土建项目施工降水技术及应用培训讲义丨34页

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，集水井比排水沟

2、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。适用于深度的大面积地下室、箱基的基坑工排水深层明

3、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

4、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。 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

5、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 PVC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

6、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、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

7、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

8、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 (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)：

9、 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112S(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滤管直径(m)； l滤管长度(m)； K渗透系数(md)。 (m3d) 最少井数井点管的

10、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用弯联管将井点管与总管接通安装抽水设备。 图131 井点管的埋设(a) 冲孔；（b）埋管1一冲

11、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） 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

12、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。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