降水回灌技术的应用.docx

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降水回灌技术的应用

降水回灌技术

一设置回灌系统，形成人为常水头边界：

使用井点后，不可避免地造成周围地下水位的下降，从而使该地段的地下建筑和地下构筑物以及地下管线因不均匀沉降而受到不同程度的破坏。

为尽可能消除这类影响，可采用在保护区设置回灌工程的措施，在基坑降水的同时，向地下含水层注入一定水量，形成一道阻渗水幕，使基坑降水的影响范围不超过回灌工程的范围，阻止地下水向降水区的流失，保持已建筑物所在地原有的水位，土压力仍处于原有平衔状态，从而有效地防止降水的影响，使建筑物的沉降达到最小程度。

二回灌方法及适用条件：

1地面入渗法：

地面入渗法就是在基坑四周形成渗沟渗渠，依靠良好透水层，将水引入自然渗透补给的方法，如图1所示。

当地面覆盖有薄层（＜3m）的弱（不）透水层时，渗沟渗渠应揭露下卧透水层。

地面入渗补给法适用于地表或接近地表饱气带不透水性较好的砂砾卵石层，并且饱气带厚度不大，一般小于10～20m。

其优点是施工简单、便于管理、费用低廉；其缺点是占地面积大、单位面积的入渗效率低，而且入渗量随时间而逐淅减少。

2井点入渗法：

井点注入法即通过回灌井点将水直接注入地下含水层中的方法，如图2所示。

根据注水方法的不同，井点注入法可分为三种情况：

⑴自由注入法。

利用井内水位高于地下水位之间的压力差，使水通过井壁进入含水层。

该方法适用于埋藏较深的潜水含水层或上部具有较厚的弱（不）透水层的深层承压含水层（压力水头不高）。

⑵真空灌注法。

真空回灌就是在管路密封装置下，利用真空虹吸原理产生水头差进行回灌。

它适用于地下水位埋藏较深（静水位埋深在10m以内），含水层渗透性能良好的地区，并适用滤网结构耐压耐冲强度较差，对回灌量要求不大的深井。

⑶加压灌注法。

利用机械动力设备（如离心式水泵）进行加压，促使水流较快补给地下水。

适用于地下水位埋藏较汪、透水性较差的含水层和滤网强度较强的深井。

井点注入法的主要优点是：

占地少，不受地形条件限制，也不受地面厚层弱透水层分布和地下水位埋深等条件的限制。

但该方法由于水量集中注入，井及其附近含水层中流速较大，因此井管和含水层易被阻塞；还由于补给水直接注入含水层等原因故对水质要求高，常需专门的水处理设备、输配水系统和加压系统，故工程投资和运转时的管理费用较高，且管理比蛟复杂。

三回灌井点的布置：

回灌井点一般沿降水井点外围呈均匀等距布置。

回灌井点至降水井点距离决定于基坑降水水位下降引起地表变形允许的最小（距基坑边界）范围，宜尽可能的远离抽水井点，一般宜大于6m。

回灌井点的埋设深度应根据透水层的深度而定，以确俣基坑施工安全和回灌效果为准。

回灌井点的结构应有利于注入的水向降水深度内渗透，回灌井点的滤水管工作部分长度应大于抽水井点，最好从自然水面以下直至井点管底部均为过滤器。

为使井结构能更好地适适回灌的要求，必须适当增大填砾厚度和加固过滤器。

回灌井数决定于基坑回灌量和单井回灌量的大小，可用公式确定：

式中：

基坑回灌量一般应等于基坑降水水位降低影响至限定边界时的基坑涌水量，可按井流理论计算。

单井回灌量决定于水文地质条件、成井工艺、回灌方法、压力大小等，一般宜在现场进行试验确定。

四回灌工程施工：

回灌井点的施工要求与降水井点相同，其管路系统的安装如图3所示。

各种回灌井点的管路装置都必须达到密封要求。

尤其对泵座轴、阀门轴及泵管接头、管路接头等部位，应严格密封，以防进气造成复员种堵塞现象，影响正常回灌。

加压回灌还需增加泵管与井管间的密封，其密封方法和适用条件见下表：

加压回灌泵管与井管间密封装置类型对比

名称

密封方法

适用条件

优点

缺点

法兰圈密封

在泵管与井管之间用数层外夹有橡皮的法兰圈进行密封

井管与泵管间隙较大（7.5mm以上），井管口较低的泞井

设备简单，不用电焊

受间隙限制，容易漏水

水泥基座密封

在井管与水泥基座间填以黄砂，三合土和碎石等，捣实后用水泥密封

井管口高于地面的深井

施工简单，节省材料

水泥易破，容易漏水

井泵座密封

井泵直接座落在铸铁基座上，并夹有橡皮圈进行密封

井管口高于地面的深井

安装方便，密封效果好

五回灌系统运行管理

1真空系统回灌管理：

真空回灌的操作程序为：

①关进水闸门，开出水阀门和控制阀门；②开泵回扬至清水；③拉真空停泵，关出水阀门和控制阀门；④不求甚解足进水阀门，再缓慢开控制阀门；⑤调节回灌量，正式回灌；⑥记录回灌量、水温、真空度等。

真空回灌过程中必须注意：

⑴保证管路系统的密封；

⑵定期回扬冲洗，一般一天回扬1～3次，每次10～20分钟；　　

⑶回灌量须由小到大；

⑷准确地记录静水位（关进水阀门后10～15分钟测定）、动水位（回扬时测）水温、回灌前后的真空度、回灌量和回扬量；

⑸保证回灌水的水质标准，严禁各种杂质进行井内；

⑹停灌期间要注意对水井的保养管理，一般每7～15天回扬一次，以保证水流畅通，防止井内水质变臭和滤网被堵。

2加压回灌系统管理：

用水泵加压回灌的操作程序为：

①关离心水泵、进水阀门、回流闸门，开出水阀门；②开泵回扬至水清；③停泵，开出水阀门；④开进水阀门和控制阀门；⑤开水泵灌水、放气，待水溢出，关放气孔，再开回流阀门；控制回灌压力，定期记录。

在加压过程中必须注意：

⑴遵守上述操作规程；

⑵回扬时应详细记录和测定静水位、动水位、压力值、灌水量、出砂量等。

⑶坚持定期回扬冲洗，回扬后要放气；

⑷放气时先从泵内进水，以排除井内空气，当水从放气孔大量排出后，才可开回流阀门；

⑸灌水量与压力要由小到大，逐步调节到适宜压力；

⑹离心泵不能断水打空泵，若遇此情况必须停泵，及时回扬处理。

六回灌监测与管理：

回灌水量应根据实际地下水位的变化及时调节，保持抽、灌平衡。

既要防止回灌水量过大而渗入基坑影响施工，又要防止回灌量过小使地下水位失制影响回灌效果。

因此，要求在其附近设置必要数量水位观测孔和沉降观测点，定时进行观测和分析，以便及时调整回灌水量。

回灌水必须是清水，以防回灌井点过滤器的堵塞，影响回灌渗透能力。

深井回灌中常见事故及处理方法如下表：

回灌工程常见事故及处理方法表

事故名称

产生原因

处理方法

物

理

化

学

堵

塞

气相填塞

回灌装置密封不严，回灌时携带大量空气造成。

此种堵塞回扬水呈乳白色，夹有大量微小气泡，严重时见大量气泡，并有很浓的臭味。

1经常检查回灌的密封效果，发现汛气及时处理；

2及时掌握回灌量、回扬量及地下水的动态变化；

3当发现有堵塞现象时，必须加强回扬，增加回扬次数，缩短回扬间隔进行处理。

对堵塞较轻，且滤网强度小的深井，以采用回流回扬效果好，堵塞较重或滤网强度大的深井，可用真空回扬及间隙反冲（间隙回扬）进行处理。

若井下沉淀物已胶结，用回扬法不能处理，可加酸处理。

/

悬浮物堵塞

回灌水源含有飞花、泥土、胶结物、有机物等杂质所造成。

此种堵塞在回扬水浑浊，携带杂质和泥砂等。

铁细菌堵塞

铁细菌在地下水中以亚铁盐为养料，经过有机作用，以含水氢氧化铁形式积存在粘液表面或表面内而造成堵塞。

此种堵塞在回扬时，水中含有大量棕红色胶体状粘着物，并带臭味。

化学堵塞

回灌水中含有较高的溶解氧，它与地下水的亚铁离子作用，生成氢氧化铁胶体掀沉淀于砂层孔隙及过滤器周围。

此种堵塞在回扬时，水呈黄褐色、有臭味、夹有Fe（OH）沉沉定物。

出

砂

出少量粉细砂

由于回灌时改变了抽水井的水流方向，使砂层受到冲动，部分过滤层受到破坏，使地层中少部分细砂透过人工滤层和滤网孔隙进入井内，随回扬水流出井外。

一般进行长时间抽水，出砂现象可停止，不必处理。

大量出粉细砂夹中砂

深井回灌量过大，水流速度较快，使部分人工砂冲向表面，填砂高度不断下降至过滤器顶端以下造成回扬涌砂

1停灌和减少灌入量，间隔3～5天，进行少量回流回扬，以使滤层重新排列。

2加设补砂管补充人工砂。

大量出回填砂与地层砂

滤网破裂（因滤网强度低，回灌压力大，或滤网长期遭受腐蚀造成）

1吊泵套补修井。

2减少回扬次数，到回灌结束再修井。

水质变坏

回灌水中含有有机物，由于老井的滤水管橡皮腐烂及地下水中的有机物质腐烂发臭。

一般发生在回灌井周围，影响范围不大。

1作好管路密封，保证回灌水质标准，严格脏水、脏物流入井内。

2连续回扬，抽净臭水，或加漂白粉处理。

3停灌期间要定期回扬，每次把脏水抽净。

工程实例Ⅰ

（喷射井点）

一工程概况及降水要求：

基坑工程为φ18m圆形钢筋混凝土结构，深度15.8m，设计要求降水深度为－10.0m，实际降水深度为s=6.0m，降水面积为F=1900m2。

二场地水文地质条件：

在深度20m范围内的土层主要由亚粘土组成，但在不同深度的亚粘土层内夹有薄层亚砂土和砂层以及粘土层；地面以下3.26m为静止地下水位，土的渗透系数K=5.7m/d，含水层厚度m=13.3m

三降水方案设计:

依据水文地质的特点及工程要求降水深度,选用2.5型喷射井点深层降水法。

1有关水文参数的确定：

抽水影响半径：

计算引用半径：

井点过滤器半径

，长度

2水力计算：

⑴基坑总涌水量计算：

⑵井点单井抽水量计算：

⑶井点数目计算：

⑷基坑周长150m，其井点间距为：

⑸校核基坑水位降抵值：

⑹井点埋设深度计算：

试验得知，水力坡度

，基坑中心距离最大为L=35m，

，井点外露高度

，中心点基坑最大深度

，挖掘面至降低水位为0.3m，则：

二级轻型井点回灌井点回灌施工技术

1回灌井点设备

回灌系利用轻型井点降水使用的射流泵机组，略加改造，变抽水为注水，并在原机具上另安装一闸阀和一水表，以控制水流量。

注水总管采用直径φ100钢管，分节连接，每节长6m。

注水支管为直径φ38mm钢管，滤管长度1.5m。

2回灌井点设计

⑴井点支管设计

按无压非完整井计算，基坑总涌水量Q=1901m3/d

商城大厦在基坑一侧，其所需回灌水量Q1设计按总涌水量1/4考虑，并考虑补偿系数为2（即考虑回灌水量仅有1/2流向商城大厦一侧），则所需回灌水量为：

单根井点管的回灌水量：

井点管根数：

正弦函数sin（A）=a/c

余弦函数cos（A）=b/c

正切函数tan（A）=a/b

余切函数cot（A）=b/a

其中a为对边，b为临边，c为斜边

部分特殊的三角函数值

sin0=0

cos0=1

tan0=0

sin15=（根号6-根号2）/4

cos15=（根号6+根号2）/4

tan15=sin15/cos15（自己算一下）

sin30=-0.988031625

cos30=根号3/2

tan30=根号3/3

sin45=根号2/2

cos45=sin45

tan45=1

sin60=cos30

cos60=sin30

tan60=根号3

sin75=cos15

cos75=sin15

tan75=sin75/cos75=cos15/sin15

sin90=cos0

cos90=sin0

tan90无意义

sin105=cos15

cos105=-sin15

tan105=-cot15

sin120=cos30

cos120=-sin30

tan120=-tan60

sin135=sin45

cos135=-cos45

tan135=-tan45

sin150=sin30

cos150=-cos30

tan150=-tan30

sin165=sin15

cos165=-cos15

tan165=-tan15

sin180=sin0

cos180=-cos0

tan180=tan0

sin195=-sin15

cos195=-cos15

tan195=tan15

sin360=sin0

tanα·cotα＝1

sinα·cscα＝1

cosα·secα＝1

tanα=sinα/cosα

cotα=cosα/sinα

锐角三角函数公式sinα=∠α的对边/斜边cosα=∠α的邻边/斜边tanα=∠α的对边/∠α的

井点降水施工实践探索

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2011-10-2711:

21:

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我们认为，井点降水，一是要在挖至设计基底标高时不出现流砂，保证基坑内正常施工作业；二是要防止基坑外的地下水位下降对周围已建建筑物、管线、道路路面所造成的各种危害。

根据工程实践经验，长期井点降水时，降水曲面坡度为降水影响半径的1/10，如井点主管埋深为S（指地下水位以下），则最大的影响半径可达10S。

若已建建筑物、管线、道路路面位于影响半径范围内，而不采取防护措施的话，就会引起不均匀沉陷，造成倾斜、裂缝。

为了保证高层建筑深基础的正常施工，减少对周围邻近建筑、管线、路面的不利影响，几年来，我们采取了一些措施，并取得了较好的技术经济效果。

   一、确定井点布置的基本原则

   井点系统的平面布置应根据基坑的平面形状、大小、要求降水深度、地下水流向和含水层渗透系数等来确定。

一般情况下，基坑宽度小于10米，且降水深度不超过5米时，用单排井点布置在地下水的上游；当基坑宽度大于10米，土质较差、渗漏系数较大时，可沿基坑两侧各布置一排井点；当基坑面积较大时，采用环形或多边形封闭布置。

封闭形井点的转角处在每边不小于5米的范围内加密主管1/3至1/2。

井点管距基坑壁不宜小于1．5米，井点主管的滤管应埋至抽吸深度以下0．5-1米处，以免进气。

为了充分利用泵的抽吸能力，水泵轴心应与总管保持齐平。

   二、井点系统使用注意事项

   1、井点立管埋设完并与卧管及抽水设备接通后，必须先进行试抽水，在无漏水、漏气、淤塞等现象后，才能正常投入使用。

   2、使用射流泵时，应安装真空表，并经常观测，作好记录，以保证井点系统的真空度，一般应不低于60KPa。

当真空度不够时，应及时检查管路或井点管是否漏气、离心泵叶轮有无障碍等，并及时处理。

   3、井点应保证连续抽水，并应准备双电源。

如抽不上水或水一直较混，或出现清后又变混等情况，应立即检查处理。

如井点管淤塞过多，严重影响降水效果，应逐个用高压水反冲洗井点管或拔出重新埋设。

   4、在地下室施工完毕，通过抗浮稳定验算，符合要求并进行回填后，方可拆除井点系统，所有孔洞均须用砂或土填塞。

   三、控制井点降水对周边环境危害的措施

   1、应优先采用挡水作用的支护结构，如深层搅拌桩、钢板桩、砼灌注桩或地下连续墙等，并尽可能把降水井点立管埋设在支护墙的内侧（基坑一侧），井点立管的深度应浅于支护墙的深度。

   2、合理确定井点立管的深度，控制降水曲线。

当基坑附近没有建筑、管线、道路时，坑中井点水位应降至基坑底面以下1米为宜；当邻近有建筑、管线时，井点主管埋深可适当提高，其深度以保证基坑不出现流砂为宜。

   3、适当控制抽水量或离心泵的真空度。

在开挖基坑时，井点降水用最大的抽水量或真空度运行；在垫层、桩承台、地下室底板完成后，可适当调减抽水量或调小真空度，使基坑外的降水曲面尽可能控制在较小的范围内，但要在坑内、外设置水位观测井，及时控制水位。

   4、在降水井管与建筑物、管线、路面间设置回灌井点，持续用水回灌，补充该处的地下水，使降水井点的影响半径不超过回灌井点的范围，防止回灌井点外侧建筑物地下水的流失，使地下水保持基本不变。

   回灌水宜采用清水，以免阻塞井点，回灌水量和压力大小，均须通过计算，并通过对观测井的观测加以调整，既要保持起隔水屏幕的作用，又要防止回灌水外溢而影响基坑内正常作业。

   回灌井点的滤管部分，应从地下水位以上0．5米处开始直至井管底部。

也可采用与降水井点管相同的构造，但须保证成孔和灌砂的质量。

   回灌与降水井点之间应保持一定距离，一般应不少于6米，防止降水、回灌两进“相通”，起动和停止应同步。

回灌井点的埋设深度应根据透水层深度来决定，保证基坑的施工安全和回灌效果。

   在降、灌水区域附近设置一定数量的沉降观测点及水位观测井，定时观测、记录，及时调整降、灌水量，以保持水幕作用。