全國施工降水技術(shù)及應(yīng)用

施工降水技術(shù)與應(yīng)用主講：劉業(yè)紅俄羅斯PE項目部土建施工部部門培訓施工排水

基坑開挖時，流入坑內(nèi)的地下水和地表水如不及時排除，會使施工條件惡化、造成土壁塌方，亦會降低地基的承載力。一、明排水法一般采用截、疏、抽的方法。

截：在現(xiàn)場周圍設(shè)臨時或永久性排水溝、防洪溝或擋水堤，以攔截雨水、潛水流入施工區(qū)域；

疏：在施工范圍內(nèi)設(shè)置縱橫排水溝，疏通、排干場內(nèi)地表積水；

抽：在低洼地段設(shè)置集水、排水設(shè)施，然后用抽水機抽走。施工排水可分為明排水法和人工降低地下水位法兩種。1.明溝與集水井排水在基坑的一側(cè)或四周設(shè)置排水明溝，在四角或每隔20～30m設(shè)一集水井，排水溝始終比開挖面低0.4～0.5m，集水井比排水溝低0.5～1m，在集水井內(nèi)設(shè)水泵將水抽排出基坑。適用于土質(zhì)情況較好、地下水量不大的基坑排水普通明溝與集水井排水法2.分層明溝排水

當基坑開挖土層由多種土層組成，中部夾有透水性強的砂類土時，為防止上層地下水沖刷基坑下部邊坡，宜在基坑邊坡上分層設(shè)置明溝及相應(yīng)的集水井。適用于深度較大、地下水位較高、上部有透水性強的土層的基坑排水分層明溝排水法3.深層明溝排水

當?shù)叵禄酉噙B，土層滲水量和排水面積大，為減少大量設(shè)置排水溝的復雜性，可在基坑內(nèi)的深基礎(chǔ)或合適部位設(shè)置一條縱、長、深的主溝，其余部位設(shè)置

邊溝或支溝與主溝連通，通過基礎(chǔ)部位用碎石或砂子作盲溝。適用于深度的大面積地下室、箱基的基坑工排水深層明溝排水法二、施工降水

在含水豐富的土層中開挖大面積基坑時，明溝排水法難以排干大量的地下涌水，當遇粉細砂層時，還會出現(xiàn)嚴重的翻漿、冒泥、涌砂現(xiàn)象，不僅基坑無法挖深，還可能造成大量水土流失、邊坡失穩(wěn)、地面塌陷，嚴重者危及鄰近建筑物的安全。遇有此種情況時應(yīng)采用井點降水的人工降水方法施工。地下室電梯井局部二次降水全基坑輕型井點降水1.井點降水的作用防止地下水涌入坑內(nèi)防止邊坡由于地下水的滲流而引起的塌方使坑底的土層消除了地下水位差引起的壓力，因此防止了坑底的管涌降水后，使板樁減少了橫向荷載消除了下水的滲流，也就防了流砂現(xiàn)象降低地下水位后，還能使土壤固結(jié)，增加地基土的承載能力2.井點降水的種類輕型井點是沿基坑四周將井點管埋入蓄水層內(nèi)，利用抽水設(shè)備將地下水從井點管內(nèi)不斷抽出，將地下水位降至基坑底以下。⑴輕型井點適用于滲透系數(shù)為0.1～50m/d的土層中。降水深度為：單級井點3～6m，多級井點6～12m⑵噴射井點

是在井點管內(nèi)設(shè)特制的噴射器，用高壓水泵或空氣壓縮機向噴射器輸入高壓水或壓縮空氣，形成水氣射流，將地下水抽出排走。其降水深度可達8～20m。適用于開挖深度較深、降水深度大于8m，土滲透系數(shù)為3～50m/d的砂土或滲透系數(shù)為0.1～3m/d的粉砂、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)粘土。⑶電滲井點點電滲井點以井點管作負極極，打入的鋼筋作正極，通入直流電電后，土顆粒粒自負極向正正極移動，水則自正極向向負極移動而而被集中排出出。本法常與輕型型井點或噴射射井點結(jié)合使使用。適用于滲透系數(shù)很小的飽和粘性土、淤泥或淤泥質(zhì)土中的施工降水⑷管井井點點管井井點由濾水井管、吸吸水管和抽水機組成。管井埋埋設(shè)的深度和和距離根據(jù)需需降水面積、、深度及滲透透系數(shù)確定，，一般間距10～50m，最大埋深可可達10m，管井距基坑坑邊緣距離不不小于1.5m(沖擊鉆成孔)或3m(鉆孔法成孔)，適用于降水深度度3～5m、滲透系數(shù)為20～200m/d的基坑中施工降水水。管井井點設(shè)備簡單單、排水量大、易易于維護、經(jīng)濟實實用。管井填充濾料管管井井抽排水PVC簡易管井如需降水深度較大大，可采用深井井井點，適用于降水水深度＞15m、滲透系數(shù)為10～250m/d的基坑。故稱為“深井泵法”。管井井點降水3、輕型井點降水由管路系統(tǒng)（濾管管、井點管、彎聯(lián)聯(lián)管及總管）和抽抽水設(shè)備（真空泵泵、離心泵和水氣氣分離器）組成。。輕型井點工作原原理及濾管構(gòu)造見見圖：⑴輕型井點的設(shè)設(shè)備⑵輕型井點的的平面布置①單排布置：當基坑(槽)寬度＜6m、降水深度≯5m時可采用單排布置置。井點管應(yīng)布置置在地下水的上游一側(cè)，兩端的延伸伸長度不宜小于坑坑槽的寬度B。②雙排布置：當基坑(槽)寬度＞6m時應(yīng)采用。③環(huán)型或U型布置：當基坑面積較大時時，應(yīng)采用環(huán)型布布置（考慮施工機械進出出基坑時宜采用U型布置）?！癫捎秒p排、環(huán)環(huán)型或U型布置時，位于地地下水上游一排的的井點間距應(yīng)小些些，下游井點的間間距可大些?！袢绮捎肬形布置，則井點管管不封閉的一段應(yīng)應(yīng)在地下水的下游游方向。（3）輕型井點的設(shè)計計及計算井點系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)應(yīng)掌握施工現(xiàn)場地地形圖、水文地質(zhì)質(zhì)勘察資料、基坑坑的施工圖設(shè)計等等資料。設(shè)計內(nèi)容除進行井井點系統(tǒng)的平面布布置，還應(yīng)進行高程布置和涌水量量的計算，確定井管數(shù)量及井距，選擇抽水設(shè)備等工作。3.1輕型井點的高程布布置井點管埋置深度H(不包括濾管)，可按下式計算：：●如H值小于降水深度6m時，則可用一級井井點；i——地下水降落坡度；；環(huán)狀井點為1/10，單排線狀狀井點為1/4；；雙排線狀井點為為1/7；當H值稍大于6m時，如降低井點管管的埋置面可滿足足降水深度要求時時，仍可用一級井井點降水；●在確定井點管管埋置深度時，還還應(yīng)考慮井點管露露出地面0.2～0.3m，濾管必須埋在透透水層內(nèi)。●當一級井點達達不到降水深度要要求時，則可采用用二級井點（見右右圖）。地下室三級井點降降水3．輕型井點管數(shù)量及間距計算（1)井型判定涌水量的計算是按按水井理論進行的的：根據(jù)井底是否否達到不透水層分分為完整井、非完完整井；又根據(jù)所所抽取的地下水層層有無壓力分為無無壓井和承壓井。。圖1-29水井的分類（a）無壓完整井；（b）無壓非完整井（c）承壓完整井（d）承壓非完整井（2）涌水量計算算①無壓完整涌水量

圖1-30環(huán)形井點涌水量計算簡圖(a)無壓完整井；(b)無壓非完整井(m3／d)式中K——滲透系數(shù)(m／d)，應(yīng)由實驗測定，，表1－12僅供參考；H——含水層厚度(m)；S——水位降低值(m)；R——抽水影響半徑(m)，?。簒0——環(huán)形井點的假想半半徑(m)：F——基坑周圍井點管所所包圍的面積(m2)。②無壓非完整井涌水水量(m3／d)有效深度H0值表表1－12S’／(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’為井管內(nèi)水位降低低深度；l為濾管長度。③承壓完整井涌水量量承壓完整井環(huán)形井井點涌水量計算公公式為式中M——承壓含水層厚度(m)；K、R、x0、S——與公式(1-22)相同。：(m3／d)(3)確定井點管數(shù)量與與井距①單井最大出水量單井的最大出水量量q，主要取決于土的的滲透系數(shù)、濾管管的構(gòu)造與尺寸，，按下式確定：式中d——濾管直徑(m)；l——濾管長度(m)；K——滲透系數(shù)(m／d)。(m3／d)②最少井數(shù)井點管的最少根數(shù)數(shù)nmin，按下式計算：式中1.1——備用系數(shù)，考慮井井點管堵塞等因素素。其它符號同前前。③最大井距式中L——總管長度(m)；(根)(m)確定井點管間距時時，還應(yīng)注意以下下幾點：(a)井距過小時，彼此此干擾大，影響出出水量，因此井距距必須大于15倍管徑。(b)在滲透系數(shù)小的土土中井距宜小些，，否則水位降落時時間過長。(c)靠近河流處，井點點宜適當加密。(d)井距應(yīng)能與總管上上的接頭間距相配配合。根據(jù)實際采用的井井點管間距，最后后確定所需的井點點管根數(shù)。4．輕型井點的施工工埋設(shè)井點的程序是是：放線定位→打打井孔→埋設(shè)井點點管→安裝總管→→用彎聯(lián)管將井點點管與總管接通→→安裝抽水設(shè)備。。

圖1—31井點管的埋設(shè)(a)沖孔；（b）埋管1一沖管，2一沖嘴；3一膠皮管；4一高壓水泵，5一壓力表；6一起重吊鉤；7一井點管，8一濾管；9一填砂；10一粘土封口

（a）

（b）⑹防范井點降水水不利影響的措施施井點降水必然會形形成降水漏斗，從而導致周圍土壤固結(jié)并引起地地面沉陷，為減少井點降水水對周圍建筑物及及地下管線造成影影響，可考慮在井井點設(shè)置線外4～5m處設(shè)置回灌井點，將井點中抽出水水經(jīng)沉淀后用壓力力注入回灌井中，，形成一道水墻。。設(shè)置擋土帷幕也可減少井點降水水引起的不利影響響。流砂的防治在細砂或粉砂土層層的基坑開挖時，，地下水位以下的的土在動水壓力的推動下極易失去去穩(wěn)定，隨著地下下水涌入基坑。稱稱為流砂現(xiàn)象。流砂發(fā)生后，土土完全喪失承載力，土體邊挖邊冒，施工條件極端惡化，基坑難以達到設(shè)計計深度。嚴重時會引起基基坑邊坡塌方,臨近建筑物出現(xiàn)下下沉、傾斜甚至倒塌。1.流砂現(xiàn)象廣佛地鐵桂城站基基坑出現(xiàn)流砂，地面下沉約約1.5m圖為砂包封堵?lián)岆U險現(xiàn)場產(chǎn)生流砂現(xiàn)象的原原因有內(nèi)因和外因：內(nèi)因：取決于土的性質(zhì)，，當土的孔隙比大大、含水量大、粘粘粒含量少、粉粒粒多、滲透系數(shù)小小、排水性能差等等均容易產(chǎn)生流砂砂現(xiàn)象。因此，流流砂現(xiàn)象極易發(fā)生生在細砂、粉砂和亞粘土中，但是否發(fā)生流流砂現(xiàn)象，還取決決于一定的外因條條件。2.產(chǎn)生流砂的原因流砂-基坑滿目狼籍流流砂支擋強強行行施工外因：是地下水在土中滲滲流所產(chǎn)生的動水壓力的大小，動水壓力GD為：式中：I——水力坡度（I=（h1-h2）/L）；h1－h(huán)2——水位差；γW——水的重度。當?shù)叵滤惠^高、、基坑內(nèi)排水所形形成的水位差較大大時，動水壓力也也愈大，當GD≥γ（土的浮重）時，就會推動土壤失失去穩(wěn)定，形成流砂現(xiàn)象。3.流砂的防治⑴防治原則：“治流砂必先治水”。流砂防治的主要途途徑一是減小或平衡動水壓力；二是截住地下水流；三是改變動水壓力的方向。。⑵防治方法：①枯水期施工法：枯水期地下水位較較低，基坑內(nèi)外水水位差小，動水壓壓力小，就不易產(chǎn)產(chǎn)生流砂。②打板樁：將板樁沿基坑打入入不透水層或打入入坑底面一定深度度，可以截住水流或增加滲流長度、改變動水壓力方向，從從而達到減小動水水壓力的目的。③水中挖土：即不排水施工，使使坑內(nèi)外的水壓相平衡，不致形成動水壓壓力。如沉井施工工，不排水下沉、、