中国地质大学（武汉）工程学院本科毕业论文
第三章 基坑降水方案设计
第一节 常用基坑降水的几种方法介绍
在国内的基坑施工中采用的降水方法主要有明沟排水法、喷射井点降水法、辐射井点降水法、自渗井点降水法、轻型井点降水法、管井井点降水法、电渗井点降水法以及综合井点降水法等等，以下是对各种降水方法的适用条件与平面布置方法的简单介绍：
3.1.1明沟排水法
一、明沟排水的适用条件
基坑内侧明沟排水是指在坑内开挖排水明沟或明渠和集水井,然后采用潜水泵、污水泵和离心泵等将水集中抽到基坑外的方法。该方法一般适用于土层比较密实,坑壁较稳定,基坑较浅,降水深度不大,不会产生流砂和管涌等问题的降水工程,当场地含水层为上层滞水或潜水,而且其补给源远离基坑,渗透性较弱,漏水量不大时,一般可以釆用明沟排水方案。
二、明沟排水的平面位置的布置
当基坑的开挖深度接近地下水位时,应该沿基坑四周(拟建建筑物的边线以外,降水基坑底内边缘坡脚0.4m内)开挖排水明沟或明渠和集水井,在基坑的每个角点或间距25-30m处设一直径为1.0-1.5m的集水井,明沟的底宽一般大于0.3m,坡度为0.5%—1.0%,沟底相对基坑底低0.3-0.5m,集水井底相对排水沟底低0.5-1.Om。集水井的容积大小取决于排水沟的进水量以及水泵的排水量,最好能够保证泵在停止抽水以后30分钟内还可以使基坑坑底不被地下水掩没。,排水沟以及集水井也随着基坑的开挖而进行分级设置和加深,直到坑底降水达到相应的设计标高为止。降水基坑开挖到事先设定的深度后,需要对排水沟以及集水井进行相应的修整完善,排水沟沟壁不稳时还要利用透水性好的砂袋或砖石干砌进行支护。
3.1.2喷射井点降水
当基坑开挖较深，降水深度要求大于6.0m，而且场地狭窄，不允许布设多级轻型井点时宜采用喷射井点降水。其一层降水深度可达10.0—20.0m。适用于渗透系数为3.0—50.0m/d的砂土层中。该方法最大的优点是降水能够达到较大的深度,该方法的缺点是要双层井点管,由每根井点管与二根总管相连,喷射器设在降水井的底部,地面管网埋设复杂,功效低,成本大。喷射井点系统由供水总管、喷射器、井点管、高压水泵、排水总管、测真空管以及循环水箱等组成。
3.1.3轻型井点降水
一、轻型井点的降水原理及适用条件
基坑降水轻型井点降水井布设如图3-1所示,抽水的原理为利用真空作用抽吸地下水。基坑降水井由抽水设备启动,在井点系统中形成真空, 并在轻型井点周围的一定范围形成一个真空区。
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图3-1 轻型井点系统
图3-2 二级轻型井点系统的布置
二、轻型井点系统的平面布置
根据基坑的开挖边线的形状、基坑的开挖的大小,要求降水深度,地下水流的方向以及基坑场地内地层岩性等因素决定轻型降水系统的布置方式，一般有单线状、双线状、U型以及环状等布置形式,一般布置在基坑外缘1.2-1.6m的位置。当基坑的开挖形状为矩形、圆形、三角形成不规则形状时,井点常采用环形封闭式或U形布置。当降水深度在6m以内时,采用单级井点降水。当要求更大降深时,则需采用二级甚至多级轻型井点系统，所需配置设备及其占地范围也相应增加，如图3-2。
3.1.4电渗井点降水
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电渗井点基坑降水适用于含水层透水性较差、持水能力较强的的饱和粘性土,特别是在淤泥和淤泥质粘土层中进行降水。因为基坑场区内的淤泥以及於泥质粘土的颗粒很小,地下水在其中流动非常困难,在其空隙中流动的只有自由水,淤泥以及游泥质粘土中其它地下水均处于被毛细管吸附的约束状态,无法在仅有压力水头参与的情况下流动,当土中接通直流电后,应用电压比降使带负电的土粒向阳极运动（即电泳作用），带正电的孔隙水则向阴极方向产生电渗现象。除了自由水外,被毛细管所束缚的枯滞水也能够参与流动,使其渗透性提高数十倍,从而减少降水时间,提高降水效果。
3.1.5管井降水
一、管井降水适用条件及原理
管井基坑降水适用于轻型井点不易解决的含水层颗粒较粗的粗砂—卵石地层，渗透系数大、水量较大、且江水深度较深的潜水或承压水地区。可满足大降深、大面积降水要求。管井进行降水是利用机械钻孔成井,一般采用潜水泵进行抽水,使地下水位下降的方法。当钻孔深度大于15m时,也称为深井点降水。有井管孔径较大,有出水量大的优点。
二、管井防水工程的布置
管井降水一般沿基坑周围距基坑外边缘1.2m布置,如果基坑场地较大或者采用了垂直边坡以及有锚杆和土钉护坡等，在这样的条件下,需要距离基坑边缘尽量远些,可用4-6m;当需要降水的基坑边上设置了相应围护结构或者止水帷幕的情况下,我们最好选择在基坑内布置管井,采用坑内降水的方法。
管井的间距以及深度需要根据该场地的水文地质条件、降水范围以及降水深度来进行确定。一般情况下井间距为10-20m。并且如果降水层为弱透水层或者降水深度超过了含水层的底板时则需缩小井间距,可采用6-8m;而如果降水层为中等透水层或者降水的深度接近含水层的底板时,一般井间距为8-12m;而若降水层为中等甚至强透水层,含水层的厚度大于降水深度时,可用12-20m;此外,若降水的深度较浅,含水层是中等以上的透水层.并具有一定厚度时,井间距可大于20m。井点深度要大于设计井中的降水深度或进入非含水层中3-5m,井中的降水深度由基坑降水深度、降水范围等进行计算确定。
3.1.6辐射井点降水
一、辐射井点降水的原理及适用条件
辐射井降水是在降水场地中设置集水竖井,在竖井中在不同方向及深度上开挖水平井点,这就使地下水通过水平井点进到集水竖井中,再用水泵将水抽出,从而使得地下水位降低。这种降水方法适用于在渗透性比较好的含水层(比如砂土、粉土、卵石土层等),可以满足不同深度,尤其是具有大面积降水要求时。
二、辐射井点降水工程的布置
辐射井降水的竖井和水平井点设置,应根据场地水文地质条件、降水面积和降水深度等综合考虑确定。
集水竖井一般设置在基坑角点外2-3m,竖井直径一般为3-5m,深度超过基坑底3-5m。对长方形基坑,可在对角设置两个集水竖井;当基坑长度较大时,可在一长边的两角和另一边中部各设一个集水竖井;基坑长度大于100m时,可按50-80m的间距设置一个竖井。对于正方形基坑,当其边长大于40m时,可在基坑四个角设置竖井。当降水面积特别大时,除了在
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周边按50—80m的间距布设竖井外,还可在基坑中部设置临时降水井点。
水平井点在集水竖井内施工,其平面位置一般沿基坑四周布设,形成封闭状。当面积较大或降水时间要求较紧时,可在基坑中部打入水平井点,形成扇形状。
3.1.7自渗井点降水
自渗井点降水法适用于下列条件:
1、在基坑降水范围内的地层结构为三层以上且含水层数大于两层。
2、基坑降水场区内的各下地层含水层对应的水位比各上地层含水层对应的水位低时,且低于设计降水水位时,并且下含水层的埋深最好距离基坑开挖底部10-20m。
3、基坑降水场区内的上地层地下水的水质情况良好,达到引入下层地下水的标准。 4、基坑降水范围内的地层下层的渗透系数通常要大于上层含水层的渗透系数,并且还具有一定的厚度(一般大于2m),能够进行消纳的水量通常不小于降水深度范围内的基坑涌水量。
自渗井点降水法是近年才发展起来的一种新型井点降水法,具有施工快、简单,不需排水、不需抽水设备、耗能低、易于管理、成本低、不占场地等优点。
表3-1 降水技术方法适用范围
降水技术方法 明排井（坑） 真空点井 喷射点井 电渗点井 引渗井 管井 大口井 辐射井 潜埋井 适合地层 粘性土、砂土 粘性土、粉质粘土 砂土 粘性土 粘性土、砂土 砂土、碎石土 砂土、碎石土 粘性土、砂土、砾砂 粘性土、砂土、砾砂
3.1.8综合井点降水
主要用于某些特定的水文地质条件下工程以及对工程有着特殊的要求情况下,若仅采用单一的井点降水方法已无法达到理想的降水效果时,通常采用两种甚至更多的降水方法,比如采用管井与轻型井点降水相结合，管井以及引渗砂烁井相结合,喷射井点和电渗井点降水相结合,轻型井点与喷射井点降水相结合等方式。下面简单介绍渗抽结合的降水方法。
具备了一定自渗条件,但仅采用自渗不能满足水位降深要求,或这降水面积较大,光靠
渗透系数(m/d) <5 0.1—20.0 0.1—20.0 <0.1 0.1—20.0 1.0—200.0 1.0—200.0 0.1—20.0 0.1—20.0 降水深度(m) <2 单级<6 多级<20 按井类型确定 由下伏含水层的埋藏 和水头条件确定 >5 >5 <20 <2 11
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