适用，但出水量不大，一般用于辅助降水。4、大口径井点，也就是常说的管井，适用于渗透系数较高的土体疏干，加上真空负压后可用于粉土层、淤泥质粘土层。一般来说，粘土层基本就不考虑降水了，打了井点也白搭，还不如做好坑内排水沟。对于渗透系数大的采用井管降水效果比较好。5.轻型井点1）定义：就是在基坑四周将井点管埋入地下水位层以下，然后利用总管将所有的井点管连接起来，构成密闭的系统用抽水设备集中抽出，从而使基坑地下水位下降至坑底。2）设备：井点管（下端为滤管）、集水总管、弯联管及抽水设备井点管：直径38～55㎜的钢管，长6～9m，下端配有滤管和一个锥形铸铁塞头，其构造如图1-19所示。滤管长1.0～1.5m，管壁上钻有12～18㎜成梅花形排列的滤孔；管壁外包两层滤网，内层为30～50孔/cm2的黄铜丝或尼龙丝布的细滤网，外层为3～10孔/cm2粗滤网，以防泥砂进入井点管。集水总管：直径75～100㎜的钢管分节连接，每节长4m，其上装有与井点管联接的短接头，间距为0.8～1.6m。总管应有2.5‰～5‰坡向泵房的坡度。总管与井点管用900弯头或塑料管连接。抽水设备：真空泵设备

轻型井点降水系统构成

总管

井点管

弯连管

真空泵井点降水法3）轻型井点布置轻型井点系统的布置，应根据基坑平面形状及尺寸、基坑深度、土质、地下水位及流向、降水深度要求等确定。（1）平面布置当基坑或沟槽宽度小于6m，降水深度不超过5m时，可采用单排井点，将井点管布置在地下水流的上游一侧，两端延伸长度不小于坑槽宽度（图1-21）。反之，则应采用双排井点，位于地下水流上游一排井点管的间距应小些，下游一排井点管的间距可大些。当基坑面积较大时，则采用环状井点（图1-22）。井点管距离基坑壁不应小于1.0～1.5m,间距一般为0.8～1.6m井点布置图（2）平面布置单排井点：基坑宽度小于6m，降水深度不超过6m时，一般采用单排线状井点，布置在地下水的上游一侧，两端延伸长度以不小于槽宽为宜（如图）。双排线状井点：基坑宽度大于6m或基坑宽度虽不大于6m，但土质不良时。环形井点：基坑面积较大。（2）高程布置由于井点管的有效长度是有限的（一般不大于6米），而基坑所需的降水深度可能会超过6米。这样，降水效果可能达不到施工要求（根据规范规定地下水位至基底中心至少0.5米以上基坑方可开挖），因此根据有关资料应对所需的降水深度进行计算并与井点管的有效长度比较来判断是否满足要求。井点管埋置深度H（不包括滤管），可按下式计算（图1-22）H≥式中：井点管埋设面至坑底面的距离；降水后的地下水位至基坑中心底面的距离，一般为0.5～1.0m；

水力坡度，环状井点为1/10，单排井点为1/4，双排井点1/7；井点管至基坑中心的水平距离计算结果H≤5.8米，说明井点管的有效长度能将地下水位降到规范的要求，即满足要求。H≥5.8米，说明井点管的有效长度不能将地下水位降到规范的要求，即不满足要求。此时，可以采取以下两种措施：Ⅰ：当H值稍大于6m时，降低井点管的埋置面可满足降水深度要求；Ⅱ：上述方法仍满足不了要求时可采用二级井点（图1-23）。但是，采用此方法需要大量开挖土方往往不经济，因此可以考虑其他井点降水方法。（3）轻型井点的计算井点系统的设计内容：井点系统的布置，井点的数量、间距、井点设备的选择。①井点系统的涌水量计算井点管的数量，是根据其涌水量来计算的。（详见教材P21）几个基本概念：无压井：当水井布置在具有潜水自由面的含水层中时。承压井：布置在承压含水层中时。完整井：当水井底部达到不透水层时非完整井：当水井底部未达到不透水层时②确定井管数量及间距单根井管的出水量：式中：d——滤管直径（m）；

l——

滤管的长度（m）；

k——

渗透系数（m/d）。井点管最少数量：

井点管最大间距：

式中：总管长度（m）；

考虑井点堵塞等因素，井点管备用系数。求出的管距应大于15d，小于2m，并应与总管接头的间距（0.8m、1.2m、1.6m等）相吻合。③抽水设备选择一般多采用真空泵井点抽水设备，型号为V5、V6型其中：V5型总管长度≤100m，井点管数量为80根；V6型总管长度≤120m，井点管数量为100根(4)井管的埋设与使用①安装程序：按设计布置方案，先排放总管，然后再用弯联管把井点管与总管连接，最后安装抽水设备。②井点管的埋设：用冲水管冲孔，或钻孔，孔径一般为300㎜，以保证井管四周有一定厚度的砂滤层，冲孔深度宜比滤管底深0.5m，冲孔孔径上下一致，砂滤层宜用粗砂，以免堵塞管的网眼。砂滤层灌好后，距地面0.5～1.0m深度内，应用粘土封口捣实，防止漏气。③井点管埋设完毕后，即可接通总管和抽水设备进行试抽水，检查无漏气、漏水现象，出水是否正常。④轻型井点使用时，应保证连续不断抽水，若时抽时停，漏网易于堵塞；中途停抽，地下水回升，也会引起边坡塌方等事故。直至基础施工完，基坑回填为止。⑤抽水过程中观测防止堵管，正常的出水规律为“先大后小，先浑后清”；“冬暖夏凉”；“细水长流，水声清脆”。⑥抽水过程中一定要对周围建（构）筑物进行沉降观测。3、管井井点用于土的渗透系数较大（K=20~200m/d）、地下水充沛的土层中。管井井点的滤管

管井井点施工时，先用小型钻机钻孔或水冲成孔，插入井点管后，在管四周填入砂滤料，井内放入潜水泵。管井的井点管井的四周填入砂滤料4、喷射井点当要求降水深度大于6m，土层渗透系数为0.1~50m/d时可采用，降水深度可达20m。渗透系数小于0.1m/d的淤泥层较厚的地区需采用电渗井点5、电渗井点6、井点降水对周围建筑物的影响及防治措施1）降水的危害当在弱透水层和压缩性大的粘土层中降水时，地下水流失会造成地下水位下降、地基自重应力增加、土层压缩和土粒随水流失甚至被掏空等现象，会产生较大的地面沉降。另外，由于土层的不均匀性和降水后地下水呈漏斗曲线，四周土层自重应力变化不一致导致不均匀沉降。2）可采用的措施：

减缓降水速度，务使土粒带出；

在降水区域和周围场地之间设置止水帷幕；回灌井点。3）回灌井点：是防止井点降水损害周围建筑物的一种经济、简便、有效的办法，它能将井点降水对周围建筑物的影响减少到最小程度。为确保安全和回灌效果，回灌井和降水井的距离不宜小于6m；回灌井宜进入稳定水面下1m，且位于渗透性较好的土层中，过滤器的长度应大于降水井过滤器的长度。

4、流砂的防止

1.定义：粒径很小、无塑性的土壤，在动水压力推动下，极易失去稳定，，其抗剪强度为零，并处于悬浮状态而随地下水一起流动涌入坑内，这种现象称为流砂现象。2.流砂现象的危害：土体失去承载力，施工条件恶化；引起塌方，附近建筑物下沉、倾斜；土边挖边冒，难以施工；甚至严重者发生管涌现象。5.产生流砂的原因原因：内因和外因1）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、排水性能差等均产生流砂现象。流砂现象极易发生在细砂、粉砂和亚粘土中。2）外因：由于地下水的影响，特别是其产生的动水压力作用方向朝上时。分析如下：4.流砂的防止方法：1）枯水期施工2）打板桩3）水中挖土4）人工降低地下水位5）地下连续墙法6）抛大石块，抢速度施工5、井点构造与施工5.1

轻型井点

5.1.1轻型井点的构造主要设备：井点管+滤水管+集水总管+连接管+抽水设备5、井点构造与施工

5.1.2轻型井点施工井点管埋设方法

水冲法：利用高压水冲开泥土，井管靠自重下沉。冲孔直径一般为300cm，冲孔深度宜比滤水管底深0.50m。

冲孔达到设计深度时，须尽快减低水压。拔起冲管的同时沉入井点管，并在孔壁与管壁之间快速填砂。在距地面以下1.00m(不宜过小)处用粘土填实至地面，以防止漏气。

钻孔法：适用于坚硬土层或紧靠建筑物的现场施工条件。

5.1.2轻型井点施工井点管填料的选择或

D50：填料的粒径，mm；

d50：滤水管周边地层的粒径，mm。5.2

管井井点

5.2.1管井构造主要设备：井管+过滤器+沉淀管+抽水设备

5.2.2管井设计管井设计一般包括以下内容：

a)井身结构；

b)井管配置及管材的选用；

c)填砾位置及滤料规格；

d)封闭位置及材料；

e)

井的附属设施。

5.2.3管井施工与竣工验收质量标准1钻进工艺钻进特点1)降水管井钻进大多在第四系松散土层中进行，较少在基岩中进行；2)降水管井的深度相对较浅，一般一径到底，井身结构较为简单。

5.2.3管井施工与竣工验收质量标准1钻进工艺钻进质量1)井身圆正，直径不小于设计井径保证井管顺利下沉，保证过滤层的厚度及滤料的均匀性。2)井身垂直，且顶角倾斜≤1°保证深井泵的顺利安装与安全运行。当采用潜水泵抽水时，井斜要求可适当降低。

5.2.3管井施工与竣工验收质量标准1钻进工艺钻进方法

钻进方法应根据钻进地层的岩性和钻进设备条件等因素进行选择。以卵石和漂石为主的地层，宜采用冲击钻进或潜孔锤钻进，其他第四系地层宜采用回旋钻进。钻进设备钻进设备的选用，应根据最大设计井径、井深、钻进地层的岩性特征及综合经济指标等综合考虑。

5.2.3管井施工与竣工验收质量标准

2成井工艺井管安装

1)井管应安装在井正中，以保证滤料厚度均匀。井管安装应设置找中器，其数量根据井深确定，找中器直径小于井径30～50mm；2)井管应座落在原状土层上，不能悬空，避免井管下沉；

3)井管连接应圆直、牢固，井管偏斜度≤1°；

4)过滤器位置准确，位置偏差≤±300mm；5)井管底部应封底。

5.2.3管井施工与竣工验收质量标准

2成井工艺填砾质量1)滤料应按设计的规格进行筛分，不符合规格的滤料不得超过设计数量的15%；2)滤料的磨圆度应较好，棱角状砾石的含量不得过多，严禁以碎石作为滤料；

3)滤料应不含泥土和杂物；

4)宜用硅质砾石。