智能建造施工技术 课件 项目2 土方工程任务3：地下降水

模块二地基基础工程施工项目２：土方工程——任务3：地下降水2023一地下降水方法二轻型井点降水设计三轻型井点降水施工四其他井点降水施工疑问1：为什么降雨的时候，山体容易出现滑坡现象？疑问2：被浸泡过的土体、半湿状的土体和干土体三者哪个更容易揉捏变形？基坑降水概念基坑降水是指在开挖基坑时,地下水位高于开挖底面,地下水会不断渗入坑内，为保证基坑能在干燥条件下施工,防止边坡失稳、基础流砂、坑底隆起、坑底管涌和地基承载力下降而做的降水工作。

地下降水方法

一1.地下降水分类井点降水集水井降水集水井降水施工方法是在基坑或沟槽开挖时，在坑底设置集水井，沿坑底的周围或中央开挖排水沟，使水由排水沟流入集水井内，然后用水泵抽出坑外。井点降水是在基坑开挖前，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，不断抽出地下水，使地下水位降低至坑底以下。1-排水沟；2-集水井；3-水泵；4-基础边线；5-原地下水位线；6-降低后地下水位线1-地面；2-水泵；3-总管；4-井点管；5-滤管；6-降落后的水位；7-原地下水水位；8-基坑底2.集水井降水排水沟及集水井布置(1)布置在距拟建建筑物基础边净距0.4m以外，排水沟离开坡脚不小于0.3m，在基坑四角或每隔30~40m设置1个集水井(坑)；(2)集水井(坑)排水沟底面应比挖土面低0.3~0.4m，比沟底低0.5m；(3)沟、井截面根据排量确定；1-排水沟；2-集水井；3-水泵；4-基础边线；5-原地下水位线；6-降低后地下水位线(4)基础较深或地下水位较高时，应分层明排或导排法。3.排水设备的选用

—为安全系数，一般取2；

—基坑涌水量(m/d)；

—包括扬水、吸水及各种阻力造成的水头损失在内的总高度(m)；

—水泵功率，0.4~0.5；—动力机械效率，0.78~0.85排水所用机具主要为离心泵、潜水泵和泥浆泵。选用水泵类型时，一般取水泵排水量为基坑涌水量的1.5~2.0倍。排水所需水泵功率按下式计算：3.井点降水——井点降水分类轻型井点电渗井点利用电渗现象能有效地把细粒土中的水抽吸排出，适用于渗透系数很小的细颗粒土管井井点排水量大、排水效果好、设备简单、易于维护喷射井点降低水位深度大，适用的土层渗透系数与轻型井点相同施工简单、安全、经济，特别适用于基坑面积不大，降低水位不深的场合井点类型主要包括轻型井点、喷射井点、电渗井点和管井井点。井点类型主要包括轻型井点、喷射井点、电渗井点和管井井点，一般根据土的渗透系数、降水深度、设备条件及经济性选用，见下表。4.井点降水表

1井点降水适用范围项次井点类别土层渗透系数(m/d)降低水位深度(m)适用土质1单层轻型井点0.1～503～6黏质粉土、砂质粉土、粉砂、含薄层粉砂的粉质黏土2多层轻型井点0.1～506～12黏质粉土、砂质粉土、粉砂、含薄层粉砂的粉质黏土3喷射井点0.1～28～20黏质粉土、砂质粉土、粉砂、含薄层粉砂的粉质黏土4电渗井点<0.15～6黏土、粉质黏土5管井井点20～200根据选用的水泵而定黏质粉土、粉砂、含薄层粉砂的粉质黏土、各类砂土、砾砂6深井井点10～250>15黏质粉土、粉砂、含薄层粉砂的粉质黏土、各类砂土、砾砂4.1、轻型井点降水轻型井点降水是沿基坑四周以一定间距埋入直径较小的井点管至地下蓄水层内，井点管上端通过弯联管与集水总管相连，利用抽水设备将地下水通过井点管不断抽出，使原有地下水位降至基底以下。轻型井点降水基本原理1-地面；2-水泵；3-总管；4-井点管；5-滤管；6-降落后的水位；7-原地下水水位；8-基坑底

轻型井点设备由管路系统和抽水设备等组成。管路系统由滤管、井点管、弯联管和总管组成，抽水设备常用的是真空泵设备和射流泵设备。滤管为进水设备，其构造是否合理对抽水设备影响很大。轻型井点降水设计

二1.降水井布置——平面布置根据基坑形状，轻型井点可采用单排布置、双排布置、环形布置以及U型布置。轻型井点平面布置(c)环形布置(b)双排布置（a）单排布置

(d)U型布置1.降水井布置——高程布置

高程布置就是确定井点管埋深，即滤管上口至总管埋设面的距离主要考虑降低后的水位应控制在基坑底面标高以下，保证坑底干燥。轻型井点高程布置(b)双排布置（a）单排布置

井点管埋深(不包括滤管)：式中：—井点管埋深；—总管埋设面至基底

的距离(m)；—基底至降低后的地下水水位线的距离(m)，一般取0.5~1.0m；—水力坡度，对单排井点取1/4，对环形井点取1/10；—井点管至基坑中心的水平距离，当井点管为单排布置时，L为井点管至对边坡角的水平距离(m)。2.涌水量计算——降水井的类型降水井的类型按照滤管与不透水层的关系分为：完整井和非完整井，完整井即为井底到达含水层下面的不透水层顶面的井，否则称为非完整井。按照是否承压水层将降水井分为承压井和无压井。地下水垂直分布及水井分类1-承压完整井；2-承压非完整井；3-无压完整井；4-无压非完整井2.涌水量计算——潜水完整井基坑涌水量计算

根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)的规定，群井按大井简化时，均质含水层潜水完整井的基坑降水总涌水量可按下列公式计算：均质含水层潜水完整井简化的基坑涌水量计算简图—基坑降水的总涌水量；—渗透系数(m/d)；—基坑水位降深(m)；—降水影响半径(m)，应按现场抽水试验确定；—沿基坑周边均匀布置的降水井群所围面积等效圆的半径式中：2.涌水量计算——井点管数量和井点间距计算井点管数量计算，按下式计算：—基坑降水的总涌水量；—设计单井出水量；式中：井点管间距根据布置的井点总管长度及井点管数量按下式计算：式中：L为总管长度(m)。轻型井点出水量可按36~60(m3/d)确定。当无经验数据时，设计单井出水量也可按经验公式确定：—渗透系数(m/d)；—过滤器进水部分长度(m)；式中：—为过滤半径；轻型井点降水施工三1.施工准备技术准备材料准备(1)井点管及设备已购置，材料已备齐，并已加工和配套完成；(2)填孔用的粗砂、碎石、封口黏土已准备。作业条件准备(1)地质勘探资料齐全；(2)基础施工图纸齐全；(3)已编制施工组织设计；(4)现场三通一平工作已完成，并设置排水沟。施工机械(1)井点降水设备。离心泵、真空泵、供电电源、备用发电机等；(2)施工设备。包括冲孔机械、撬棍、手推车等。(1)编制降水施工组织设计或降水专项施工方案；

(2)进行技术交底。施工准备包括技术准备、施工机械、材料准备和作业条件准备。3.操作要点1、排放总管——按设计要求挖设总管沟槽，安装总管。2、埋设井点管——井点管的埋设一般用水冲法进行，并分为冲孔与埋管两个过程。井点管埋设布置冲孔埋管1-冲管；2-冲嘴；3-胶管；4-高压水泵；5-压力表；6-起重机吊钩；7-井点管；8-滤管；9-填砂；10-黏土封口3.操作要点3、地面抽水系统安装——用弯联管将井点管与总管接通，将集水总管与抽水设备相连接，接通电源，即可进行试抽水，以检查有无漏气现象。4、试抽验收——井点系统安装完毕，应及时进行试抽水，核验水位降深、抽水量管路连接质量、井点出水和水泵真空度等情况。试抽后如无异常，即可组织现场验收。当发现出水浑浊时，应查明原因及时处理，严禁长期抽吸浑水，验收合格后应观测静止水位高程作为起算水位降深的依据。5、井点运行——井点运行后要求连续工作，应准备双电源以保证连续抽水，并检查井点系统运行情况。如通过检查发现井点管淤塞太多，严重影响降水效果时，应逐个用高压水反冲洗井点管或拔除重新埋设。6、井点拆除(1)井点拆除。地下结构物竣工并将基坑进行回填士后，方可拆除井点系统。多借助于倒链、起重机等拔出井点，起拔时吊钩应保持在井管的延长线上顺势进行，以免将井管强行拉断。所留孔洞用砂或土填塞。(2)井点管保养。井点管在工地指定的场所冲洗、油漆保养，堆放整齐以备再用。实例分析任务1：轻型井点降水设计1、工程条件某工程开挖一矩形基坑，基坑底宽为12m，长为16m，基坑深为4.5m，挖土边坡坡度为1：0.5。经地质勘探，天然地面以下为1.0m厚的黏土层，其下有8m厚的中砂，渗透系数K=12m/d。再向下，即离天然地面9m以下不透水的黏土层。地下水水位在地面以下1.5m。若采用轻型井点降低地下水水位，试进行井点系统设计。实例分析2、井点系统布置依据工程地质、水文地质勘察资料以及基坑的施工设计文件，为使总管接近地下水水位且不影响地面交通，考虑到天然地面以下1.0m内的土质为有内聚力的黏土层，将总管埋设在地面下0.5m处，即先挖0.5m的沟槽，然后在槽底铺设总管。此时基坑上口平面尺寸A×B为

依据基坑尺寸，井点系统布置成环状，但为使反铲挖土机和运土车辆有开行路线，在地下水的下游方向一般布置成端部开口(本例开口7m)，另考虑总管距离基坑边缘1.0m，则总管长度为基坑长边上布置的井点管至基坑中心的水平距离为基坑中心要求降水深度为采用一级轻型井点，井点管的埋设深度H(不包括滤管)按下式计算：

所用井点管长为6.0m，直径为51mm，滤管长度为1.0m。井点管露出地面0.2m，以便与总管连接。埋入土中5.8m(不包括滤管)，大于5.4m。此时基坑中心实际降水深度应修正为井点管及滤管总长为6.0+1.0=7.0(m)，滤管底部距不透水层为故可按无压非完整井环状井点系统计算。实例分析3、涌水量计算基坑中心实际降水深度井点管中水位降落值有效含水深度H0查表获得，由则实际含水层厚度，由于，取抽水影响半径R按下式计算由于，故矩形基坑环状井点系统的假想圆半径按下式计算：将以上各值代人式(1.6)，得实例分析4、确定井点管数量及井点管间距单根井点管的最大出水量按下式计算：井点管数量为，取41根。井点管最大间距：因为实际采用的井点管间距D应当与总管上接头尺寸相适应，故取井距为1.6m，则井点管数量应为取46根。在基坑四角处的井点管应加密，如考虑每个角加2根管，最后实际采用46+8=54(根)，布置图见下图。实例分析5、选择抽水设备抽水设备所带动的总管长度为80m，可选用W5型千式真空泵一套，水泵所需流量：水泵吸水扬程：根据Q及Hs查表可得，选用3B33型离心泵。实际施工选用2台，1台备用。其他井点降水施工四1.喷射井点降水施工喷射井点降水的工艺流程为：设置泵房，安装进排水总管水冲法或钻孔法成井安装喷射井点管、填滤料接通过水、排水总管，与高压水泵或空气压缩机接通各井点管外管与排水管接通，通到循环水箱启动高压水泵或空气压缩机抽水离心泵排除循环水箱中多余水观测地下水位1.喷射井点降水施工喷射井点降水的施工要点：要点2要点3井点管与孔壁之间填灌滤料(粗砂)。孔口到填灌滤料之间用黏土封填，封填高度为0.5~1.0mm。每套喷射井点的井点数不宜超过30根。井点使用时，水泵的启动泵压不宜大于0.3MPa。正常工作水压为0.25P0(扬水高度)。要点1井点管的外管直径宜为73~108mm，内管直径宜为50~73mm，滤管直径为89~127mm。井孔直径不宜大于400mm，孔深应比滤管底深1m以上。要点4每根喷射井点管埋设完毕，必须及时进行单井试抽，排出的浑浊水不得回人循环管路系统，试抽时间要持续到水由浑浊变清为止。喷射井点系统安装完毕，亦需进行试抽，不应有漏气或翻砂冒水现象。2.管井降水施工

管井井点是沿基坑每隔一定距离设置一个管井，或在坑内降水时每隔一定距离设置一个管井，每个管单独用一台水泵不断抽取管井内的水来降低地下水位。2.管井降水施工管井降水的工艺流程为：准备工作钻机进场定位安装成孔后冲孔换浆下井管稀释泥浆洗井合理安排排水管路及电缆电路试抽水正式抽水开孔下护口管钻进填砂止水封孔试抽水位与流量记录2.管井降水施工——井点定位1、根据降水设计方案提供的井位图、地下管线分布图及甲方提供的坐标控制点，施放降水井井位，正常情况下井位偏差不宜大于0.5m。井位应设立显著标志，必要时用钢纤打入地面以下300mm，并灌石灰粉作标记。定井位后应挖探坑以查明井位处有无地下管线、地下障碍物，挖探坑的平面尺寸应和钻孔钢护筒相近(稍大一点)，深度必须以挖（或钎探）到地层原状土为准。2、常用工具：水准仪、全站仪2.管井降水施工——挖泥浆池及深坑(l)布置原则：泥浆池布置在施工面内。(2)尺

寸：每个施工面内设置一个泥浆池循环系统(泥浆池包括造浆池、沉淀池及净化处理系统)。截面尺寸统一为50m*3m*1.5m。2.管井降水施工——钻孔1.埋设护筒：为避免钻进过程中循环水流将孔口回填土冲塌，钻孔前必须埋设钢护筒。护筒外径1.0m，深度视地层情况而定。在护筒上口设进水口，并用粘土将护筒外侧填实。护筒必须安放平整，护筒中心即为降水井中心点。2.桩机就位：桩机就位时需用水准仪找平，做到稳固、周正、水平，以保证钻进过程中的钻机稳定。起落钻塔必须平稳、准确。钻机就位偏差应小于20mm，钻塔垂直度偏差应小于1%。不埋设护筒可以直接钻孔吗？2.管井降水施工——钻孔钻孔过程中要随时观察冲洗液的流损变化，水的补充要随冲洗液的流损情况及时调整，一般应保持冲洗液面不低于井口下1米，当钻遇卵石层，冲洗液大量流失时，应加大补水量，必要时应投入适量的泥土形成一定粘度的泥浆以控制冲洗液漏失，防止塌孔事故。钻进中发现塌孔、斜孔时应及时处理。缩孔时应经常提动钻具修扩孔壁，每次冲击时间不宜过长，防止卡钻。用反循环钻机向下钻孔，钻至要求深度。当遇有隔水粘土层时，为了防止冲击成孔时在孔壁形成泥皮，影响水井出水量，在成孔后要进行二次扩孔，扩孔直径比设计直径大50－100mm。思考：泥浆在钻进过程中有什么作用，可以用清水钻进吗？可以用黏质粉土、砂质粉土、粉砂来造浆吗？2.管井降水施工——下井管1.检查井管有无残缺、断裂及弯曲情况。下管前应检查井管是否已按设计要求包缠尼龙纱网；无砂水泥管接口处要用塑料布包严，钢筋滤水管上下段焊接时，钢管或袖头连接处要打坡口，以保证井管的垂直度并焊接严实。2.将底层管堵与第一节井管接口接上。3.将提升用钢丝绳一头固定在井字架上，另一头套住管堵凹槽稳定后下降。4.使井管居于井孔正中，避免倾斜，并固定。5.下降第二节井管时，注意连接的接口，动作要轻缓。6.井管安放应力求垂直并位于井孔中间；管顶部比自然地面高300mm左右。井管过滤部分应放置在含水层适当的范围内。1—滤水井管;2—14mm钢筋焊接骨架;3—14mm×30mm铁环@250mm;4-10号铁丝垫筋@250mm焊于管骨架上，外包孔眼1~2mm铁丝网;5—沉砂管;6—木塞;7—吸水管;8—100~200mm钢管;9—钻孔;10—夯填黏土;11—填充砂砾，12—抽水设备2.管井降水施工——填滤料安装完井管后，在无砂滤水井管外侧与井壁之间填砾料(滤料)。1.碎石应缓慢填入，防止冲歪井管，一次不可填入过多，粒径为2～5mm，含泥量＜5%。2.井管下入后，及时在井管与土壁间填充碎石填料。不得用装载机直接填料，应用铁锹下料，以防分层不均匀和冲击井管，填料要一次连续完成。3.接近井口1.50m处，用粘土封严，以防地面水、雨水流入。2.管井降水施工——洗井冲击成孔的降水井一般都采用泥浆钻进，洗井应在下管填砾后8小时内进行，以免时间过长，影响降水效果。将空压机空气管及喷嘴放进井内，先洗上面井壁，然后逐渐将水管下入井底。工作压力不小于0.7mpa，排风量大于6m³/min。2.管井降水施工——抽水1.制定排水方案：排水施工原则（1）利用城市排水系统排水（2）排水方式：施工排水方式采用集水管分散收集，根据排放线路的排量，以分散排除的方式，做到各点排水畅通，确保土建施工安全。（3）排水参数的选定（4）对排放井的加固维修与清淤（5）排放口的选定。2.排水管线及电缆敷设施工：潜水泵在安装前，应对水泵本身和控制系统作一次全面细致的检查。检验电动机的旋转方向，各部位螺栓是否拧紧，润滑油是否加足，电缆接头的封口有无松动，电缆线有无破坏折断等情况。主电源线路沿深井排水管路设置。安装完毕应进行试抽水，满足要求后始转入正常工作。3.试抽水：观察抽水是否正常4.正式抽水:基坑降水停止时间没有规范要求，主要是设计考虑基础的抗浮能力、后浇带的施工情况，一般设计会给出停止降水的时间或达到什么部位可以停止降水（一般有基础完成、基础上部回填土完成、上部主体结构完成多少后停止降水）。2.管井降水施工——封井降水工程结束后：填碎石，浇注C20厚1000mm砼封堵井口。问题抢答环节：1、降水应该分___次进行，各次降深间的差值宜相等，降深达到最大降水深后的连续时间不少于___小时。2、在抽水过程中，特别是________时，应检查有无_____，可通过___________________是否潮湿等方法进行检查。如“死井”数量超过10%，则严重影响降水效果，应及时采取措施，采用________处理。

3、达到什么条件情况下，可以停止降水。开始抽水32基础完成且具有抗浮能力、基础上部回填土完成、上部主体结构完成后方可停止降水淤堵管内水流声、管子表面高压水反复冲洗实训任务任务2：完成管井的施工作业（3分钟）（1）完成到抽降水试验前的主体施工作业（2）截屏作为任务完成的凭证（3）关注文字部分知识内容描述，实训结束后进行问题抢答。

知识拓展——回灌井点法轻型井点降水有许多优点在基础施工中广泛应用，且影响范围较大，影响半径可达百米甚至数百米，同时会导致周围土壤固结而引起地面沉陷。因此，当基坑外地下水位降幅较大、基坑周围存在需要保护的建(构)筑物或地下管线时宜采用回灌井点法。回灌井点是在降水井点与要保护的已有建(构)筑物之间打一排井点，在井点降水的同时，向土层中灌入足够数量的水，形成一道隔水帷幕，使井点降水的影响半径不超过回灌井点的范围，从而阻止回灌井点外侧的建(构)筑物下的地下水流失。为了防止降水和回灌两井相通，回灌井点与降水井点之间应保持一定的距离，一般不宜小于6m，否则基坑内水位无法下降，失去降水的作用。回灌井点的深度一般应