基坑降水方法要点讲解.docx

1、 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

2、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 720.0 5 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 0.120.0 20 管井 粉土、砂土、碎石土、可溶岩、破碎带 1.0200.0 5 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

3、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

4、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

5、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、）（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

7、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 0.30.4

8、m。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；

9、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（

10、kw）转速（r/min）电流（A）电压（V）QY-3.5 100 3.5 2.2 2800 6.5 380 QY-7 65 7 2.2 2800 6.5 380 QY-15 25 15 2.2 2800 6.5 380 QY-25 15 25 2.2 2800 6.5 380 JQB-1.5-6 1022.5 2820 2.2 2800 5.7 380 JQB-2-10 1532.5 2112 2.2 2800 5.7 380 JQB-4-31 5090 8.24.7 2.2 2800 5.7 380 JQB-5-69 80120 5.13.1 2.2 2800 5.7 380 7.5JQB8

11、-97 288 4.5 7.5-380 1.5JQB2-10 18 14 1.5-380 2Z6 15 25 4.0-380 JTS-2-10 25 15 2.2 2900 5.4-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-17 614 20.314.0 6.66.0 1.5 17.0 2B-31 1030 34.524.0 8.25.7 4.0 37.0 2B-19 1125 21.016.0 8.06.0 2.2 19.0 3B-19 32.452.2 21.515.6 6.25.0 4.0 23.0 3B-33

12、 3055 35.528.8 6.73.0 7.5 40.0 3B-57 3070 62.044.5 7.74.7 17.0 70.0 4B-15 5499 17.610.0 5.0 5.5 27.0 4B-20 65110 22.617.1 5.0 10.0 51.6 4B-35 65120 37.728.0 6.73.3 17.0 48.0 4B-51 70120 59.043.0 5.03.5 30.0 78.0 4B-91 65135 98.072.5 7.140.0 55.0 89.0 6B-13 126187 14.39.6 5.95.0 10.0 88.0 6B-20 11020

13、0 22.717.1 8.57.0 17.0 104.0 6B-33 110200 36.529.2 6.65.2 30.0 117.0 8B-13 216324 14.511.0 5.54.5 17.0 111.0 8B-18 220360 20.014.0 6.25.0 22.0-8B-29 220340 32.025.4 6.54.7 40.0 139.0 BA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-6 11.0 17.4 6.7 1.5 370 225240 30 2BA-6 2

14、0.0 38.0 7.2 4.0 524 337295 35 2BA-9 20.0 18.5 6.8 2.2 534 319270 36 3BA-6 60.0 50.0 5.6 17.0 714 368410 116 3BA-9 45.0 32.6 5.0 7.5 623 350310 60 3BA-13 45.0 18.8 5.5 4.0 554 344275 41 4BA-6 115.0 81.0 5.5 55.0 730 430440 138 4BA-8 109.0 47.6 3.8 30.0 722 402425 116 4BA-12 90.0 34.6 5.8 17.0 725 38

15、7400 108 4BA-18 90.0 20.0 5.0 10.0 631 365310 65 4BA-25 79.0 14.8 5.0 5.5 571 301295 44 6BA-8 170.0 32.5 5.9 30.0 759 528480 166 6BA-12 160.0 20.1 7.9 17.0 747 490450 146 6BA-18 162.0 12.5 5.5 10.0 748 470420 134 8BA-12 280.0 29.1 5.6 40.0 809 584490 191 8BA-18 285.0 18.0 5.5 22.0 786 560480 180 8BA

16、-25 270.0 12.7 5.0 17.0 779 512480 143 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 3PN 108 21 22 125 75 0.76 0.59 0.52 450 3PNL 108 21 22 160 90 1.27 5.11.63 300 4PN 100 50 75 75 150 1.49 0.84 1.085 1000 NWL 2545 5.83.6 1.5 70 60 1.247（长）61.5 3NWL 5595 9.87.9 3 90

17、70 1.677（长）63 BW600/30（600）300 38 102 64 2.106 1.051 1.36 1450 BW200/30（200）300 13 75 45 1.79 0.695 0.865 578 BW200/40（200）400 18 89 38 1.67 0.89 1.6 680 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

18、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 38 7 14 0.60.8 112.8163.2 100.8138.2 0.15.0 2.5 型圆心式 68 7 14 0.60.8 110.4

19、148.8 103.2138.2 0.15.0 4.0 型圆心式 100 10 20 0.60.8 230.4 259.2388.8 510 6.0 型圆心式 162 19 40 0.60.8 720 600720 1020 2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 R0r0R R降水井影响

20、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

21、、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

22、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 13501500 5）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

23、，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

24、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

25、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/mi

26、n 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2600mm 1300mm 1600mm，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

27、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

28、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 32.5m 1台 供

29、给工作水 电动机 JO2-42-2，功率 7.5kW 1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/h 1个 形成真空 水箱 1100mm 600mm 1000mm 1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 0.5

30、1.0m；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

31、；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

32、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

33、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