降水施工技术.docx
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降水施工技术
3-2-6降水施工技术
1前言
1.1地下水的分类
地下水根据它在地下的埋藏条件可以分饱气带水、潜水和承压水。
其中饱气带水位于地下水水面以上的饱气带中，它对土壤作用及植物生长有重要意义。
潜水和承压水贮存于地下水面以下的饱水带中，是工程降水的主要对象。
潜水和承压水贮存的饱水带岩石（土壤）根据其透水和给水能力，分为含水层和隔水层。
这里的地下水主要指与工程降水直接相关的重力水，又称自由水。
透过并给出一定数量的水的岩层（土层）称为含水层，反之，亦然。
但值得说明的是，含水层和隔水层并不是绝对的，二者相比较而存在。
并在一定的条件下相互可以转化。
潜水是指位于饱水带中第一个具有自由表面含水层中的水，不承压（即不承受大气压强以外的附加压力），并与大气和地表水联系紧密，从潜水面到隔水底板的距离为潜水层的厚度。
承压水是指充满于两个隔水层之间的含水层中的水。
承压力是承压水的重要特征，承压力的大小（俗称水头压力），可以通过其在钻孔或井中的上升高度测试得到。
1.2地下水的基本处理方法
在基坑坑工程施工中遇到地下水时，其处理方法基本分三大类；
（1）止水法
止水法即将地下水止于基坑之外，有以下几种方法：
1）沉箱法;
2）冻结法；
3）灌浆法，又分为：
水泥灌浆法、粘土灌浆法、沥青灌浆法、矽化法；
（2）排水法
即将基坑内的地表水和地下水排除至基坑以外的方法。
（3）止水与排水相结合法
在城市市政工程施工中，经常会在既有建筑物的毗邻处建造新的建筑的情况。
在施工时，经常会出现降低地下水位和基坑开挖土方后引起周围土体的变形，以致给周围的建筑物或邻近地块造成不安全隐患。
为解决这一难题，工程技术人员从“止水”和“排水”两方面同时着手，并逐步形成止水和排水相结合的新方法。
对于软弱土层地基而言，在进行基坑围护结构设计时，常采用挡土结构。
如：
止水钢板桩、地下连续墙、钻孔灌注桩、水泥搅拌桩及桩间注浆及旋喷桩等方法。
1.3井点降水的类型及适用范围（见表1-3）
表1-3井点降水的类型及适用范围表
项次
井点类别
土层渗透系数（m/d）
降低水位深度m
1
单级轻型井点
0.1～50
3～6
2
多级轻型井点
0.1～50
3～12
3
喷射井点
0.1～20
8～20
4
电渗井点
＜0.1
根据选用的井点确定
5
管井井点
20～200
3～5
6
深井井点
10～250
＞15
2真空泵式深井井点降水施工工艺
2.1工艺流程图
图2-1真空泵式深井井点降水施工工艺流程图
2.2施工方案的制定
基坑内降水要解决两个问题，其一是降低土的含水量，有利于土体的开挖和运输；其二是提高地基土的抗剪强度，防止基底隆起，一般情况下水位要降到基坑开挖面3m以下。
2.2.1降水方法的选择
目前，在工程中能够选用的降水方法较多，根据不同的地质情况、降水的深度、降水需要达到的效果等选择降水方法见下表。
表2-2-1降水方法及适用范围
适用范围
降水方法
适用地层
渗透系数（cm/s）
降水深度（m）
集水明排
含薄层粉砂的粉质粘土，粘质粉土，砂质粉土，粉细砂
1×10-7～2×10-4
＜5
轻型井点及多级轻型井点
含薄层粉砂的粉质粘土，粘质粉土，砂质粉土，粉细砂
1×10-7～2×10-4
6～10
喷射井点
含薄层粉砂的粉质粘土，粘质粉土，砂质粉土，粉细砂
1×10-7～2×10-4
8～20
电渗井点
粘土，淤泥质粘土，粉质粘土
＜1×10-7
根据选定的井点确定
管井（深井）
含薄层粉砂的粉质粘土，砂质粉土，各类砂土，砾砂，卵石
＞1×10-6
＞10
砂（砾）渗井
含薄层粉砂的粉质粘土，粘质粉土，砂质粉土，粉土，粉细砂
＜5×10-7
根据下伏导水层的性质及埋深确定
2.2.2降水井的布设
（1）坑外降水井点的布设
真空深井井点降水井布设根据基坑平面图或沟槽宽度及所需降水深度，沿基坑四周呈环形或沿基坑或沟槽两侧呈直线型布置，井点一般沿基坑周围离开边坡上缘为1.0～2.0m，井距可以通过计算确定，一般为15～25m。
（2）坑内降水井点的布设
因环境要求高，有隔水帷幕（或连续墙），采用坑内井点降水，一般用管井（深井）井点效果好。
管井（深井）井点布设在坑内按棋盘点状布置，井距可以通过计算得到，一般为15～20m左右。
需要注意的是：
坑内降水，既要满足降水要求，即降低后坑内水位要低于基坑以下0.5～2.0m;又不低于周边隔水帷幕底标高。
2.2.4降水井设计
降水系统的设计要包括降水井和观测井布设、井深、井数、井距、井的构造及降水井单井的出水量等。
（1）坑内总抽水量的计算
假设条件：
基坑外侧的地下水不能流入基坑内；基底土层为弱透水层；当基坑内降水后其土层中原含水量降低5%～10%。
基坑内总抽水量计算式：
Q=V×（0.05～0.1）W
式中：
Q：
基坑内总抽水量（m3）V:
基坑内总挖掘的土方量（m3）
V=F×SF：
基坑面积（m2）
S：
基坑降水深度（m）S=基坑开挖深度＋降水至基底0.5m－原地下水位标高
W：
地基土原天然平均含水量（%）
2.2.4.2基坑出水量的计算
①承压水流向完整基坑的出水量：
Q=（2KLMs）/R
式中：
Q:
基坑出水量（m3/d）K：
含水层渗透系数（m/d）
L：
基坑长度（m）M：
承压含水层厚度（m）
S：
地下水位降深（m）R：
影响半径（m）
②潜水流向完整基坑的出水量
Q=（KL（H2-h2））/R
式中：
H：
潜水含水层厚度（m）
h：
基坑动水位至含水层底板深度（h=H-s）（m）
例如：
某基坑面积为50×50m2，开挖深度-5.5m，采用水泥搅拌桩作为围护结构形式，原地下水位距地表以下-1.2m。
降水标高至基底以下0.5m，土层平均原天然含水量为40%。
基坑内总抽水量为：
Q=V×0.1W=50×50×（5.5＋0.5－1.2）×40%=480m3
即当基坑内抽水量累计值接近480m3左右时，基坑土方已基本上处于干燥状态。
此时可以进行土方开挖。
2.2.4.2如何布置井点及确定井点数
井点间距一般为15～20m，通常平均按180m2～220m2布置一口井；整个布置呈梅花形为最佳。
2.2.4.3确定降水井深度
一般为基坑开挖面下0.5m～2.0m。
2.2.4.4确定降水井构造
单井结构包括：
井管（井管壁）、过滤器（滤水管）、沉淀管及围填滤料。
2.2.5降水井施工
2.2.5.1施工前的准备工作
2.2.5.1.1对于轻型井点管、喷射井点管组装，必须满足设计长度和过滤器质量要求，按增加2%的数量备用。
2.2.5.1.2合理选择井点管埋设方法，按不同方法准备机具、成孔设备、材料用量计划。
2.2.5.1.3按设计要求备用砂滤料，并在现场合理堆放。
2.2.5.1.4清除现场障碍物，按井点平面布置图挖井点位置坑和排泥沟。
2.2.4.1.5现场内道路、水源、电源均满足施工需要。
2.2.5.1.6编制井点施工作业计划，其中包括工序安排、施工日期、抽水时间及劳动力安排。
2.2.5.1.7井点施工劳动力组成，一般为起重工2名、管工2名、运转工2名、钳工2名、电工电焊工2名及普工若干名组成。
2.2.5.1.8编制作业技术操作规程，印制各类管理记录表格，并详细进行技术交底工作。
2.2.5.2井管分段制作。
2.2.5.3成孔（钻孔等）。
2.2.5.4埋管。
2.2.5.5清孔。
2.2.5.6填砂。
2.2.5.7用粘土封闭井口。
2.2.5.8安装抽水机；连接好抽水系统。
2.2.5.9抽水。
3.劳动力组织
分工种劳动力投入表3
序号
工种
人数
1
机长
1
2
班长
3
3
操作工人
10
合计
14
说明：
1、本劳动力投入量根据施组设计之进度计算；
2、施工过程中根据实际情况随时进行调整。
4.机具设备的配置
投入主要设备表4
设备名称
型号
数量
性能或用途
配备动力
钻机
SQZJ—130
2台
设计能力钻φ800mm深60m
11kw电机或1110柴油机
泥浆泵
4ZS—12
2台
4吋吸砂泵，出水量80m3/h
作泥浆泵及反循环泵用
1110柴油机
潜水泵
QY24—25—10
QY35—26—4
若干台
额定出水量24m3/h，扬程25m
额定出水量25m3/h，扬程35m
3kw
4kw
电动机
Y160—11—4
2台
钻机动力
11kw
设备进场前要进行全面检修，对某些部件予以更换，同时购置易损配件备用。
为保证设备的正常运行，出现故障要能及时解决。
5．质量控制要点
5.1成孔中的泥浆要求
泥浆在成孔施工中具有固壁、携砂、冷却和润滑四种作用，其中最主要的是固壁作用。
泥浆在管井降水成孔中控制的主要指标为相对密度和粘度，可参照下表选择。
泥浆相对密度和粘度表5
岩层名称
相对密度
粘度（S）
岩层名称
相对密度
粘度（S）
粘土、亚粘土
1.08～1.10
15～16
中砂层
1.15～1.25
18～20
粉细砂层
1.10～1.15
16～18
粗砂砾石层
1.25～1.35
20～24
5.2成孔的质量
5.2.1控制钻孔速度，保证钻机桩架的水平，达到井孔的倾斜度满足设计要求。
5.2.2降水井管的制作要根据透水土层的厚度。
5.3成孔深度
孔深与设计相符,并满足规范要求。
5.4井口封闭
井口必须用粘土封闭,深度不小于50厘米。
5.5洗井要彻底
洗井的目的是为了彻底清除井中泥浆，破坏钻孔中形成的泥壁，抽出含水层中的泥土、细砂和渗入含水层中的泥浆，并在过滤器周围形成人工滤层，从而增大井孔周围的渗透性，使深井达到最大出水量。
6．安全管理
施工前进行安全技术交底，认真填写安全日记；工人上岗前要进行三级安全教育；特殊工种必须持证上岗。
7.文明施工管理
7.1施工现场要保持干净、整洁，挖沟排浆，不让泥浆漫流；
7.2同时施工所用材料要分类堆码整齐；
7.3夜间施工，照明灯光应合理布置，既能照明工地，又不影响周边环境；
7.4施工污水必须经过沉淀处理后，才能对外排放。
8．工程实例
8.1工程简介
8.1.1设计情况
上海轨道交通6号线高清路站：
设计为地下一层岛式结构，车站长387.5m，标准段结构净宽16m，埋深（开挖深度）约10m。
围护结构采用SMW形式，桩径为850mm，间距600mm，桩间咬合250mm,桩长21m，型钢均为“二隔一”布置，型钢采用H700×300×14×20，插入型钢长度20.5米。
支撑采用钢支撑，上下设置3道，标准间距为3.7m。
基坑采用明挖。
8.1.2工程地质及水文地质
本车站场地位于长江三角洲入海口东南前缘，所处的地貌单一，属滨海平原，地势平坦、广阔。
车站的底板结构处于灰色淤泥质粘土和灰色淤泥质粉质粘土层。
从上至下地基土的分析和评价如下：
⑴①1填土
主要为杂填土和滨填土，含碎石、碎砖块等建筑垃圾及有机质植物根茎。
本层普遍分布。
层厚1.2～4.0m，层底标高2.89～0.26m。
⑵②2褐黄～灰黄色粘土
可～软塑，局部为粉质粘土，土质尚均匀，上部含少量铁锰质，中下部渐变为灰色粘土，中～高压缩性。
层厚1.0～3.0m，层底标高2.19～-1.33m。
⑶③2灰色粘性粉土
软～流塑，夹少量粘性土，含云母片，土质不均匀，松散，夹粘性土，中偏低压缩性。
层厚1.4～3.2m，层底标高-1.92～-2.92m。
⑷③3灰色淤泥质粉质粘土
流塑，夹少量薄层粘性土，局部为粘质粉土。
层厚1.5～3.2m，层底标高-1.33～-6.46m。
⑸④灰色淤泥质粘土
流塑，土质尚均匀，夹少量极薄层粉土，局部为薄层粘性土团块，含云母，属高压缩性土层。
层厚6.8～12.4m，层底标高-12.98～-14.22m。
⑹⑤1-1灰色粘土
软塑，含泥质、钙质结核、半腐植物及有机质条纹，湿度很湿，属高压缩性土层。
层厚1.5～4.0m，层底标高-14.92～-20.18m。
⑺⑤1-2灰色粉质粘土
软塑，含云母片，夹团块及条纹状粉土，中压缩性土。
层厚6.3～19.0m，层底标高-38.98～-40.23m。
本工程场地地下水位埋深为0.3～0.7m，相应水位标高为3.38～3.57m，浅部土层中的地下水属潜水类型，其水位动态变化主要受控于大气降水和地面蒸发，并随气候的变化而变化。
本工程沿线附近无环境水污染源存在，该场地地下水对混凝土无腐蚀性。
8.1.3主要工程量
将长度387.5m宽16.0m的基坑内地下水降至坑底下3.0m位置。
根据上海地区降水的多年总结的经验，将降水井在坑内呈梅花形布置，计算数量为：
387.5×16÷180=35口。
8.2施工情况
8.2.1人员配置
项目部成引进了专业的降水施工队，该施工队根据本工程的特点配备了如下作业人员。
采用两台钻机，一班制作业。
领班员1人，机长2人，操作工12人，共计15人。
8.2.2机械配置
投入主要设备表4
设备名称
型号
数量
性能或用途
配备动力
钻机
SQZJ—130
2台
设计能力钻φ800mm深60m
11kw电机或1110柴油机
泥浆泵
4ZS—12
2台
4吋吸砂泵，出水量80m3/h
作泥浆泵及反循环泵用
1110柴油机
潜水泵
QY24—25—10
若干台
额定出水量24m3/h，扬程25m
降水用
3kw
电动机
Y160—11—4
2台
钻机动力
11kw
电焊机
DH220-05-2
2台
加工管井
真空泵
若干台
降水过程中提共真空动力
8.2.3施工进度指标
要求每工作日每台钻机完成2口井，这样每天可完成4口井；根据工程进度10天完成降水井施工并进入正常抽水状态，能满足工期要求。
8.3工程经验
深井井点降水是在有围护的深基坑内埋置深于基底（2～3m）的井管，使地下水通过设置在井管内的潜水泵将地下水抽出，使地下水位低于坑底。
本法具有排水量大，降水深（>15m），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；井管制作、降水设备及操作工艺、维修均较简单，施工速度快；如井点管采用钢管、塑料管，可以整根拔出重复使用；单位降水费用较轻型井点低（80～120元/m2）等优点；但一次性投资大，成孔质量要求严格。
本工艺标准适用于渗透系数较大（10～250m/d）、土质为砂类土（或有流砂和重复挖填土）、地下水丰富、降水深（15～50m）、时间长的深井井点降水工程。
8.4关键图片
降水井管
降水井成孔
降水井管安装
升级会员 