第3章土方工程第4節(jié)土方作業(yè)輔助工程——排水與降水有地下水：難以開挖和基礎(chǔ)施工，且易發(fā)生事故。處理方法：排水、截水、降水與回灌。排水溝集水井水泵排水法降水法不透水層

坑底疏干井擋墻截水法（封閉降水）一、概述滯水層不透水層潛水層不透水層承壓水層不透水層二、地下含水構(gòu)造種類2～5％排水溝集水井水泵挖至地下水位時，挖排水溝→設(shè)集水井→抽水→再挖土、溝、井。（一）集水明排法三、排水與降水方法（1）排水溝：沿基坑底四周設(shè)置，底寬≮0.3m，排水溝深度比挖土面低

0.3-0.6m，坡度≮0.3％。距擬建基礎(chǔ)及坡腳均≮0.4m。（2）集水井：沿基坑底邊角設(shè)置，間距30～40m，直徑0.6~0.8m，井底低

于坑底0.8~1m。長期用，要有護(hù)壁和碎石壓底。（3）水泵：離心泵、潛水泵、泥漿泵……

特點(diǎn)：設(shè)備簡單、費(fèi)用低。細(xì)砂和粉砂時，易導(dǎo)致邊坡坍塌或流砂現(xiàn)象。當(dāng)?shù)叵滤惠^高且基底為黏土層時，易引起坑底隆起。

用于：粗粒土層、黏性土的基坑，水量不大、基坑可擴(kuò)大者。1、集水明排法要求三、排水與降水方法1）普通明溝排水法2）分層明溝排水法2、集水明排法方法三、排水與降水方法1．動水壓力——地下水在滲流過程中受到土顆粒的阻力，使水流對

土顆粒產(chǎn)生的一種壓力。動水壓力的大小與水力坡度成正比，方向同滲流方向。

GD＝γwI=γw

Δh/L

3．流砂的防治（1）加深擋墻法——減小動水壓力；（2）水下挖土法——平衡動水壓力；（3）井點(diǎn)降水法——改變動水壓力方向;（4）截水封閉法——消除動水壓力。QF

GD

2．流砂原因當(dāng)動水壓力大于或等于土的浸水密度（GD≥Q-F）時，土粒被水流帶到基坑內(nèi)。主要發(fā)生在細(xì)砂、粉砂、亞砂土、淤泥中。（二）流砂及其防治三、排水與降水方法（1）防止涌水、冒砂，保證在較干燥的狀態(tài)下施工；（2）防止滑坡、塌方、坑底隆起；γtd＞γwh坑底隆起示意圖承壓含水層（3）減少坑壁支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平荷載。降低地下水位的目的：（三）井點(diǎn)降水法三、排水與降水方法優(yōu)點(diǎn)：效果明顯，使土壁穩(wěn)定、避免流砂、防止隆起、方便施工；缺點(diǎn)：可能引起周圍地面和建筑物沉降。井點(diǎn)類型滲透系數(shù)m/d降水深度m最大井距m主要原理輕型井點(diǎn)單級0.1~203～61.6~2地上真空泵或噴射嘴真空吸水多級6～10噴射井點(diǎn)0.1~208～202～3高壓水噴射帶出地下水電滲井點(diǎn)<0.1同配合井點(diǎn)極距1m鋼筋陽極加速滲流管井井點(diǎn)0.1~200不限20~50離心泵或潛水泵抽水水平輻射井點(diǎn)大面積降水水平管引水至大口井后排出引滲井點(diǎn)不透水層下有滲存水層打穿不透水層，引至下一存水層井點(diǎn)降水法優(yōu)缺點(diǎn)三、排水與降水方法井點(diǎn)類型及適用范圍：單級輕型井點(diǎn)降水全貌圖抽水設(shè)備1.輕型井點(diǎn)三、排水與降水方法二級輕型井點(diǎn)降水剖面示意1.輕型井點(diǎn)三、排水與降水方法某基坑工程采用兩級輕型井點(diǎn)降水，放坡大開挖，掛網(wǎng)噴漿護(hù)坡。第一級井點(diǎn)第二級井點(diǎn)三、排水與降水2.噴射井點(diǎn)——通過外層套管打下的高壓水在井管底部進(jìn)入內(nèi)管，并向上方

高速噴射，將地下水帶出?？山邓疃?~20m。設(shè)備簡圖平面布置圖揚(yáng)水器原理圖三、排水與降水方法井點(diǎn)管電極<60V的直流電源

電滲井點(diǎn)原理圖

將電極系統(tǒng)與輕型井點(diǎn)或噴射井點(diǎn)結(jié)合，以加速水的滲漏，使土體盡快疏干。3.電滲井點(diǎn)三、排水與降水方法

打井后安裝井管，并在井管內(nèi)安裝吸水管，每一眼井設(shè)置一臺水泵抽水。

常用離心泵或真空泵抽水。適于降水深度較小，但水量較大的工程。4.管井井點(diǎn)三、排水與降水方法自溢式：電機(jī)7.5KW,吸程10m，

無揚(yáng)程，排量70m3/h密閉式：電機(jī)7.5KW,吸程10m,

揚(yáng)程8m，排量60m3/h三、排水與降水方法鋼管管井井點(diǎn)井孔粘土封口Φ50出水管電纜礫石濾水層Φ375鋼井管潛水電泵濾水管濾網(wǎng)導(dǎo)向段開孔底板中粗砂Φ75總管鋼板井蓋Φ50出水管無砂砼管管井井點(diǎn)井孔潛水電泵礫石濾水層沉砂管無砂砼濾水管沉砂管粘土封口

降水深度或井的深度大時，采用深井潛水泵或深井泵抽水。三、排水與降水方法較深的管井點(diǎn)降水施工現(xiàn)場（北京摩托羅拉技術(shù)公司工程）水泥礫石井管潛水泵管排水總管三、排水與降水方法水泥礫石井管與礫石濾料塑料井管與濾網(wǎng)鋼濾管（橋式孔、圓孔）三、排水與降水方法深井潛水泵車載式反循環(huán)鉆（打井設(shè)備）三、排水與降水方法鉆井孔下濾管反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆三、排水與降水方法北京銀泰中心

降水井點(diǎn)與排水總管三、排水與降水方法不透水層5.引滲井點(diǎn)三、排水與降水方法6.水平輻射井點(diǎn)原水位面1平面布置示意剖面示意三、排水與降水方法四、輕型井點(diǎn)降水設(shè)計與施工井管彎連管

已包濾網(wǎng)的濾管

（1）井點(diǎn)設(shè)備1）管路系統(tǒng)井管：Ф38、Ф51，長5～7m（常用6m），無縫鋼管，絲扣連濾管；濾管：Ф38~110，長1~1.5m，開孔Ф12,開孔率大于15％，包濾網(wǎng)；總管：Ф100、Ф127無縫鋼管，每節(jié)4~6m，每隔0.8m、1m或1.2m有一短接口；彎連管：使用透明塑料管、膠管或鋼管，宜有閥門；四、輕型井點(diǎn)降水設(shè)計與施工濾管構(gòu)造用塑料彎連管將井管與總管連接四、輕型井點(diǎn)降水設(shè)計與施工真空泵式抽水設(shè)備:機(jī)組外形原理：通過設(shè)備系統(tǒng)抽真空，地下水在大氣壓力下進(jìn)入系統(tǒng)而排出。特點(diǎn)：真空度高，體形大、耗能多、構(gòu)造復(fù)雜。負(fù)荷能力：總管長度100-120m，60～80個井點(diǎn)2）抽水設(shè)備真空泵離心泵四、輕型井點(diǎn)降水設(shè)計與施工射流泵式抽水設(shè)備:種類：水箱式、水罐式特點(diǎn)：簡單、輕小、節(jié)能負(fù)荷能力：25～40個井點(diǎn)水箱式水罐式四、輕型井點(diǎn)降水設(shè)計與施工射流泵抽水設(shè)備工作原理：

通過噴嘴射流、喉管加速，使射流器內(nèi)真空，地下水在大氣壓力下進(jìn)入射流器而隨射流進(jìn)入循環(huán)水箱排出，使地下水位下降。3(b)射流器構(gòu)造

1一離心水泵；2一射流器；3一進(jìn)水管；4一總管；5一井點(diǎn)管；6一循環(huán)水箱；

7—隔板；8一泄水口；9一真空表；10一壓力表；11一噴嘴：12一噴管(a)工作簡圖四、輕型井點(diǎn)降水設(shè)計與施工環(huán)狀井點(diǎn)平面及高程布置單排井點(diǎn)平面及高程布置四、輕型井點(diǎn)降水設(shè)計與施工環(huán)狀：在坑槽四周布置。用于面積較大的基坑。（2）井點(diǎn)布置1）平面布置單排：在溝槽上游一側(cè)布置，每側(cè)超出溝槽≮B。用于溝槽寬度B≤6m，降水深度≤5m。雙排：在溝槽兩側(cè)布置，每側(cè)超出溝槽≮B。用于溝槽寬度B>6m，或土質(zhì)不良。2）高程布置

井管埋深：H埋≥H1＋h＋iL。

H1――埋設(shè)面至坑底距離；

h――降水后水位線至坑底最小距離（一般可取0.5～1m）；

i――地下水降落坡度，環(huán)狀1/10，線狀1/4；

L――井管至基坑中心（環(huán)狀布置時）或另側(cè)（單排布置時）的距離。當(dāng)H埋>6m時：

降低埋設(shè)面；采用二級井點(diǎn)；

改用其它井點(diǎn)。環(huán)狀井點(diǎn)單排井點(diǎn)四、輕型井點(diǎn)降水設(shè)計與施工

（3）計算涌水量Q：（環(huán)狀井點(diǎn)系統(tǒng)）

1）判斷井型分類方法井點(diǎn)類型按水層是否承壓承壓井無壓井按濾管是否達(dá)到不透水層完整井非完整井四、輕型井點(diǎn)降水設(shè)計與施工2）無壓完整井群井井點(diǎn)計算（積分解）裘布依公式Q＝1.366K(2H－S)S/lg(1+R/r0

)（m3/d）

K――土層滲透系數(shù)（m/d）；

H――含水層厚度（m）；

S――水位降低值（m）；

R――抽水影響半徑（m），R=2S(HK)1/2

r0――環(huán)狀井點(diǎn)的半徑或等效半徑（m）對矩形基坑：r0=0.29(a+b);

對不規(guī)則基坑：r0=(A/π)1/2。

a、b——井點(diǎn)所圍矩形的邊長；

A——井點(diǎn)所包圍面積。r0四、輕型井點(diǎn)降水設(shè)計與施工r03）無壓非完整井群井系統(tǒng)涌水量計算（近似解）以有效影響深度H0代替含水層厚度H用上式計算Q，即：s’/(s’+l)0.20.30.50.8H01.3(s’+l)1.5(s’+l)1.7(s’+l)1.85(s’+l)注意：1、當(dāng)H0值超過H時，取H0＝H；

2、計算R時，也應(yīng)以H0代入。Q＝1.366K(2H0－S)S/lg(1+R/r0

)（m3/d）H0可按下表取值：四、輕型井點(diǎn)降水設(shè)計與施工

4）承壓完整井涌水量Q＝2.73KMS/lg(1+R/r0)

（m3/d)M――承壓含水層厚度（m）

S－－基坑中心水位下降（m）；

R－－影響半徑，取R＝10S·K1/2

（m）承壓水位不透水層含水層不透水層hsHMR四、輕型井點(diǎn)降水設(shè)計與施工

（4）確定井管的數(shù)量與間距1）單井出水量：q＝65πdlK1/3

（m3/d）

d、l――濾管直徑、長度（m）；2）最少井點(diǎn)數(shù)：nmin＝1.1Q/q

（根）

1.1—備用系數(shù)。

3）最大井距：Dmax＝P

/nmin

（m）

P——環(huán)形井點(diǎn)所包圍面積的周長(m)

；4）確定井距：

取井距D

5）確定井點(diǎn)數(shù)：n＝L總管

/D≤Dmax≥15d能與總管的接頭間距配合。注：井距宜取0.8~2m四、輕型井點(diǎn)降水設(shè)計與施工【例1-4】某工程基坑底的平面尺寸為40.5×16.5m，底面標(biāo)高－7.0m（地面標(biāo)高為±0.500）。已知地下水位面為－3m，土層滲透系數(shù)K=18m/d，－14m以下為不透水層，基坑邊坡需為1：0.5。擬用射流泵輕型井點(diǎn)降水，其井管長度為6m，濾管長度待定，管徑為38mm；總管直徑100mm，每節(jié)長4m，與井點(diǎn)管接口的間距為1m。試進(jìn)行降水設(shè)計?！窘狻?）井點(diǎn)的布置①平面布置基坑深7－0.5＝6.5m，寬為16.5m，且面積較大，采用環(huán)形布置。②高程（豎向）布置基坑上口寬為：16.5+2×6.5×0.5=23（m）；井管埋深：HA=6.5+0.5+(23/2+1.0)×1/10=8.25(m)；井管長度：HA+0.2=8.45(m)＞6m，不滿足要求（如圖1－6，尺寸單位均為m）。若先將基坑開挖至－2.9m，再埋設(shè)井點(diǎn)，如圖1－7。此時需井管長度為：H1=0.2+0.1+4+0.5+[16.5/2+(7.0-2.9)×0.5+1]×1/10=5.93（m）≈6m，滿足。四、輕型井點(diǎn)降水設(shè)計與施工2）涌水量計算①判斷井型取濾管長度l=1.5m，則濾管底可達(dá)到的深度為：

2.9+(6-0.2)+1.5=10.2（m）＜14m，未達(dá)到不透水層，此井為無壓非完整井。②計算抽水有效影響深度

井管內(nèi)水位降落值s’=6－0.2－0.1=5.7（m），則查書表經(jīng)內(nèi)插得：H0=1.845(s’+l)=1.845×(5.7+1.5)=13.28（m）＞含水層厚度H水=14－3=11(m)，故按實(shí)際情況取H0=H水=11m。③計算井點(diǎn)系統(tǒng)的等效半徑

④計算抽水影響半徑R

⑤計算涌水量Q

四、輕型井點(diǎn)降水設(shè)計與施工3）確定井點(diǎn)管數(shù)量及井距

①單管的極限出水量井點(diǎn)管的單管的極限出水量為：

③最大井距Dmax

井點(diǎn)包圍面積的周長P=(46.6+22.6)×2=138.4（m）；井點(diǎn)管最大間距Dmax=P/nmin=138.4÷80.82=1.71(m)。

④確定井距及井點(diǎn)數(shù)量按照井距的要求，并考慮總管接口間距為1m，則井距確定為1.5m（接2堵1）。故實(shí)際井點(diǎn)數(shù)為：n=138.4÷1.5≈92(根)。取長邊每側(cè)31根，短邊每側(cè)15根；共92根。(m3/d)

②需井點(diǎn)管最少數(shù)量nmin:（根）四、輕型井點(diǎn)降水設(shè)計與施工4）井點(diǎn)及抽水設(shè)備的平面布置

如圖1－8，圖中尺寸單位均為m。四、輕型井點(diǎn)降水設(shè)計與施工

（5）輕型井點(diǎn)施工

1）井點(diǎn)埋設(shè)方法：鉆孔法：正循環(huán)、反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆，沖擊鉆；水沖法：水槍（高壓水）；套管水沖法：土質(zhì)差時。降水施工井點(diǎn)管濾水層粘土200~300四、輕型井點(diǎn)降水設(shè)計與施工在地下水位附近安設(shè)輕型井點(diǎn)，解決了深基坑、低水位的降水問題抽水設(shè)備位置過高，降水深度損失大每臺抽水設(shè)備負(fù)責(zé)的井點(diǎn)數(shù)量應(yīng)計算確定四、輕型井點(diǎn)降水設(shè)計與施工2）使用要求：開挖前2～5天開泵降水；連續(xù)抽水不間斷（水量先大后小，先混后清），防止堵塞。3）注意問題：1)真空度：0.6~0.7大氣壓2)死管：檢查、變活3)設(shè)觀測井，檢查水位下降情況4）停止降水，拔除井管：基坑回填、且建筑物有足夠的抗浮能力后停泵，拆除井點(diǎn)系統(tǒng)。四、輕型井點(diǎn)降水設(shè)計與施工危害——易引起周圍地面沉降1、沉降原因：

（1）隨水流帶出細(xì)微顆粒；

（2）土層的含水量降低，產(chǎn)生固結(jié)。2、預(yù)防沉降的措施（1）回灌法在降水井點(diǎn)與建（構(gòu)）筑物之間設(shè)置砂溝、砂井或回灌井點(diǎn)。降水的同時向土層內(nèi)灌水，形成一道隔水帷幕（使建筑物下的水位下降≯1m）。（2）設(shè)置截水帷幕設(shè)板樁、地下連續(xù)墻、水泥土擋墻，壓密注漿法，凍結(jié)法。（3）減少土顆粒損失

減緩降水速度；

據(jù)土的粒徑選擇濾網(wǎng)；

加大砂濾層（3～8mm粒徑）的厚度，確保施工質(zhì)量。五、降水危害及預(yù)防阻水支護(hù)結(jié)構(gòu)回灌井點(diǎn)布置示意圖五、降水危害及預(yù)防也稱封閉式降水在基坑周圍設(shè)置止水擋墻或截水帷幕等封閉基坑，切斷外部向基坑內(nèi)的滲水通道，僅在基坑內(nèi)進(jìn)行疏干降水的地下水控制方法。不透水層坑底疏干井截水帷幕1.特點(diǎn)：

1）利于保護(hù)環(huán)境；

2）避免地面沉降隱患；

3）費(fèi)用增加。

預(yù)防——截水法五、降水危害及預(yù)防2.方法1）設(shè)置截水帷幕：深層攪拌法、壓密注漿法、凍結(jié)法等。2）利用止水擋墻：地下連續(xù)墻、水泥土墻、型鋼水泥土墻、鋼板樁、連續(xù)式排樁，或排樁間用旋噴、擺噴水泥土樁進(jìn)行封閉。3.要求1）截水帷幕或止水擋墻應(yīng)插入下臥不透水層或封底層內(nèi)0.2h-0.5b（h為作用水頭，b為帷幕厚度）。2）有壓力較大的承壓水層時，應(yīng)設(shè)減壓井，防止坑底隆起或突涌。

五、降水危害及預(yù)防案例——成都某文創(chuàng)中心成都某文創(chuàng)中心，位于錦江大道與國華路交匯處，東臨已建成的銀海芯座及軍備司令部，北鄰錦江河道，整個基底面積約3.6萬m2，總建筑面積約為23.5萬m2。該本程由4幢商業(yè)辦公塔樓、1棟美術(shù)館、6棟商業(yè)別墅共11棟建筑組成，地下室2層，由于地勢高差原因，由西向東逐漸放坡，基坑逐漸變深，基坑深度10.5-13.5米。1、項目概況基坑周長707米，臨錦江河道一側(cè)，降水井間隔約15米一口井，臨東側(cè)軍區(qū)及錦江大道一側(cè)，間距約20米一口井、降水井共布置41口，降水井深度20米，降水深度14.5米。其中：常用井37口，水泵經(jīng)常降水運(yùn)行；備用井4口，間隔設(shè)置在臨河一邊，當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重情況水位大幅上升時，可自動啟動水泵。1、項目概況案例——成都某文創(chuàng)中心2、系統(tǒng)組成水位傳感器放置于降水井中，通過信號線與數(shù)據(jù)自動采集器連接，數(shù)據(jù)采集器根據(jù)需要設(shè)定數(shù)據(jù)的采集時間，將采集的數(shù)據(jù)自動保存在采集器中，并發(fā)出相應(yīng)的控制指令；同時通過數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)上傳到電腦監(jiān)控系統(tǒng)中?，F(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備（1）水位自動監(jiān)測系統(tǒng)案例——成都某文創(chuàng)中心

該項目采用無線傳輸系統(tǒng)，免去布線的麻煩，也可以避免工地施工經(jīng)常出現(xiàn)線路被打斷的情況。采用4G全網(wǎng)通通信卡5張，插于5個數(shù)據(jù)采集器內(nèi)，通過附近移動公司基站連接通信。2、系統(tǒng)組成帶有通訊功能的儀表配合無線數(shù)傳模塊（2）數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)案例——成都某文創(chuàng)中心電腦主機(jī)顯示器及通信線路與其它諸如人臉識別門禁系統(tǒng)、環(huán)保揚(yáng)塵監(jiān)控系統(tǒng)、