基坑降水方法要点讲解.docx

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基坑降水方法要点讲解基坑降水方法要点讲解地下水控制地下水控制基坑工程中的降低地下水亦称地下水控制，即在基坑工程施工过程中，地下水要满足支护结构和挖土施工的要求，并且不因地下水位的变化，对基坑周围的环境和设施带来危害。

地下水控制方法选择地下水控制方法选择在软土地区基坑开挖深度超过3m，一般就要用井点降水。

开挖深度浅时，亦可边开挖边用排水沟和集水井进行集水明排。

地下水控制方法有多种，其适用条件大致如表6-123所示，选择时根据土层情况、降水深度、周围环境、支护结构种类等综合考虑后优选。

当因降水而危及基坑及周边环境安全时，宜采用截水或回灌方法。

地下水控制方法适用条件表6-123方法名称土类渗透系数（m/d）降水深度（m）水文地质特征集水明排填土、粉土、粘性土、砂土720.05上层滞水或水量不大的潜水降水真空井点0.120.0单级6多级20喷射井点0.120.020管井粉土、砂土、碎石土、可溶岩、破碎带1.0200.05含水丰富的潜水、承压水、裂隙水截水粘性土、粉土、砂土、碎石土、岩溶土不限不限回灌填土、粉土、砂土、碎石土0.1200.0不限当基坑底为隔水层且层底作用有承压水时，应进行坑底突涌验算，必要时可采取水平封底隔渗或钻孔减压措施，保证坑底土层稳定。

否则一旦发生突涌，将给施工带来极大麻烦。

2基坑涌水量计算基坑涌水量计算根据水井理论，水井分为潜水（无压）完整井、潜水（无压）非完整井、承压完整井和承压非完整井。

这几种井的涌水量计算公式不同。

1均质含水层潜水完整井基坑涌水量计算根据基坑是否邻近水源，分别计算如下：

（1）基坑远离地面水源时（图6-168a）（6-124）式中Q基坑涌水量；K土壤的渗透系数；H潜水含水层厚度；S基坑水位降深；R降水影响半径；宜通过试验或根据当地经验确定，当基坑安全等级为二、三级时，对潜水含水层按下式计算：

（6-125）对承压含水层按下式计算：

（6-126）k土的渗透系数；r0基坑等效半径；当基坑为圆形时，基坑等效半径取圆半径。

当基坑非圆形时，对矩形基坑的等效半径按下式计算：

r00.29（ab）（6-127）式中a、b分别为基坑的长、短边。

对不规则形状的基坑，其等效半径按下式计算：

（6-128）式中A基坑面积。

（2）基坑近河岸（图6-168b）（b0.5R）（6-129）（3）基坑位于两地表水体之间或位于补给区与排泄区之间时（图6-168c）（6-130）（4）当基坑靠近隔水边界时（6-131）图6-168均质含水层潜水完整井基坑涌水量计算简图（a）基坑远离地面水源；（b）基坑近河岩；（c）基坑位于两地表水体之间；（d）基坑靠近隔水边界2均质含水层潜水非完整井基坑涌水量计算

（1）基坑远离地面水源（图6-169a）（6-132）

（2）基坑近河岸，含水层厚度不大时（图6-169b）（bM/2）（6-133）式中M由含水层底板到滤头有效工作部分中点的长度。

（3）基坑近河岸（含水层厚度很大时）：

（bl）（6-134）（bl）（6-135）图6-169均质含水层潜水非完整井涌水量计算简图（a）基坑远离地面水源；（b）基坑近河岸，含水层厚度不大；（c）基坑近河岸，含水层厚度很大3均质含水层承压水完整井基坑涌水量计算

（1）基坑远离地面水源（图6-170a）（6-136）式中M承压含水层厚度。

（2）基坑近河岸（图6-170b）（b0.5r0）（6-137）（3）基坑位于两地表水体之间或位于补给区与排泄区之间（图6-170c）（6-138）图6-170均质含水层承压水完整井涌水量计算简图（a）基坑远离地面水源；（b）基坑近河岸；（c）基坑位于两地表水体之间4均质含水层承压水非完整井基坑涌水量计算（图6-171）（6-139）图6-171均质含水层承压水非完整井涌水量计算简图5均质含水层承压-潜水非完整井基坑涌水量计算（6-140）图6-172均质含水层承压-潜水非完整井基坑涌水量计算简图3集水明排法集水明排法在地下水位较高地区开挖基坑，会遇到地下水问题。

如涌入基坑内的地下水不能及时排除，不但土方开挖困难，边坡易于塌方，而且会使地基被水浸泡，扰动地基土，造成竣工后的建筑物产生不均匀沉降。

为此，在基坑开挖时要及时排除涌入的地下水。

当基坑开挖深度不很大，基坑涌水量不大时，集水明排法是应用最广泛，亦是最简单、经济的方法。

1明沟、集水井排水明沟、集水井排水多是在基坑的两侧或四周设置排水明沟，在基坑四角或每隔3040m设置集水井，使基坑渗出的地下水通过排水明沟汇集于集水井内，然后用水泵将其排出基坑外（图6-173）。

图6-173明沟、集水井排水方法1-排水明沟；2-集水井；3-离心式水泵；4-设备基础或建筑物基础边线；5-原地下水位线；6-降低后地下水位线排水明沟宜布置在拟建建筑基础边0.4m以外，沟边缘离开边坡坡脚应不小于0.3m。

排水明沟的底面应比挖土面低0.30.4m。

集水井底面应比沟底面低0.5m以上，并随基坑的挖深而加深，以保持水流畅通。

沟、井的截面应根据排水量确定，基坑排水量V应满足下列要求：

V1.5Q（6-141）式中Q基坑总涌水量，按6-2-8-2节提供的方法计算。

明沟、集水井排水，视水量多少连续或间断抽水，直至基础施工完毕、回填土为止。

当基坑开挖的土层由多种土组成，中部夹有透水性能的砂类土，基坑侧壁出现分层渗水时，可在基坑边坡上按不同高程分层设置明沟和集水井构成明排水系统，分层阻截和排除上部土层中的地下水，避免上层地下水冲刷基坑下部边坡造成塌方（图6-174）。

图6-174分层明沟、集水井排水法1-底层排水沟；2-底层集水井；3-二层排水沟；4-二层集水井；5-水泵；6-原地下水位线；7-降低后地下水位线2水泵选用集水明排水是用水泵从集水井中排水，常用的水泵有潜水泵、离心式水泵和泥浆泵，其技术性能如表6-124、表6-125、表6-126和表6-127所示。

排水所需水泵的功率按下式计算：

（6-142）式中K1安全系数，一般取2；Q基坑涌水量（m3/d）；H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）；1水泵效率，0.40.5；2动力机械效率，0.750.85。

一般所选用水泵的排水量为基坑涌水量的1.52.0倍。

潜水泵技术性能表6-124型号流量（m3/h）扬程（m）电机功率（kw）转速（r/min）电流（A）电压（V）QY-3.51003.52.228006.5380QY-76572.228006.5380QY-1525152.228006.5380QY-2515252.228006.5380JQB-1.5-61022.528202.228005.7380JQB-2-101532.521122.228005.7380JQB-4-3150908.24.72.228005.7380JQB-5-69801205.13.12.228005.73807.5JQB8-972884.57.5-3801.5JQB2-1018141.5-3802Z615254.0-380JTS-2-1025152.229005.4-B型离心水泵主要技术性能表6-125水泵型号流量（m3/h）扬程（m）吸程（m）电机功率（kW）重量（kg）B-1761420.314.06.66.01.517.02B-31103034.524.08.25.74.037.02B-19112521.016.08.06.02.219.03B-1932.452.221.515.66.25.04.023.03B-33305535.528.86.73.07.540.03B-57307062.044.57.74.717.070.04B-15549917.610.05.05.527.04B-206511022.617.15.010.051.64B-356512037.728.06.73.317.048.04B-517012059.043.05.03.530.078.04B-916513598.072.57.140.055.089.06B-1312618714.39.65.95.010.088.06B-2011020022.717.18.57.017.0104.06B-3311020036.529.26.65.230.0117.08B-1321632414.511.05.54.517.0111.08B-1822036020.014.06.25.022.0-8B-2922034032.025.46.54.740.0139.0BA型离心水泵主要技术性能表6-126水泵型号流量（m3/h）扬程（m）吸程（m）电机功率（kW）外形尺寸（mm）（长宽高）重量（kg）BA-611.017.46.71.5370225240302BA-620.038.07.24.0524337295352BA-920.018.56.82.2534319270363BA-660.050.05.617.07143684101163BA-945.032.65.07.5623350310603BA-1345.018.85.54.0554344275414BA-6115.081.05.555.07304304401384BA-8109.047.63.830.07224024251164BA-1290.034.65.817.07253874001084BA-1890.020.05.010.0631365310654BA-2579.014.85.05.5571301295446BA-8170.032.55.930.07595284801666BA-12160.020.17.917.07474904501466BA-18162.012.55.510.07484704201348BA-12280.029.15.640.08095844901918BA-18285.018.05.522.07865604801808BA-25270.012.75.017.0779512480143泥浆泵主要技术性能表6-127泥浆泵型号流量（m3/h）扬程（m）电机功率（kw）泵口径（mm）外形尺寸（m）（长宽高）重量（kg）吸入口出口3PN1082122125750.760.590.524503PNL1082122160901.275.11.633004PN1005075751501.490.841.0851000NWL25455.83.61.570601.247（长）61.53NWL55959.87.9390701.677（长）63BW600/30（600）30038102642.1061.0511.361450BW200/30（200）3001375451.790.6950.865578BW200/40（200）4001889381.670.891.6680注：

流量括号中数量单位为L/min。

4降水降水降水即在基坑土方开挖之前，用真空（轻型）井点、喷射井点或管井深入含水层内，用不断抽水方式使地下水位下降至坑底以下，同时使土体产生固结以方便土方开挖。

1降水井（井点或管井）数量计算（6-143）式中Q基坑总涌水量；q设计单井出水量；真空井点出水量可按3660m3/d确定；真空喷射井点出水量按表6-128确定；管井的出水量q（m3/d）按下述经验公式确定：

（6-144）rs过滤器半径（m）；l过滤器进水部分长度（m）；k含水层的渗透系数（m/d）。

喷射井点的设计出水能力表6-128型号外管直径（mm）喷射管工作水压力（MPa）工作水流量（m3/d）设计单个井点出水能力（m3/d）适用含水层渗透系数（m/d）喷嘴直径（mm）混合室直径（mm）1.5型并列式387140.60.8112.8163.2100.8138.20.15.02.5型圆心式687140.60.8110.4148.8103.2138.20.15.04.0型圆心式10010200.60.8230.4259.2388.85106.0型圆心式16219400.60.872060072010202过滤器长度真空井点和喷射井点的过滤器长度，不宜小于含水层厚度的1/3。

管井过滤器长度宜与含水层厚度一致。

群井抽水时，各井点单井过滤器进水部分长度应符合下述条件：

y0l（6-145）式中y0单井井管进水长度，按下式计算：

（1）潜水完整井（5-146）式中r0基坑等效半径；rw管井半径；H潜水含水层厚度；R0基坑等效半径与降水影响半径之和R0r0RR降水井影响半径。

（2）承压完整井（6-147）式中H承压水位至该承压含水层底板的距离；M承压含水层厚度。

当滤管工作部分长度小于2/3含水层厚度时，应采用非完整井公式计算。

若不满足上式条件，应调整井点数量和井点间距，再进行验算。

当井距足够小仍不能满足要求时，应考虑基坑内布井。

（3）基坑中心点水位降低深度计算1）块状基坑降水深度计算潜水完整井稳定流时：

（6-148）承压完整井稳定流时：

（6-149）式中S基坑中心处地下水位降低深度；r1、r2rn各井距基坑中心或井点中心处的距离。

2）对非完整井或非稳定流，应根据具体情况采用相应的计算方法。

3）当计算出的降深不能满足降水设计要求时，应重新调整井数、布井方式。

3井点结构和施工的技术要求

（1）一般要求1）基坑降水宜编制降水施工组织设计，其主要内容为：

井点降水方法；井点管长度、构造和数量；降水设备的型号和数量；井点系统布置图；井孔施工方法及设备；质量和安全技术措施；降水对周围环境影响的估计及预防措施等。

2）降水设备的管道、部件和附件等，在组装前必须经过检查和清洗。

滤管在运输、装卸和堆放时应防止损坏滤网。

3）井孔应垂直，孔径上下一致。

井点管应居于井孔中心，滤管不得紧靠井孔壁或插入淤泥中。

4）井孔采用湿法施工时，冲孔所需的水流压力如表6-129所示。

在填灌砂滤料前应把孔内泥浆稀释，待含泥量小于5%时才可灌砂。

砂滤料填灌高度应符合各种井点的要求。

冲孔所需的水流压力表6-129土的名称冲水压力（kPa）土的名称冲水压力（kPa）松散的细砂250450中等密实粘土600750软质粘土、软质粉土质粘土250500砾石土850900密实的腐殖土500塑性粗砂8501150原状的细砂500密实粘土、密实粉土质粘土7501250松散中砂450550中等颗粒的砾石10001250黄土600650硬粘土12501500原状的中粒砂600700原状粗砾135015005）井点管安装完毕应进行试抽，全面检查管路接头、出水状况和机械运转情况。

一般开始出水混浊，经一定时间后出水应逐渐变清，对长期出水混浊的井点应予以停闭或更换。

6）降水施工完毕，根据结构施工情况和土方回填进度，陆续关闭和逐根拔出井点管。

土中所留孔洞应立即用砂土填实。

7）如基坑坑底进行压密注浆加固时，要待注浆初凝后再进行降水施工。

（2）真空井点结构和施工技术要求1）机具设备真空井点系统由井点管（管下端有滤管）、连接管、集水总管和抽水设备等组成。

井点管井点管为直径38110mm的钢管，长度57m，管下端配有滤管和管尖。

滤管直径与井点管相同，管壁上渗水孔直径为1218mm，呈梅花状排列，孔隙率应大于15%；管壁外应设两层滤网，内层滤网宜采用3080目的金属网或尼龙网，外层滤网宜采用3-10目的金属网或尼龙网；管壁与滤网间应采用金属丝绕成螺旋形隔开，滤网外面应再绕一层粗金属丝。

滤管下端装一个锥形铸铁头。

井点管上端用弯管与总管相连。

连接管与集水总管连接管常用透明塑料管。

集水总管一般用直径75110mm的钢管分节连接，每节长4m，每隔0.81.6m设一个连接井点管的接头。

抽水设备根据抽水机组的不同，真空井点分为真空泵真空井点、射流泵真空井点和隔膜泵真空井点，常用者为前两种。

真空泵真空井点由真空泵、离心式水泥、水气分离器等组成（图6-175），有定型产品供应（表6-130）。

这种真空井点真空度高（6780kPa），带动井点数多，降水深度较大（5.56.0m）；但设备复杂，维修管理困难，耗电多，适用于较大的工程降水。

图6-175真空泵真空井点抽水设备工作简图1-井点管；2-弯联管；3-集水总管；4-过滤箱；5-过滤网；6-水气分离器；7-浮筒；8-挡水布；9-阀门；10-真空表；11-水位计；12-副水气分离器；13-真空泵；14-离心泵；15-压力箱；16-出水管；17-冷却泵；18-冷却水管；19-冷却水箱；20-压力表；21-真空调节阀真空泵型真空井点系统设备规格与技术性能表6-130名称数量规格技术性能往复式真空泵1台V5型（W6型）或V6型；生产率4.4m3/min，真空度100kPa，电动机功率5.5kW，转速1450r/min离心式水泵2台B型或BA型；生产率30m3/h，扬程25m，抽吸真空高度7m，吸口直径50mm，电动机功率2.8kW，转速2900r/min水泵机组配件1套井点管100根，集水总管直径75l00mm，每节长1.64.0m，每套29节，总管上节管间距0.8m，接头弯管100根；冲射管用冲管1根；机组外形尺寸2600mm1300mm1600mm，机组重1500kg射流泵真空井点设备由离心水泵、射流器（射流泵）、水箱等组成，如图6-176所示，配套设备如表6-131，系由高压水泵供给工作水，经射流泵后产生真空，引射地下水流；设备构造简单，易于加工制造，操作维修方便，耗能少，应用日益广泛。

图6-176射流泵真空井点设备工作简图（a）工作简图；（b）射流器构造1-离心泵；2-射流器；3-进水管；4-集水总管；5-井点管；6-循环水箱；7-隔板；8-泄水口；9-真空表；10-压力表；11-喷嘴；12-喉管2）井点布置井点布置应根据基坑平面形状与大小、地质和水文情况、工程性质、降水深度等而定。

当基坑（槽）宽度小于6m，且降水深度不超过6m时，可采用单排井点，布置在地下水上游一侧（图6-177）；当基坑（槽）宽度大于6m，或土质不良，渗透系数较大时，宜采用双排井点，布置在基坑（槽）的两侧，当基坑面积较大时，宜采用环形井点（图6-178）；挖土运输设备出入道可不封闭，间距可达4m，一般留在地下水下游方向。

井点管距坑壁不应小于1.01.5m，距离太小，易漏气。

井点间距一般为0.81.6m。

集水总管标高宜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。

井点管的入土深度应根据降水深度及储水层所有位置决定，但必须将滤水管埋入含水层内，并且比挖基坑（沟、槽）底深0.91.2m，井点管的埋置深度亦可按下式计算（图6-178）；50型射流泵真空井点设备规格及技术性能表6-131名称型号技术性能数量备注离心泵3BL-9型，流量45m3/h，扬程32.5m1台供给工作水电动机JO2-42-2，功率7.5kW1台水泵的配套动力射流泵喷嘴50mm，空载真空度100kPa，工作水压0.150.3MPa，工作水流45m3/h，生产率1035m3/h1个形成真空水箱1100mm600mm1000mm1个循环用水注：

每套设备带9m长井点2530根，间距1.6m，总长180m，降水深59m。

图6-177单排线状井点布置1-井点管；2-集水总管；3-抽水设备；4-基坑；5-原地下水位线；6-降低后地下水位线；H-井点管长度；H1-井点埋设面至基础底面的距离；h-降低后地下水位至基坑底面的安全距离，一般取0.51.0m；L-井点管中心至基坑外边的水平距离；l-滤管长度；B-开挖基坑上口宽度图6-178环形井点布置图1-井点；2-集水总管；3-弯联管；4-抽水设备；5-基坑；6-填粘土；7-原地下水位线；8-降低后地下水位线；H-井点管埋置深度；H1-井点管埋设面至基底面的距离；h-降低后地下水位至基坑底面的安全距离，一般取0.51.0m；L-井点管中心至基坑中心的水平距离；l-滤管长度HH1hiLl（6-150）式中H井点管的埋置深度（m）；H1井点管埋设面至基坑底面的距离（m）；h基坑中央最深挖掘面至降水曲线最高点的安全距离（m），一般为0.51.0m，人工开挖取下限，机械开挖取上限；L井点管中心至基坑中心的短边距离（m）；i降水曲线坡度，与土层渗透系数、地下水流量等因素有关，根据扬水试验和工程实测确定。

对环状或双排井点可取1/101/15；对单排线状井点可取1/4；环状降水取1/81/10；l滤管长度（m）。

井点露出地面高度，一般取0.20.3m。

H计算出后，为安全计，一般再增加1/2滤管长度。

井点管的滤水管不宜埋入渗透系数极小的土层。

在特殊情况下，当基坑底面处在渗透系数很小的土层时，水位可降到基坑底面以上标高最低的一层，渗透系数较大的土层底面。

一套抽水设备的总管长度一般不大于100120m。

当主管过长时，可采用多套抽水设备；井点系统可以分段，各段长度应大致相等，宜在拐角处分段，以减少弯头数量，提高抽吸能力；分段宜设阀门，以免管内水流紊乱，影响降水效果。

真空泵由于考虑水头损失，一般降低地下水深度只有5.56m。

当一级轻型井点不能满足降水深度要求时，可采用明沟排水与井点相结合的方法，将总管安装在原有地下水位线以下，或采用二级井点排水（降水深度可达710m），即先挖去第一级井点排干的土，然后再在坑内布置埋设第二级井点，以增加降水深度。

抽水设备宜布置在地下水的上游，并设在总管的中部。

3）井点管的埋设井点管的埋设可用射水法、钻孔法和冲孔法成孔，井孔直径不宜大于300mm，孔深宜比滤管底深0.51.0m。

在井管与孔壁间及时用洁净中粗砂填灌密实均匀。

投入滤料数量应大于计算值的85%，在地面以下1m范围内用粘土封孔；4）井点使用井点使用前应进行试抽水，确认无漏水、漏气等异常现象后，应保证连续不断抽水。

应备用双电源，以防断电。

一般抽水35d后水位降落漏斗渐趋稳定。

出水规律一般是“先大后小、先浑后清”。

在抽水过程中，应定时观测水量、水位、真空度，并应使真空泵保持在55kPa以上。

（3）喷射井点的结构及施工技术要求1）工作原理与井点布置喷射井点作用深层降水，其一层井点可把地下水位降低820m。

其工作原理如图6-179、图6-180所示。

喷射井点的主要工作部件是喷射井管内管底端的扬水装置喷嘴的混合室（图6-180）；当喷射井点工作时，由地面高压离心水泵供应的高压工作水，经过内外管之间的环形空间直达底端，在此处高压工作水由特制内管的两侧进水孔进入至喷嘴喷出，在喷嘴处由于过水断面突然收缩变小，使工作水流具有极高的流速（30