施工排水及基坑降水講解

地下水對基坑的常見影響1、在基坑開挖過程中，基底低于地下水位時，開挖至地下水位以下會切斷含水層使得地下水不斷滲入基坑內(nèi)。2、雨期施工，地面水會流入基坑影響施工。3、地基土被水浸泡易造成邊坡塌方并使地基承載力降低。4、當(dāng)基坑下有承壓水時，如果不降壓基底可能會因為隆起或產(chǎn)生沖潰破壞。1、地表水－雨水、生活用水1）積水，影響施工；2）沖刷邊坡；3）滲入土體，造成土體失穩(wěn)。2、地下水1）滲出地面，影響施工；2）引起土壁坍塌；3）造成土體失穩(wěn)；4）引起流沙。5）引起管涌。施工排水及基坑降水施工排水分為明溝排水法和井點降水法兩種方法。1.明溝排水法（集水井降水））1）定義：在基坑或溝槽開挖時，在坑底設(shè)置集水井，并沿坑底的周圍或中央開挖排水溝，使水在重力作用下流入集水井內(nèi)，然后用水泵抽出坑外。（如圖1-33所示）2）設(shè)置：四周的排水溝及集水井一般應(yīng)設(shè)置在基礎(chǔ)范圍以外，地下水流的上游，基坑面積較大時，可在基礎(chǔ)范圍內(nèi)設(shè)置盲溝。根據(jù)地下水量、基坑平面形狀及水泵能力，集水井每隔20～40m設(shè)置一個；基坑四個角應(yīng)各設(shè)一個。集水井大?。褐睆交?qū)挾纫话銥?.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，并在井底鋪設(shè)碎石濾水層，以免在抽水時將泥砂抽出。排水溝大?。簩挒?.4～0.6m,深為0.4-0.6m,并有一定的坡度(2‰左右)。盲溝：置于基礎(chǔ)底板下，基礎(chǔ)施工完畢后無法看見叫盲溝。盲溝相當(dāng)于看不見的排水溝。盲溝的尺寸同排水溝三字原則：截、疏、抽明溝排水法

優(yōu)點：設(shè)備簡單，施工方便；

缺點：在細砂和粉砂土層，抽水時會帶走細砂，引起流砂。

適用范圍：粗粒土層，滲水量小的粘土層2.井點降水法1）原理：在基坑開挖前，預(yù)先在基坑四周埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管（井），在基坑開挖前和開挖過程中，利用真空原理不斷抽水，使地下水位降低到坑底以下。這樣，可使基坑始終處于干燥狀態(tài)，防止流沙現(xiàn)象，改善施工環(huán)境，加快施工進度。2）作用：（1）防止地下水涌入坑內(nèi)；（2）防止邊坡由于地下水的滲流而引起的塌方；（3）使坑底的土層消除了地下水位差引起的壓力，因此防止了管涌；（4）降水后，降低了深基坑圍護結(jié)構(gòu)的水平荷載；（5）消除了地下水的的滲流，也防止了流砂現(xiàn)象；（6）降低地下水位后，還使土體固結(jié)，增加地基土的承載力。3）、適用范圍：基坑較深，地下水位較高；或涌水量較大、水位差較大；土質(zhì)不好例如粉土、砂土等易產(chǎn)生流砂、邊坡塌方及管涌的土質(zhì)。4）分類（見表4-7）噴射井點降水各類井點的適用范圍輕型井點：輕型井點是沿基坑四周每隔一定距離埋入井點管（直徑38--51MM，長5--7M的鋼管）至蓄水層內(nèi)，利用抽水設(shè)備將地下水從井點管內(nèi)不停抽出，使原有地下水降至坑底以下。在施工過程中要不斷的抽水，直至施工完畢。噴射井點：當(dāng)基坑較深而地下水位又較高時，采用輕型井點要采用多級井點，這樣，會增加基坑挖土兩、延長工期并增加設(shè)備數(shù)量，顯然不經(jīng)濟的。因此，當(dāng)降水深度超過8m時，宜采用噴射井點，降水深度可達8--20m。噴射井點的設(shè)備，主要由噴射井管、高壓水泵和管路系統(tǒng)組成。

各類井點的適用范圍電滲井點：對于滲透系數(shù)很小的土（K小于0.1m/d），因土粒間微小空隙的毛細血管作用，可以采用的方法。電滲井點是井點管作陰極，在其內(nèi)側(cè)相應(yīng)地插入鋼筋或鋼管做陽極，通入直流電后，在電場的作用下，使土中的水流加速向陰極滲透，流向井點管。這種方法耗電多，只在特殊情況下使用。管井井點：管井井點就是沿基坑每隔一定距離設(shè)置一個管井，每個管井單獨用一臺水泵不斷抽水來降低水位。這在地下水量大的情況下比較適用。深井井點：當(dāng)降水超過15m時，在管井井點采用一般的潛水泵和離心泵滿足不了降水的要求，可加大管井深度，改采用深井泵即深井井點來解決。深井井點一般可降低水位30--40m，有的甚至可以達到100m以上小結(jié)簡單介紹下各種方法的適用情況：1、電滲井點，較為貴重，一般性基坑不宜采用，適用于淤泥質(zhì)、粘土。2、輕型井點，可降低水位，價錢較為便宜，但是有效深度不夠，適用于挖深較淺的基坑，布設(shè)在基坑外側(cè)，同時可起到加固土體的效果。粘土層不適用。3、噴射井點，含水量較高的土層，尤其是含沙土層適用，但出水量不大，一般用于輔助降水。4、大口徑井點，也就是常說的管井，適用于滲透系數(shù)較高的土體疏干，加上真空負壓后可用于粉土層、淤泥質(zhì)粘土層。一般來說，粘土層基本就不考慮降水了，打了井點也白搭，還不如做好坑內(nèi)排水溝。對于滲透系數(shù)大的采用井管降水效果比較好。5.輕型井點1）定義：就是在基坑四周將井點管埋入地下水位層以下，然后利用總管將所有的井點管連接起來，構(gòu)成密閉的系統(tǒng)用抽水設(shè)備集中抽出，從而使基坑地下水位下降至坑底。2）設(shè)備：井點管（下端為濾管）、集水總管、彎聯(lián)管及抽水設(shè)備井點管：直徑38～55㎜的鋼管，長6～9m，下端配有濾管和一個錐形鑄鐵塞頭，其構(gòu)造如圖1-19所示。濾管長1.0～1.5m，管壁上鉆有12～18㎜成梅花形排列的濾孔；管壁外包兩層濾網(wǎng)，內(nèi)層為30～50孔/cm2的黃銅絲或尼龍絲布的細濾網(wǎng)，外層為3～10孔/cm2粗濾網(wǎng)，以防泥砂進入井點管。集水總管：直徑75～100㎜的鋼管分節(jié)連接，每節(jié)長4m，其上裝有與井點管聯(lián)接的短接頭，間距為0.8～1.6m?？偣軕?yīng)有2.5‰～5‰坡向泵房的坡度?？偣芘c井點管用900彎頭或塑料管連接。抽水設(shè)備：真空泵設(shè)備

輕型井點降水系統(tǒng)構(gòu)成

總管

井點管

彎連管

真空泵井點降水法3）輕型井點布置輕型井點系統(tǒng)的布置，應(yīng)根據(jù)基坑平面形狀及尺寸、基坑深度、土質(zhì)、地下水位及流向、降水深度要求等確定。（1）平面布置當(dāng)基坑或溝槽寬度小于6m，降水深度不超過5m時，可采用單排井點，將井點管布置在地下水流的上游一側(cè)，兩端延伸長度不小于坑槽寬度（圖1-21）。反之，則應(yīng)采用雙排井點，位于地下水流上游一排井點管的間距應(yīng)小些，下游一排井點管的間距可大些。當(dāng)基坑面積較大時，則采用環(huán)狀井點（圖1-22）。井點管距離基坑壁不應(yīng)小于1.0～1.5m,間距一般為0.8～1.6m井點布置圖（2）平面布置單排井點：基坑寬度小于6m，降水深度不超過6m時，一般采用單排線狀井點，布置在地下水的上游一側(cè)，兩端延伸長度以不小于槽寬為宜（如圖）。雙排線狀井點：基坑寬度大于6m或基坑寬度雖不大于6m，但土質(zhì)不良時。環(huán)形井點：基坑面積較大。（2）高程布置由于井點管的有效長度是有限的（一般不大于6米），而基坑所需的降水深度可能會超過6米。這樣，降水效果可能達不到施工要求（根據(jù)規(guī)范規(guī)定地下水位至基底中心至少0.5米以上基坑方可開挖），因此根據(jù)有關(guān)資料應(yīng)對所需的降水深度進行計算并與井點管的有效長度比較來判斷是否滿足要求。井點管埋置深度H（不包括濾管），可按下式計算（圖1-22）H≥式中：井點管埋設(shè)面至坑底面的距離；降水后的地下水位至基坑中心底面的距離，一般為0.5～1.0m；

水力坡度，環(huán)狀井點為1/10，單排井點為1/4，雙排井點1/7；井點管至基坑中心的水平距離計算結(jié)果H≤5.8米，說明井點管的有效長度能將地下水位降到規(guī)范的要求，即滿足要求。H≥5.8米，說明井點管的有效長度不能將地下水位降到規(guī)范的要求，即不滿足要求。此時，可以采取以下兩種措施：Ⅰ：當(dāng)H值稍大于6m時，降低井點管的埋置面可滿足降水深度要求；Ⅱ：上述方法仍滿足不了要求時可采用二級井點（圖1-23）。但是，采用此方法需要大量開挖土方往往不經(jīng)濟，因此可以考慮其他井點降水方法。（3）輕型井點的計算井點系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容：井點系統(tǒng)的布置，井點的數(shù)量、間距、井點設(shè)備的選擇。①井點系統(tǒng)的涌水量計算井點管的數(shù)量，是根據(jù)其涌水量來計算的。（詳見教材P21）幾個基本概念：無壓井：當(dāng)水井布置在具有潛水自由面的含水層中時。承壓井：布置在承壓含水層中時。完整井：當(dāng)水井底部達到不透水層時非完整井：當(dāng)水井底部未達到不透水層時②確定井管數(shù)量及間距單根井管的出水量：式中：d——濾管直徑（m）；

l——

濾管的長度（m）；

k——

滲透系數(shù)（m/d）。井點管最少數(shù)量：

井點管最大間距：

式中：總管長度（m）；

考慮井點堵塞等因素，井點管備用系數(shù)。求出的管距應(yīng)大于15d，小于2m，并應(yīng)與總管接頭的間距（0.8m、1.2m、1.6m等）相吻合。③抽水設(shè)備選擇一般多采用真空泵井點抽水設(shè)備，型號為V5、V6型其中：V5型總管長度≤100m，井點管數(shù)量為80根；V6型總管長度≤120m，井點管數(shù)量為100根(4)井管的埋設(shè)與使用①安裝程序：按設(shè)計布置方案，先排放總管，然后再用彎聯(lián)管把井點管與總管連接，最后安裝抽水設(shè)備。②井點管的埋設(shè)：用沖水管沖孔，或鉆孔，孔徑一般為300㎜，以保證井管四周有一定厚度的砂濾層，沖孔深度宜比濾管底深0.5m，沖孔孔徑上下一致，砂濾層宜用粗砂，以免堵塞管的網(wǎng)眼。砂濾層灌好后，距地面0.5～1.0m深度內(nèi)，應(yīng)用粘土封口搗實，防止漏氣。③井點管埋設(shè)完畢后，即可接通總管和抽水設(shè)備進行試抽水，檢查無漏氣、漏水現(xiàn)象，出水是否正常。④輕型井點使用時，應(yīng)保證連續(xù)不斷抽水，若時抽時停，漏網(wǎng)易于堵塞；中途停抽，地下水回升，也會引起邊坡塌方等事故。直至基礎(chǔ)施工完，基坑回填為止。⑤抽水過程中觀測防止堵管，正常的出水規(guī)律為“先大后小，先渾后清”；“冬暖夏涼”；“細水長流，水聲清脆”。⑥抽水過程中一定要對周圍建（構(gòu)）筑物進行沉降觀測。3、管井井點用于土的滲透系數(shù)較大（K=20~200m/d）、地下水充沛的土層中。管井井點的濾管

管井井點施工時，先用小型鉆機鉆孔或水沖成孔，插入井點管后，在管四周填入砂濾料，井內(nèi)放入潛水泵。管井的井點管井的四周填入砂濾料4、噴射井點當(dāng)要求降水深度大于6m，土層滲透系數(shù)為0.1~50m/d時可采用，降水深度可達20m。滲透系數(shù)小于0.1m/d的淤泥層較厚的地區(qū)需采用電滲井點5、電滲井點6、井點降水對周圍建筑物的影響及防治措施1）降水的危害當(dāng)在弱透水層和壓縮性大的粘土層中降水時，地下水流失會造成地下水位下降、地基自重應(yīng)力增加、土層壓縮和土粒隨水流失甚至被掏空等現(xiàn)象，會產(chǎn)生較大的地面沉降。另外，由于土層的不均勻性和降水后地下水呈漏斗曲線，四周土層自重應(yīng)力變化不一致導(dǎo)致不均勻沉降。2）可采用的措施：

減緩降水速度，務(wù)使土粒帶出；

在降水區(qū)域和周圍場地之間設(shè)置止水帷幕；回灌井點。3）回灌井點：是防止井點降水損害周圍建筑物的一種經(jīng)濟、簡便、有效的辦法，它能將井點降水對周圍建筑物的影響減少到最小程度。為確保安全和回灌效果，回灌井和降水井的距離不宜小于6m；回灌井宜進入穩(wěn)定水面下1m，且位于滲透性較好的土層中，過濾器的長度應(yīng)大于降水井過濾器的長度。

4、流砂的防止

1.定義：粒徑很小、無塑性的土壤，在動水壓力推動下，極易失去穩(wěn)定，，其抗剪強度為零，并處于懸浮狀態(tài)而隨地下水一起流動涌入坑內(nèi)，這種現(xiàn)象稱為流砂現(xiàn)象。2.流砂現(xiàn)象的危害：土體失去承載力，施工條件惡化；引起塌方，附近建筑物下沉、傾斜；土邊挖邊冒，難以施工；甚至嚴(yán)重者發(fā)生管涌現(xiàn)象。5.產(chǎn)生流砂的原因原因：內(nèi)因和外因1）內(nèi)因：取決于土的性質(zhì)，當(dāng)土的孔隙比大、含水量大、粘粒含量少、粉粒多、滲透系數(shù)小、排水性能差等均產(chǎn)生流砂現(xiàn)象。流砂現(xiàn)象極易發(fā)生在細砂、粉砂和亞粘土中。2）外因：由于地下水的影響，特別是其產(chǎn)生的動水壓力作用方向朝上時。分析如下：4.流砂的防止方法：1）枯水期施工2）打板樁3）水中挖土4）人工降低地下水位5）地下連續(xù)墻法6）拋大石塊，搶速度施工5、井點構(gòu)造與施工5.1

輕型井點

5.1.1輕型井點的構(gòu)造主要設(shè)備：井點管+濾水管+集水總管+連接管+抽水設(shè)備5、井點構(gòu)造與施工

5.1.2輕型井點施工井點管埋設(shè)方法

水沖法：利用高壓水沖開泥土，井管靠自重下沉。沖孔直徑一般為300cm，沖孔深度宜比濾水管底深0.50m。

沖孔達到設(shè)計深度時，須盡快減低水壓。拔起沖管的同時沉入井點管，并在孔壁與管壁之間快速填砂。在距地面以下1.00m(不宜過小)處用粘土填實至地面，以防止漏氣。

鉆孔法：適用于堅硬土層或緊靠建筑物的現(xiàn)場施工條件。

5.1.2輕型井點施工井點管填料的選擇或

D50：填料的粒徑，mm；

d50：濾水管周邊地層的粒徑，mm。5.2

管井井點

5.2.1管井構(gòu)造主要設(shè)備：井管+過濾器+沉淀管+抽水設(shè)備

5.2.2管井設(shè)計管井設(shè)計一般包括以下內(nèi)容：

a)井身結(jié)構(gòu)；

b)井管配置及管材的選用；

c)填礫位置及濾料規(guī)格；

d)封閉位置及材料；

e)

井的附屬設(shè)施。

5.2.3管井施工與竣工驗收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)1鉆進工藝鉆進特點1)降水管井鉆進大多在第四系松散土層中進行，較少在基巖中進行；2)降水管井的深度相對較淺，一般一徑到底，井身結(jié)構(gòu)較為簡單。

5.2.3管井施工與竣工驗收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)1鉆進工藝鉆進質(zhì)量1)井身圓正，直徑不小于設(shè)計井徑保證井管順利下沉，保證過濾層的厚度及濾料的均勻性。2)井身垂直，且頂角傾斜≤1°保證深井泵的順利安裝與安全運行。當(dāng)采用潛水泵抽水時，井斜要求可適當(dāng)降低。

5.2.3管井施工與竣工驗收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)1鉆進工藝鉆進方法

鉆進方法應(yīng)根據(jù)鉆進地層的巖性和鉆進設(shè)備條件等因素進行選擇。以卵石和漂石為主的地層，宜采用沖擊鉆進或潛孔錘鉆進，其他第四系地層宜采用回旋鉆進。鉆進設(shè)備鉆進設(shè)備的選用，應(yīng)根據(jù)最大設(shè)計井徑、井深、鉆進地層的巖性特征及綜合經(jīng)濟指標(biāo)等綜合考慮。

5.2.3管井施工與竣工驗收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

2成井工藝井管安裝

1)井管應(yīng)安裝在井正中，以保證濾料厚度均勻。井管安裝應(yīng)設(shè)置找中器，其數(shù)量根據(jù)井深確定，找中器直徑小于井徑30～50mm；2)井管應(yīng)座落在原狀土層上，不能懸空，避免井管下沉；

3)井管連接應(yīng)圓直、牢固，井管偏斜度≤1°；

4)過濾器位置準(zhǔn)確，位置偏差≤±300mm；5)井管底部應(yīng)封底。

5.2.3管井施工與竣工驗收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

2成井工藝填礫質(zhì)量1)濾料應(yīng)按設(shè)計的規(guī)格進行篩分，不符合規(guī)格的濾料不得超過設(shè)計數(shù)量的15%；2)濾料的磨圓度應(yīng)較好，棱角狀礫石的含量不得過多，嚴(yán)禁以碎石作為濾料；

3)濾料應(yīng)不含泥土和雜物；

4)宜用硅質(zhì)礫石。