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1、工程降水设计 主讲人 祝磊 主要内容 第一部分 工程降水方法 第二部分 井点降水方案设计 第三部分 降水工程设计书的编写 第一部分 工程降水方法 2.1 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。 降低地下水位方法有集水明排（明排水法）和井点降水（人 工降低地下水位法）两种。 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20 30m设一集水井，排水沟始终 比开挖面低0.40.5m，集
2、水井 比排水沟低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 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 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。 适用于深度大
3、的 大面积地下室、 箱基的基坑施工 排水 深层明沟排水法 1.2 井点降水 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 1.2.1 井点降水的作用 防止地防止地 下水涌下水涌 入坑内入坑内 防止边坡防止边坡 由于地下由于地下 水的渗流水的渗流 而引起的而引起的 塌方塌方 使坑底的土层使坑底的土层 消除了地下水消除了地下水 位差
4、引起的压位差引起的压 力，因此防止力，因此防止 了坑底的管涌了坑底的管涌 降水后，使降水后，使 板桩减少了板桩减少了 横向荷载横向荷载 消除了地下消除了地下 水的渗流，水的渗流， 也就防止了也就防止了 流砂现象流砂现象 降低地下水降低地下水 位后，还能位后，还能 使土壤固结使土壤固结 ，增加地基，增加地基 土的承载能土的承载能 力力 1.2.2 井点降水的种类 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 适用于渗透系数适用于渗透系数 为为0.150m/d0.150m/d的的 土层中。降水深土层中。降水深 度为：单级井
5、点度为：单级井点 36m36m，多级井，多级井 点点612m612m 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 出。本法常与轻型井点或喷射井点结合使用。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 、
6、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20 200m/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 1.2.3 轻型井点降水 由管路系统（滤管、井点管、弯
7、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： 点击井点降水动画 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。 轻型井点的高程布置 轻
8、型井点降水深度一般不大于6m。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； 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0.2 0.3m，滤管必须埋在透水层内。 当一级井点达不到降水深度要求时，则可采用二级井点（ 见右图）。 地下室三级井点降水 轻型井点的设计及计算 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和高程布置外, 尚应进行涌水量的计算，确定井管数量及井距，选择抽 水设备
9、等工作。 轻型井点的埋设程序 排放总管埋设井点管用弯联管将井点与总管接通 安装抽水设备。 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。 设置设置挡土帷幕挡土帷幕也可减少井点降水引起的不也可减少井点降水引起的不 利影响。利影响。 第二部分 井点降水方案设计 一、井点降水方法的选择及降水工程的布置 （一）井点降水方法的选择 在查明降排水区的水文地质条件和明确降水任务要求的基础 上，参考表1选择合适的
10、降水方法。由于各种降排水方法具有一定 程度的通用性，在具体选择时应作方案比较，以期得到经济合理 的降水效果。 （二）降水工程的平面布置 降水工程的几何图形是多样的，但井点布置基本上可分为 两种形式：块状形的基坑采用环形封闭式，条形状的基坑采用 直线形式的布置方法。 (1)环形封闭式平面布置。凡基坑成块状的均宜采用封闭式 井点布置。当遇有降水面积大。封闭式井点布置因跨度大不能 满足降水要求时，可分块进行抽水。 (2)线型平面布置。当降水工程基坑为条形状图形时，如管 沟、电缆沟、运河、水渠等工程，均采用线形式布置井点。究 竟采用单排或采用双排(坑二侧)井点布置，需视工程特点而定 。当基坑宽度不大于
11、5m及地下水位降低又不超过4m时，一般 均采用单排井点布置。 降水工程，根据井点布置在坑外或坑内又可区分为 三种类型：即坑外降水、坑内降水及坑外与坑内相结合 降水。 (1)坑外降水。即将井点布设在基坑以外，适用于以 下条件：当坑壁不设维护结构，地下水将向境内渗流 在坡趾附近易产生渗流破坏，宜采用坑外井点降水方 案；基坑底部以下有承压含水层，需降水深度较大时 ，宜采用坑外降水；当基坑周围环境容许降水，或坑 外降水对邻近地面无大影响者，可在坑外降水。当含水 层分布均匀时、可沿基坑边缘外侧平均等距离布置；当 含水层分布不均匀时，在主要富水地段加密布设。 (2)坑内降水。在基坑边部设置围护结构及止 水
12、帷幕的条件下，采用坑内降水方案，可减少降 水的总出水量，缩小降水的影响范围，减小坑外 的水位下降及相应的地面沉降，井点布置多呈网 格状或梅花状。 (3)坑内与坑外相结合降水。采用坑外降水时 ，若基坑宽度较大，也可以在基坑内布置少量降 水井点。 （三）井点管埋设深度计算 井点管的埋深(Hm)主要取决于基坑深度、降水区内地下水的 水力坡度、降水后水面距离基坑底的深度、降水期间地下水位的 变化幅度、过滤器工作部分长度和沉砂管长度，如图所示。井点 管埋设深度可按下式确定： H1基坑深度； h井点外露高度； I 降水区内水力坡度； L井点管至基坑中心的距离； Z降水期间地下水位的变化幅度； Y过滤器工作
13、部分长度； T沉砂管长度。 二、井点降水方案设计 水井类型 （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 (一)基坑总排水量计算 （1）环形布置井点 降水井点按环形封闭式布置时，若干扰井群中各井流量相等 ，井结构一致，则可近似把基坑周围的井群当成一个以基坑为“中 心”的大井，根据实际情况，选择相应规范中的有关单井涌水量计 算公式进行近似计算，如： 对于无压完整单井涌水量 承压完整井涌水量 式中 Q总基坑总排水量； K含水层渗透系数； H0含水层静止水位标高； m承压含水层厚度； SW设计基坑水位降深； R0引用影响半径(R0=R+ r0) R影响半径； r0引用半径
14、（基坑等效半径） 。 对于不同排列的降水井群，其引用半径(r0)的计算公式 （2）线型布置井点 降水井点按线型布置时，可根据实际情况选择相应规范中的 涌水量计算公式近似计算。 对于潜水完整水平集水建筑物 对于承压完整水平集水建筑物 式中各符号意义同前。 (二)单井最大允许出水量的计算 单井出水量决定于含水层的允许渗透速度、过滤器 长度及直径等，其理论计算最大允许出水量为： 式中 r过滤器半径； l过滤器长度； 由于过滤器加工及成 井工艺等人为影响，设计的单 井出水量一般小于上式的计算值。实际工作中常利用现 场抽水试验资料求得的单井涌水量值，与上述公式计算 结果进行对比后确定。 (三) 井点数量的确定 布设井点的数量是根据基坑总排水量与单井 出水量进行试算而确定的。 (1)首先根据基坑总排水量及设计出水量确定 初步布设井数(n)，计算公式如下： (四)井点间距的计算 井点间距按下式计算： 式中 a井点布设间距； L基坑长度； n布设井点数。 当含水层分布不均匀时，在主要富水地段井 点间距可适当小些。 (五)水位降低检验 排列方式、井点数量及井点间距确定之后使可选择相应规 范中列出的干扰井群水位降深预测公式计算基坑的水位降深，主 要计算基坑内抽水影响最小处的水位降深值，
