1、 第二章 施工排水 第一节 概述 第二节 明沟排水 第三节 人工降低地下水位 2-1 施工排水概述 第一节 概述 施工排水包括排除 地下自由水 、 地表水 和 雨水 。 地下含水层内的水分分为 水气 结合水 自由水 不能排出 潜水 承压水 潜水：存在于地表以下、第一个稳定隔水层顶板以上的地下自由水，有一个自由水面，其水面受当地地质、气候及环境的影响。 承压水（层间水）：埋藏于两个隔水层之间的地下自由水。承压水有稳定的隔水层顶板，水体承受压力，没有自由水面。承压水一般不是当地补给的，其水位、水量受当地气候的影响较潜水小。 不能排出 含水层分布示意图 2-1 施工排水概述 施工排水方法 明沟排水
2、人工降低地下水位 在沟槽或基坑开挖时在其周围筑堤截水或在其内底四周或中央开挖排水沟，将地下水或地面水汇集到集水井内，然后用水泵抽走。 在沟槽或基坑开挖之前，预先在基坑周侧埋设一定数量的井点管利用抽水设备将地下水位降至基坑底面以下，形成干槽施工的条件。 2-1 施工排水概述 2-2 明沟排水 第二节 明沟排水 明沟排水 地面截水 坑内排水 一、地面截水 适用条件： 排除地表水和雨水。 施工方法： 利用施工及开挖基坑或沟槽挖出的土沿施工现场四周或迎水一侧、二侧构筑 0.50.8m高的土堤。 注意事项： 与已有建筑物保持一定安全距离； 尽量保留、利用天然排水沟道。 2-2 明沟排水 二、坑内排水 适
3、用条件： 开挖基础不深或水量不大的沟槽或基坑时排除地下水和地表水。 施工方法： 在坑底随同挖方一起设置集水井，并沿坑底的周围开挖排水沟，排水沟可设置在坑内底四周或迎水一侧、 二侧，使水流 入集水井内， 然后用水泵抽 出坑外。 排水沟 集水井 水泵 排水沟离开坡脚不小于 0.3m； 沟断面尺寸和纵向坡度主要取决于排水量大小，一般断面不小于 0. 3m 0.3m， 坡度 0.1 0.5； 据地下水量大小、基坑平面形状及水泵能力，集水井每隔3040m设置一个，集水井的直径（或边长）不小于 0.7m， 其深度随着挖土的加深而加深，要低于排水沟 0.51.0m或低于抽水泵的进水阀高度； 井壁用木板、铁笼
4、、混凝土滤水管等简易支撑加固。 基坑挖至设计标高后，排水沟和集水井应在基础范围以外，井底应低于坑底 12m， 并铺设 30cm左右碎石或粗砂滤水层，以免抽水时将泥沙抽出，并防止井底的土被搅动。 注意事项： 2-2 明沟排水 明沟排水的特点： 设备简单，排水方便，应用比较普遍，适用于除细砂、粉砂之外的各种土质。 如果基坑较深还可以采用分层明沟排水，即在基坑边坡的中部再设置一层排水沟和集水井，将两层集水井内的积水做接力式的抽取，此种方法只适用于粗粒土层和渗水量小的粘性土。 2-2 明沟排水 2-3 人工降低地下水位 第三节 人工降低地下水位 适用条件： 基坑开挖深度较大，地下水位较高、土质较差（如
5、细砂、粉砂等）等情况。 施工方法： 井点排水法 。在基坑周围或一侧埋入深于基底的井点滤水管或管井，以总管连接抽水，使地下水低于基坑底，以便在干燥状态下挖土，这样可防止流砂现象和增加边坡稳定，而且便于施工。 分类 轻型井点 喷射井点 电渗井点 管井井点 深井井点 根据土层的渗透系数、要求降低水位的深度和工程特点，考虑经济和节能进行选择。 2-3 人工降低地下水位 15 10250 深井井点 根据选用的水泵确定 20200 管井井点 根据选用的井点确定 0.1 电渗井点 820 0.12 喷射井点 612 0.150 单层轻型井点 36 0.150 单层轻型井点 降低水位深度（ m） 渗透系数（
6、m/d） 井点类别 各种井点的适用范围 2-3 人工降低地下水位 一、轻型井点 适用于粗砂、中砂、细砂、粉砂等土层。 （一）系统组成 井点管 降低后地下水位线 滤管 原有地下水位线 总管 弯联管 水泵房 2-3 人工降低地下水位 1.滤管与井点管 钢管 管壁上的小孔 缠绕的塑料管 细滤网 粗滤网 粗铁丝保护网 井点管 铸铁头 滤管是进水设备，其构造对抽水效果影响很大。 井点管直径同滤管，长度为69m， 可整根或分节组成。 井点管上端用弯联管和总管相连。 2-3 人工降低地下水位 2.弯联管与集水总管 弯联管用塑料管、橡胶管或钢管制成，宜装设阀门，以便检修并点。 总管要设置一定的坡度坡向泵房。
7、集水总管一般用直径 75150mm的钢管分节连接，每节长 46m， 上面装有与弯联管连接的短接头（三通口），间距 0.81.6m。 轻型井点的抽水设备有干式真空泵、射流泵，隔膜泵管。干式真空泵井点，可根据含水层的渗透系数选用相应型号的真空泵及卧式水泵，在粉砂、粉质粘土等渗透系数较小的土层中可采用射流泵和隔膜泵。 3.抽水设备 （二）轻型井点系统工作原理 真空泵 -水泵联合工作系统 压力表 清扫口 总管 单向阀 清扫口 泄水管嘴 真空表 水箱 真空表 副气水分离室 泄水管嘴 沉砂罐 液面计 真空泵 水泵 水泵 稳压罐 冷却水循环水泵 气水分离室 2-3 人工降低地下水位 空气 地下水出水 冷却循
8、环水 冷却循环回水 总管进水 出水 射流泵系统 2-3 人工降低地下水位 2-3 人工降低地下水位 （三）轻型井点设计 井点计算受水文地质和井点设备等许多因素的影响，计算结果为近似数值，必须经过现场试验进行修正。 1.平面布置 根据基坑平面形状与大小、土质和地下水的流向，降低地下水的深度等要求确定。 a 单排线状井点 布置在地下水流的上游一侧。基坑宽度小于 6m， 降水深度不超过 5m。 2-3 人工降低地下水位 b 双排线状井点 基坑或沟槽宽度大于 6m， 或土质不良、渗透系数较大时。 c 环形井点 基坑面积较大时。 2-3 人工降低地下水位 注意事项： 井点管距离基坑或沟槽上口宽不应小于
9、1.0m，一般取 1.01.5m。 应在降水范围内设置若干个观测井，一般在基础中心、总管末端、局部挖深处均应设置观测井。 观测井由井点管做成，不与总管相连。 2-3 人工降低地下水位 2.高程布置 井点管的入土深度应根据降水深度，储水层所在位置，集水总管的高程等决定，但必须将滤管埋入储水层内，并且比所挖基坑或沟槽底深0.91.2m。 集水总管标高应尽量接近地下水位线并沿抽水水流方向有 0.25 0.5的上仰坡度，水泵轴心与总管齐平。 liLhHH 1井点管埋置深度 (m) 井点管埋设面至基坑底面的距离 (m) 降水后地下水位至基坑底面的安全距离 (m)，一般为 0.51m 水力坡度 环状或双排
10、井点取 1/101/15 单排线状井点取 1/4 环状井点取 1/81/10 井点管中心至最不利点（沟槽内底边缘或基坑中心）的水平距离 (m) 滤管长度 (m) 2-3 人工降低地下水位 H H1 h i iL L l liLhHH 12-3 人工降低地下水位 3.总涌水量计算 0lglg)2366.1xRssHKQ （无压完全井环行井点系统涌水量 Q 井点系统总涌水量 m3/d K 渗透系数 m/d H 含水层厚度 m R 抽水影响半径 m s 水位降低值 m x0 基坑假想半径 m 2-3 人工降低地下水位 1.85（ ） 0.8 1.7（ ） 0.5 1.5（ ） 0.3 1.3（ ）
11、0.2 H0 lsslslslslsH0 值 00lglg)2366.1xRssHKQ （无压非完全井环行井点系统涌水量 H0 有效带深度 m l 滤管长度 m S 原地下水位至滤管顶部的距离 2-3 人工降低地下水位 （ 1）抽水影响半径 R 井点系统抽水后地下水受到影响而形成降落曲线，降落曲线稳定时的影响半径即为计算用的抽水影响半径 R。 完全井 HKsR 95.1非完全井 KHsR095.1 （ 2）基坑假想半径 假想半径指降水范围内环围面积的半径，根据基坑形状不同有以下几种情况： 1）环围面积为矩形（ L/B5） )(40 mBLx 2-3 人工降低地下水位 根据 B/L的值取 B/L
12、 0 0.2 0.4 0.61.0 1.0 1.12 1.16 1.18 L、 B为基坑的长度和宽度，为计算精确应各加 2m。 2）环围面积为圆形或近似圆形时 Fx 0F 基坑的平面面积（ m2） 3）当 L B 5时，可划分成若干计算单元，长度按(45)B考虑；当 L 1.5R时，也可取 L 1.5R为一段进行计算；当形状不规则时应分块计算涌水量，将其相加即为总涌水量。 （ 3）渗透系数 渗透系数 K值对计算结果影响很大。一般可根据地质报告提供的数值或参考教材表 26所列数值确定。对重大工程应做现场抽水试验确定 4、单根井点管的涌水量 365 Kdlq (m3/d) d 滤管直径（ m) l
13、 滤管长度 (m) K 渗透系数 (m/d) 5、确定井点管数量与间距 井点管所需根数 qQn 1.1井点管的间距 )(11 mnLD 总管长度（ m）， 对矩形基坑的环形井点， L1=2(L+B)； 双排井点 L1=2L D值求出后取整。 2-3 人工降低地下水位 2-3 人工降低地下水位 井点数量与间距确定以后应该校核所采用的布置方式是否能将地下水位降低到规定的标高，即 h值是否不小于规定的数值 nxxxnRKHh 212 lg1lg366.1h 滤管外壁处或坑底任意点的动水位高度 (m)， 对完全井算至井底，对非完全井算至有效带深度。 x1， x2 xn 所核算的滤管外壁或坑底任意点至各
14、井点管的水平距离 (m)。 6、确定抽水设备 常用抽水设备有真空泵 (干式、湿式 )、离心泵等，一般按涌水量、渗透系数、井点数量与间距来确定 2-3 人工降低地下水位 （四）轻型井点管的埋设与使用 轻型井点系统的安装顺序是：测量定位；敷设集水总管；冲孔；沉放井点管；填滤料；用弯联管将井点管与集水总管相连；安装抽水设备；试抽。 井点管埋设有射水法、套管法、冲孔或钻孔法。 1、射水法 冲 孔 抽 水 射水压力一般为 0.40.6MPa；冲孔直径不小于 300mm； 冲孔深度应比滤管深 0.51.0m。 2-3 人工降低地下水位 2、套管法 采用 D150-200套管钻井，套管单侧每 1.5-2.0
15、m设排泥窗，套管上、下设贮水室，贮水室由 4根 D38钢管相连送水，套管下设喷水口，由喷水口钻进，泥浆从排泥窗排出套管。 冲井完成后，由套管中心插入井点管，并在套管与井点管之间填砂，边填边拨出套管。 2-3 人工降低地下水位 3、冲孔或钻孔法 采用直径为 50-70mm的冲水管或套管式高压水冲枪冲孔，或用机械，人工钻孔后再沉放井点管。冲孔水压采用 0.61.2MPa。 为加速冲孔速度，可在冲管两旁设置两根空气管，将压缩空气接入。 2-3 人工降低地下水位 4、抽水试运行检查和正常运行 1）检查井点管是否有淤塞。 2）检查抽水效果和水质。 抽水水质可能出现浑浊，要经过几个小时方可变清。若时间较长（ 24h后），水质还不变清，可能过滤网松动或泵的抽力过大或孔眼过大等原因。 3）轻型井点使用时，应保证连续不断地抽水，并准备双电源或自备发电机。 4）在降水过程中，要对水位降低区域内的建筑物，检查有无沉陷现象，如发现沉陷或水平位移过大，应及时采取防护措施。 5）施工完毕后，方可停止运行，吊出井点管，填实井孔。
