基坑工程地下水控制.docx

1、基坑工程地下水控制 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。6-2-8-1 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

2、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。6-2-8-2 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

3、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

4、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

5、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

6、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6-2-8-3 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

7、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

8、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

9、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-1525152.228

10、006.5380QY-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-176142

11、0.314.06.66.01.517.02B-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-91

12、6513598.072.57.140.055.089.06B-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-61

13、1.017.46.71.5370225240302BA-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-1890.020.05.010.0631

14、365310654BA-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

15、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

16、。6-2-8-4 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

17、（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

18、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、r2

19、rn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）

20、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

21、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

22、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

23、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

24、，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

25、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

26、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