水運(yùn)工程施工第三講基坑排水2

1、 在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，當(dāng)基底低于地下水位時(shí)，由于土的含水層被切斷，地下水會(huì)不斷地滲入坑內(nèi)。雨期施工時(shí)，地面水也會(huì)不斷流入坑內(nèi)。如果不采取降水措施，把流入基坑內(nèi)的水及時(shí)排走或把地下水位降低，不僅會(huì)使施工條件惡化，而且地基土被水泡軟后，容易造成邊坡塌方并使地基的承載力下降。另外，當(dāng)基坑下遇有承壓含水層時(shí)，若不降水減壓，則基底可能被沖潰破壞。 因此，為了保證工程質(zhì)量和施工安全，在基坑開(kāi)挖前或開(kāi)挖過(guò)程中，必須采取措施，控制地下水位，使地基土在開(kāi)挖及基礎(chǔ)施工時(shí)保持干燥基坑降水的方法有集水坑降水和井點(diǎn)降水法。 河海大學(xué)河海大學(xué)2010.09普通明溝排水 集水井降水法一般適用于降水深度較小且土層為粗粒土層或滲

2、水量小的粘性土層。當(dāng)基坑開(kāi)挖較深，又采用剛性土壁支護(hù)結(jié)構(gòu)擋土并形成止水帷幕時(shí)，基坑內(nèi)降水也多采用集水井降水法。在井點(diǎn)降水仍有局部區(qū)域降水深度不足時(shí)，也可輔以集水井降水。二、井點(diǎn)降水二、井點(diǎn)降水 開(kāi)挖土質(zhì)不好且地下水位較高的深基坑（槽）時(shí)，應(yīng)采用井點(diǎn)降水的方法，即在基坑開(kāi)挖前，預(yù)先在基坑四周埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管（井），在基坑（槽）開(kāi)挖前和開(kāi)挖過(guò)程中，從管（井）內(nèi)不間斷抽水排出，使其四周地下水位下降而形成水位降落漏斗；漏斗的豎向外緣線(xiàn)稱(chēng)之為水位降落曲線(xiàn)。 當(dāng)各管（井）所形成的水位降落曲線(xiàn)互相銜接時(shí)，大面積的水位即降落至基底以下。這樣，可使所挖的土始終保持干燥狀態(tài)，從根本上防止了流砂的發(fā)生，改善了工

3、作條件；同時(shí)土內(nèi)水分排除后，邊坡可改陡，減少了挖土量。此外，由于水壓力向下作用，可以加速地基土的團(tuán)結(jié)，防止基底隆起，以利于很高工程質(zhì)量。 井點(diǎn)降水方法按其系統(tǒng)的設(shè)置、吸水方法和原理的不同，可以分為輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)、管井井點(diǎn)和深井井點(diǎn)等。各種井點(diǎn)的適用范圍，可根據(jù)土的滲透系數(shù)、降低水位的深度、工程特點(diǎn)及設(shè)備條件等。 各種井點(diǎn)的適用范圍(一）輕型井點(diǎn)降水系統(tǒng)l 輕型井點(diǎn)設(shè)備由管路系統(tǒng)和抽水設(shè)備組成。管路系統(tǒng)包括：濾管、井點(diǎn)管、彎聯(lián)管及總管（見(jiàn)下圖）。 輕型井點(diǎn)設(shè)備輕型井點(diǎn)設(shè)備1 地面；2水泵；3總管；4井點(diǎn)管；5濾管；6降落后的水位；7原地下水位；8基坑底 濾管構(gòu)造 1 鋼管；2管壁上

4、的孔；3塑料管；4細(xì)濾網(wǎng) 5粗濾網(wǎng)；6粗鐵絲保護(hù)網(wǎng)；7井點(diǎn)管；8鑄鐵頭 干式真空泵工作原理1 濾管；2井點(diǎn)管；3彎聯(lián)管；4集水總管；5過(guò)濾室；6水氣分離器；7進(jìn)水管；8副水氣分離器；9放水口；10真空泵；11電動(dòng)機(jī)；12循環(huán)水泵；13離心水泵 輕型井點(diǎn)設(shè)計(jì)輕型井點(diǎn)設(shè)計(jì) 輕型井點(diǎn)設(shè)計(jì)包括： 井點(diǎn)系統(tǒng)的平面布置 井點(diǎn)系統(tǒng)的高程布置 涌水量計(jì)算 確定井點(diǎn)管的數(shù)量 根據(jù)基坑（槽）形狀，輕型井點(diǎn)可采用單排布置、雙排布置、環(huán)形布置，當(dāng)土方施工機(jī)械需進(jìn)出基坑時(shí)，也可采用U形布置。 平面布置：平面布置： 當(dāng)基坑（槽）寬度小于6m，且降水深度不超過(guò)5m時(shí)，一般可用單排井點(diǎn)，布置在地下水的上游一側(cè)，其兩端延伸長(zhǎng)度

5、一般不小于該坑（槽）的寬度為宜；如基坑寬度大于6m或土質(zhì)不良，則宜采用雙排井點(diǎn)。當(dāng)基坑面積較大時(shí)，宜采用環(huán)形井點(diǎn)。為便于挖土機(jī)械和運(yùn)土車(chē)輛出入基坑，環(huán)形井點(diǎn)也可以地下水的下游保留一段不設(shè)井管，而形成不封閉的布置。井管與坑壁距離不宜小于1m，以防止坑壁產(chǎn)生泄漏而影響抽水系統(tǒng)的真空度。井管間距應(yīng)根據(jù)土質(zhì)、降水深度，工程性質(zhì)按計(jì)算或經(jīng)驗(yàn)確定，一般為0.81.6m。靠近河流處與總管四角部位，井管應(yīng)適當(dāng)加密。 a）單排布置；b）雙排布置；c）環(huán)形布置；d）U形布置 井點(diǎn)的平面布置井點(diǎn)的平面布置 高程布置：高程布置： 高程布置即是井點(diǎn)系統(tǒng)的豎向布置，取決于基坑的開(kāi)挖深度，地下水位高度、降水深度等條件。井管

6、的埋設(shè)深度H（不包括濾管）可按下式計(jì)算；hh1+h+iL 涌水量計(jì)算 目前一般是運(yùn)用以達(dá)西定律為基礎(chǔ)的裘布依水井理論求其近似值，其中水井的類(lèi)別不同，反映在計(jì)算公式中的參數(shù)有所差別。水井根據(jù)地下有無(wú)壓力分為無(wú)壓井和承壓井。當(dāng)水井布置在具有潛水自由面的含水層中時(shí)（即地下水面為自由水面），稱(chēng)為無(wú)壓井； 涌水量計(jì)算 當(dāng)水井布置在承壓含水層中時(shí)（含水層中的地下水充滿(mǎn)在兩層不透水層間，含水層中的地下水面具有一定水壓），稱(chēng)為承壓井。另外，根據(jù)井底是否達(dá)到不透水層，可將水井分為完整井和非完整井，達(dá)到者為完整井，否則為非完整井。在實(shí)際工程中，以無(wú)壓非完整井為多見(jiàn)。 rRhHKQlglg364. 122nxxxn

7、RyHKQ,lg1lg364.121220lglg2364. 1xRssHKQ式中 s群井中心水位降低值，s=H-y。實(shí)際工程中的基坑多為矩形，其井點(diǎn)也按矩形布置。為方便計(jì)算，常將矩形面積按等值圓計(jì)算并求出其假想半徑x0 0lglg2364. 1xRssHKQ（2）井管數(shù)量與井距的確定。首先根據(jù)地下水在土中的滲透速度、濾管的構(gòu)造與尺寸，確定單根井管的最大出水量q（m3/d）：365KdldlqqQn1 .1nLD00niixxxnRKQHHyHs,lg1lg364. 1212（3）抽水設(shè)備的選擇。 1）真空泵：干式（往復(fù)式）：排氣量大，在輕型井點(diǎn)降水中采用較多。型號(hào)有W4，W5，W7等，選擇時(shí)

8、，除要求其所產(chǎn)生的真空度滿(mǎn)足規(guī)定外，還要根據(jù)計(jì)算中的井管數(shù)和總管長(zhǎng)度來(lái)選擇相應(yīng)的型號(hào)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，w4型可負(fù)擔(dān)6070根井管，帶動(dòng)總管長(zhǎng)約80；5帶動(dòng)總管長(zhǎng)約100，6約為120。個(gè)別地區(qū)采用W7型時(shí)，總管長(zhǎng)度可大于120m。真空泵的真空度，根據(jù)力學(xué)性能，最大可達(dá)99.8kPa。真空泵在抽水過(guò)程中所需的最低真空度h，根據(jù)降水深度及各項(xiàng)水頭損失，可按下式計(jì)算: hk=10(H+h） （3）抽水設(shè)備的選擇。 1）真空泵：濕式（旋轉(zhuǎn)式）：重量輕、振動(dòng)小、容許水分滲入等優(yōu)點(diǎn)，但排氣量小，宜在粉砂土和新性土中使用。輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的安裝與使輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的安裝與使用用 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的安裝程序是，先排放總管，再埋

9、設(shè)井點(diǎn)管，用彎聯(lián)管將井管與總管聯(lián)接，然后安裝抽水設(shè)備。井管的埋設(shè)一般用水沖法進(jìn)行，如圖所示，分為沖孔、埋管與封口三個(gè)施工過(guò)程。 沖孔沖孔沖孔直徑一般為沖孔直徑一般為300mm300mm，以保證有一定厚度的以保證有一定厚度的砂慮層。砂慮層。沖孔深度比濾管底深沖孔深度比濾管底深0.5m0.5m。 埋管埋管 填砂填砂 粘土封口粘土封口 防止漏氣防止漏氣（二）噴射井點(diǎn)（二）噴射井點(diǎn) 當(dāng)開(kāi)挖的基坑（槽）深度較大，且地下水位較高時(shí)，若布置一層輕型井點(diǎn)則不能滿(mǎn)足降水深度要求，如采用多層輕型井點(diǎn)布置，則在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上又不合理，因此，當(dāng)降水深度超過(guò)6，土層滲透系數(shù)為 0.12.0的弱水層時(shí)，可采用噴射井點(diǎn)，降水深

10、度可達(dá)20。 噴射井點(diǎn)的平面布置：當(dāng)基坑寬度小于10m時(shí)，井點(diǎn)可做單排布置；當(dāng)大于10m時(shí)，可做雙排布置；當(dāng)基坑面積較大時(shí)，宜采用環(huán)形布置見(jiàn)圖，井點(diǎn)間距一般取23m。涌水量計(jì)算與井管的埋設(shè)，與一般輕型井點(diǎn)相同。 （三）電滲井點(diǎn)（三）電滲井點(diǎn) 在深基坑施工中，有時(shí)會(huì)遇到滲透系數(shù)小于0.1m/d的土質(zhì)，這類(lèi)土含水量大，壓縮生高，穩(wěn)定性差。由于土粒間微小孔隙的毛細(xì)管作用，將水保持在孔隙內(nèi)，單靠用真空吸力的降水方法效果已不大，此時(shí)，常用采電滲井點(diǎn)降水。 在飽和黏土中插入兩根電極，通入直流電時(shí)，黏土粒即能沿電力線(xiàn)向陽(yáng)極移動(dòng)，稱(chēng)為電泳；而水分子則向陰極移動(dòng)稱(chēng)為電滲。電滲井點(diǎn)將一般輕型井點(diǎn)或噴射井點(diǎn)的井管作

11、為陰極，并在其內(nèi)側(cè)相距約1.2m處增設(shè)對(duì)應(yīng)的垂直陽(yáng)電極。陽(yáng)極可用鋼筋或其他金屬材料插入，通電后土層中的水分子即能迅速滲至井管周?chē)?，便于抽出排?（四）管井井點(diǎn)與深井井點(diǎn)（四）管井井點(diǎn)與深井井點(diǎn) 在土的滲透系數(shù)（20-200m/d），地下水含量的土層中降水，宜采用管井或深井井點(diǎn)。管井井點(diǎn)就是在基坑四周每隔1050m鉆孔成井，然后放入鋼管或鋼筋混凝土管，其底部設(shè)置一段濾水管，每個(gè)井管用一臺(tái)水泵不斷抽水，以使水位降低 。 深井井點(diǎn)與管井井點(diǎn)基本相同，只是井較深，井內(nèi)用深井泵抽水。深井泵的揚(yáng)程可達(dá)100m，故當(dāng)要求降水深度很大，采用管井井點(diǎn)已不能滿(mǎn)足要求時(shí)，則用深井井點(diǎn)。 沿基坑外圍每隔一定距離（沿基坑外圍每隔