建筑施工降水方法.docx

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建筑施工降水方法

喷射井点

     当基坑开挖所需降水深度超过6m时，一级的轻型井点就难以收到预期的降水效果，这时如果场地许可，可以采用二级甚至多级轻型井点以增加降水深度，达到设计要求。

但是这样一来会增加基坑土方施工工程量、增加降水设备用量并延长工期，二来也扩大了井点降水的影响范围而对环境不利。

为此，可考虑采用喷射井点。

    根据工作流体的不同，以压力水作为工作流体的为喷水井点；以压缩空气作为工作流体的是喷气井点，两者的工作原理是相同的。

      喷射井点系统主要是由喷射井点、高压水泵（或空气压缩机）和管路系统组成。

如图所示。

喷射井管由内管和外管组成，在内管的下端装有喷射扬水器与滤管相连。

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行空间直达底端，在此处工作流体由特制内管的两侧进水孔至喷嘴喷出，在喷嘴处由于断面突然收缩变小，使工作流体具有极高的流速，（30－60m/s）在喷口附近造成负压（形成真空），将地下水经过滤管吸入，吸入的地下水在混合室与工作水混合，然后进入扩散室，水流在强大压力的作用下把地下水同工作水一同扬升出地面，经排水管道系统排至集水池或水箱，一部分用低压泵排走，另一部分供高压水泵压入井管外管内作为工作水流。

如此循环作业，将地下水不断从井点管中抽走，使地下水渐渐下降，达到设计要求的降水深度。

     喷射井点用作深层降水，应用在粉土、极细砂和粉砂中较为适用。

在较粗的砂粒中，由于出水量较大，循环水流就显得不经济，这时宜采用深井泵。

一般一级喷射井点可降低地下位8～20m，甚至20m以上。

电渗井点

      在粘土和粉质粘土中进行基坑开挖施工，由于土体的渗透系数较小，为加速土中水分向井点管中流入，提高降水施工的效果，除了应用真空产生抽吸作用以外，还可加用电渗。

      所谓电渗井点，一般与轻型井点或喷射井点结合使用，是利用轻型井点或喷射井点管本身作为阴极，一金属棒（钢筋、钢管、铝棒等）作为阳极。

通入直流电（采用直流发电机或直流电焊机）后，带有负电荷的土粒即向阳极移动（即电泳作用），而带有正电荷的水则向阴极方向集中，产生电渗现象。

在电渗与井点管内的真空双重用下，强制粘土中的水由井点管快速排出，井点管连续抽水，从而地下水位渐渐降低。

     因此，对于渗透系数较小（小于0.1m/d）的饱和粘土，特别是淤泥荷淤泥质粘土，单纯利用井点系统的真空产生的抽吸作用可能较难降水从土体中抽出排走，利用粘土的电渗现象和电泳作用特性，一方面加速土体固结，增加土体强度，另一方面也可以达到较好的降水效果。

管井井点

      对于渗透系数为20－200m/d且地下水丰富的土层、砂层，用明排水造成土颗粒大量流失，引起边坡塌方，用轻型井点难以满足排降水的要求。

这时候可采用管井井点。

     管井井点就是沿基坑每隔一定距离设置一个管井，或在坑内降水时每一定距离设置一个管井，每个管井单独用一台水泵不断抽取管井内的水来降低地下水位。

管井井点具有排水量大、排水效果好、设备简单、易于维护等特点，降水深度3～5m，可代替多组轻型井点作用。

深井井点

     对于渗透系数大、涌水量大、降水较深的不砂类土，及用其它井点降水不易解决的深层降水，可采用深井井点系统。

    深井井点降水是在深基坑的周围埋置深于基坑的井管，使地下水通过设置在井管内的潜水电泵将地下水抽出，使地下水位底于坑底。

本法具有排水量大，降水深（可达50m），不受吸程限制，排水效果好；井距大，对平面布置的干扰小；可用于各种情况，不受土层限制；成孔（打井）用人工或机械均可，较易于解决；井点制作、降水设备及操作工艺、维护均较简单，施工速度快；如果井点管采用钢管、塑料管，可以整根拔出重复使用等优点；但一次性投资大，成孔质量要求严格；降水完毕，井管拔出较困难。

适用于渗透系数较大（10～250m/d）,土质为砂类土，地下水丰富，降水深，面积大，时间长的情况，对在有流砂和重复挖填土方区使用，效果尤佳。

引发流砂的因素

根据常发生流砂地区的工程实践及土工分析，可发现引起流砂的因素大致有：

1）．主要外因取决于水力坡度的大小，即该地区地下水位越高，基坑挖深越大，水力压力差越大，越容易产生流砂现象；

2）．土的颗粒组成中粘土含量小于10%，而粉砂含量大于75%；

3）．土的不均匀系数D60/D10<5（式中D60为限定颗粒，即小于某粒径的土粒重量计百分数为60%时；D10为有效粒径，即小于某粒径的土粒重量计百分数为10%时）。

易发生流砂地区取得不均匀系数的值在1.6～3.2之间；

4）．土的含水量大于30%；

5）．土的空隙率大于43%；

6）．在粘性土中有砂夹层的地质构造中，砂质粉土或砂层的厚度大于250mm。

流砂防范措施

     防范流砂现象的产生，可根据其产生机理从两方面入手：

一方面可以通过减小水位差，另一方面可以通过增加地下水的渗流路线，从而减小其水力坡度，达到防范流砂的目的。

在具体施工时，可以采取降水或设置挡水帷幕等措施。

1）．降水

     根据开挖工程的具体情况，包括工程性质、开挖深度、土质条件等，并综合考虑经济等因素而采取相适应的降水方法。

开挖深度较浅的基坑（H≤6m）可采取用普通轻型井点；深基坑（H>6m）可考虑采用喷射井点、深井井点等井点降水措施，也可以结合基坑的平面形状及周围环境条件，采用多级轻型井点或综合多种井点降水方式以达到经济合理的降水效果。

2）．挡水帷幕

     挡水帷幕的作用为加长地下水渗流路线，以阻止或限制地下水渗流到基坑中去。

常用挡水帷幕的种类主要包括：

（1）钢板桩

    钢板桩作为挡水帷幕的有效程度取决于板桩之间的止口锁合程度及钢板桩的长度。

一般在板缝间易漏水，因此钢板桩挡水帷幕只能阻挡较大水流，水中小工程的施工，可在四周打设钢板桩，进行水下挖土然后水下浇筑混凝土以止水，而水下混凝土封闭必须能承受上升的压力。

对于一般基坑工程还需结合降水或其它挡水措施以增强挡水效果。

（2）水泥搅拌桩

     水泥搅拌桩相互搭接形成挡水帷幕是近年来常用的挡水措施。

水泥搅拌桩桩身1渗流系数极小，可以达到较好的挡水效果。

当水泥搅拌桩间搭接处间断施工时，可能会造成搭接处结合不严密而漏水，这可以通过合理组织施工或采取局部注浆措施来进行防治。

（3）地下连续墙

    地下连续墙墙身为钢筋混凝土，挡水效果好，我国首次应用地下连续墙便是作为水库截水防渗之用。

但地下连续墙造价昂贵，作为挡水帷幕使用一般仅在超大型重要工程中采用，在基坑工程中地下连续墙一般作为支护墙体，同时起到挡水的作用。

在地下连续墙用于挡水时需要注意其槽段间接头处的质量以防止漏水，必要时可采取局部注浆措施以加强挡水效果。

（4）注浆挡水帷幕

     沿基坑边采用压密注浆形成密闭挡水帷幕可起到截流地下水以防止流砂的目的。

注浆材料可以采用水泥浆或化学浆液，常用的有：

水泥和水；水泥、膨润土、减少表面张力的粘合剂和水；硅胶、Am-9、丙凝等。

（5）冻结法

     采用冻结法将基坑周围或坑底土体一定范围内地下水冻结，一方面起到加固土体，同时作为支护的作用，另一方面达到挡水以防流砂的目的。

　轻型井点管沉设采用水冲法时冲孔所需的水流压力

      在沉设井点时，冲孔是保证质量的重要的一环。

冲孔时水压力不宜过大或过小。

另外当冲孔达到设计深度时，需尽快减低水压。

下表为一般情况下冲孔时的冲水压力。

土的名称

冲水压力（MPa）

松散的细砂

软粘土、软质粉土粘质土

密实的腐殖土

原状的细砂

松散中砂

黄土

原状的中粒砂

中等密实的粘土

砂石土

塑性粗砂

密实粘土，密实粉质粘土

中等颗粒的砂石

硬粘土

原状粗沙砾

0.25-0.45

0.25-0.50

0.50

0.50

0.45-0.55

0.60-0.65

0.60-0.70

0.60-0.75

0.85-0.90

0.85-1.15

0.75-1.25

1.0-1.25

1.25-1.50

1.35-1.50

套管法井管埋设

     为保证施工时井点周围滤砂层的质量设计要求，可采用套管法施工。

施工时用吊车先将套管就位，然后开泵冲孔，当套管下沉时，渐渐加大高压水泵的压力，必须控制下沉速度。

在上海地区，当工作水压力为0.8MPa时，下沉速度控制在0.3～0.8m/min，遇见粘土层时，套管要缓慢起落冲沉，一加大冲击面。

有时，为加速下沉，应将工作水压力提高1.2～1.5MPa。

当冲孔深度达到设计标高时，需继续冲洗一段时间，根据土质情况可以减小工作水压力或维持原来的水压力。

在井点未放入套管以前，先倒入少量砂，其作用为带泥砂沉淀并防止井点插入粘土中，一般孔深比井点埋设标高深1m左右，然后再将井点防入套管内，砂分2～3次填完，最后拔出套管。

如一次填到设计标高，井点易被挤在套管内，此时则可以应用振动器助拔套管，否则在套管提升时会将井点一起带出，井点就会高出设计标高。

为使井点处于中间位置，在滤管顶部可利用3根钢筋制成的定位导向器，放入时向外伸张，井点拔出时可收紧。

射水法井管沉设

      利用射水法进行井点管的埋设就是在井点管下安装射水或滤管，在地面挖小坑，将射水或井点管插入后，下有射水球阀，上接可旋动节管和高压胶管、水泵等。

利用高压水在井管下端冲刷土体，使井点管下沉。

下沉时，随时转动管子，以增加下沉速度，并保证垂直。

射水压力为0.4～0.6MPa，当为大颗粒砂粒土时，应为0.9～1.0MPa，冲至设计深度后，取下软管，再与集水总管连接，抽水时球阀可以自由关闭。

冲孔直径一般为300mm，冲孔深度应比滤管底申0.5m左右，以利沉泥。

灌砂方法要求与水冲发相同。

本法优点为一次冲孔成，直接埋管。

其构造如图。

套管水冲法井管沉设

      采用套管水冲法进行井点管的埋设（如图）就是用套管或高压水冲枪冲孔。

冲枪由套管、冲孔高压水管、反冲洗高压水管和喷嘴等组成。

在冲枪下端沿圆周布置10Ø8mm垂直向下的喷嘴，头部沿圆周切成锯齿形水口，以利套管下沉。

为使套管内部土柱迅速脱离，内设两层12Ø10mm的向心45º角的喷嘴。

冲枪工作时，用高压水泵将0.8～1.0MPa，高压水通过高压水管、喷嘴射入土中，以0.6m/min的速度冲土下沉，泥浆水不断返向上部流出，至设计标高后，停止冲水，通过反冲管供给0.4~0.6MPa的高压水，使套管内泥浆稀释，至出清水，然后沉设井点管，在充填过滤砂的同时，将套管或冲枪缓缓拔出，随拔随填入过滤砂，在接近地面的顶端，用粘土将孔口封死，井点埋设即告完成。

本法成孔直径（Ø450mm）和砂井质量能保证，不会泥土堵塞，井点渗水效果好。

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