深井降水和輕型井點降水分析比較講解

1、深井降水和輕型井點降水分析比較摘要井點降水是工程建設(shè)中一項重要的關(guān)鍵技術(shù)， 不論高層建筑、 市政工程、 港 口水利工程或特種工程，在建設(shè)中，都會遇到若干深、大基坑的土方開挖施工。 在降水工程中往往根據(jù)地質(zhì)條件以及造價、施工等因素將井點降水分為承壓井、 潛水井、完整井和非完整井等問題。 由于井點降水作業(yè)其具有施工方便、 工藝 占 有空間小、工程造價低、工期短等特點，保證了施工工期、質(zhì)量和安全，在工程 建設(shè)中得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。 文章首先介紹了研究的背景與意義， 以及介紹 井點降水的研究現(xiàn)狀、 并提出本文的研究重點。 在第二和第三章分別就深井和輕 型井的降水原理和施工作業(yè)進行了詳細介紹。 在理

2、解了兩種降水工程的原理和應(yīng) 用實踐后， 第四章對上述兩種方式進行了分類對比， 并結(jié)合實際的工程實踐加以 說明，得出文章的研究結(jié)論。關(guān)鍵詞 ：深井降水，輕型井點降水1 緒論1.1 研究背景及意義現(xiàn)代工程施工過程中， 如何處理好地下水是一大難題。 地下水對地下工程的 整體穩(wěn)定、地下工程的隆起穩(wěn)定、 地下工程管涌、 流砂以及承壓水對地下工程底 部的突涌等都將產(chǎn)生一定的影響。 暗挖段施工較多的地下工程， 如果降水效果不 好，側(cè)壁滯留水直接影響到暗挖施工的進度和安全； 明挖段由于支護結(jié)構(gòu)與主體 結(jié)構(gòu)之間沒有肥槽以及新型防水材料的應(yīng)用也對降水效果提出了很嚴格的要求。 地下工程施工不同于一般開挖工程，一是地

3、地下工程絕大部分在地下水位以下， 點多、線長、施工時間長；二是要考慮到部分地下工程位于建筑物林立、地下管 線密集的繁華地區(qū)，在施工過程中，必須處理好與交通、占地的關(guān)系，嚴格控制 地面沉降，確保周圍地面及建筑（構(gòu)筑）物與各種管線的安全。另外還要系統(tǒng)分析大面積長期的降水對地下水資源和周圍環(huán)境的影響及其控制措施。 因此，地下 工程施工的降水是一個系統(tǒng)工程，與工程密切相關(guān)，必須認真對待并加以解決。井點降水是工程建設(shè)中一項重要的關(guān)鍵技術(shù)， 不論高層建筑、 市政工程、 港 口水利工程或特種工程，在建設(shè)中，都會遇到若干深、大基坑的土方開挖施工。 隨著城市建設(shè)的發(fā)展， 舊城改造項目、 高層建筑越來越多， 施工

4、場地也越來越狹 窄，基坑的降水止水工作顯得尤為重要。 井點降水方法由于具有施工方便、 工藝 占有空間小、工程造價低、工期短等特點，保證了施工工期、質(zhì)量和安全，在工 程建設(shè)中得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。1.2 研究狀況由于地下水運動問題本身的復雜性和生產(chǎn)發(fā)展水平的限制， 盡管人類利用地 下水已有幾千年的歷史，但對地下水運動規(guī)律的認識卻經(jīng)歷了很長的歷史過程。 在十九世紀以前， 還談不上對地下水進行科學的定量計算。 十九世紀中葉， 隨著 地下水開發(fā)利用規(guī)模的擴大，生產(chǎn)上有了計算水井涌水量的要求，才有達西 （HerryDarcy ）于 1856 年通過長期試驗得出的水在多孔介質(zhì)中的滲透定律，即 著名的 D

5、arcy 定律。這個定律是對地下水運動定量認識的開始， 直到今天仍然是 地下水運動理論的基礎(chǔ)。接著 J.Dupult （1863年）以 Darcy 定律為基礎(chǔ)研究了 一維穩(wěn)定流動和向水井的二維穩(wěn)定運動， 以后 P.Forchheimer 等研究了更復雜的 滲流問題，從而奠定了地下水穩(wěn)定流理論的基礎(chǔ)。 此后數(shù)十年內(nèi)， 它對生產(chǎn)實踐 起過重要作用。 但是這種理論不包括時間這個變量， 它不能反映不斷發(fā)展、 變化 的地下水實際動態(tài)，因而具有一定的局限性。 1935年 C.VTheis （泰斯）在此基 礎(chǔ)上提出了地下水向承壓水井的非穩(wěn)定流公式。 泰斯公式的出現(xiàn)開創(chuàng)了現(xiàn)代地下 水運動理論的新紀元。 后來許

6、多學者進一步發(fā)展了非穩(wěn)定流理論， 解決了一些生 產(chǎn)實際中提出的、 相對來說也是更為復雜的問題。 在群井抽水情況下， 大多根據(jù) 泰斯公式利用疊加原理求解。 李佩成教授于 20世紀 80年代末提出了“隔離井法” 的概念，在工作條件相同， 均勻布置的井群抽水時， 隔離井在某點引起的水位降 深等效于群井抽水時該點產(chǎn)生的水位降深。 這為群井抽水時水位降深的計算提供 了極為簡便的方法， 推動了地下水動力學在降水工程中的應(yīng)用。 大體上說， 從達 西定律問世到本世紀 50 年代以前大約一百年的時間內(nèi)，基本上只有試驗法和解 析法，只能解決條件比較簡單的一些問題。 50 年代以來，由于電子計算機的出 現(xiàn)和由之帶來

7、的計算方法的發(fā)展， 給地下水動力學提供了一種嶄新的研究方法 數(shù)值方法。 同時滲流基本理論也更加成熟和完善。 這些新的研究方法和堅實的理 論基礎(chǔ)，使得過去難以解決的許多復雜的地下水運動問題， 逐步得到了一定程度 的解決。目前，在井點排水工程中， 涌水量、 排水井的數(shù)量及間距以及地下水位隨時 間變化的預測等問題，大多數(shù)是應(yīng)用泰斯公式進行計算和解決。1.3 研究內(nèi)容本文首先介紹了研究的背景與意義， 以及介紹井點降水的研究現(xiàn)狀、 并提出 本文的研究重點。在第二和第三章分別就深井和輕型井的降水原理和施工作業(yè)進 行了詳細介紹。 在理解了兩種降水工程的原理和應(yīng)用實踐后， 第四章對上述兩種 方式進行了分類對比

8、，并結(jié)合實際的工程實踐加以說明，得出文章的研究結(jié)論。2 輕型井點的降水2.1 輕型井點的降水原理輕型井點降水是指在需要處理的建筑物地基內(nèi)， 沿路線方向以一定的間距埋 置井點管（下端為濾管），再用水平鋪設(shè)的集水總管將各井點管連接起來，利用 真空原理，用抽水設(shè)備從井點管抽水，并通過集水總管排出。隨著水的抽出，地 下水位逐漸降低，土體被擠密，這樣，既防止流砂現(xiàn)象的發(fā)生，又達到增加地基 強度的目的。2.2 輕型井點設(shè)計由于輕型井點降水在基坑降水設(shè)計中應(yīng)用最為廣泛，降水的設(shè)計計算方法?，F(xiàn)以基坑為例說明井點降水的設(shè)計計算方法。（1）井點埋深 H：式中：Hl 為總管平面至基坑底面高度（ m）；h 為基坑底面

9、至降水后地下水位線的距離（ m）；i 降水后井點周圍水位坡降；L 基坑底中心至井點管中心的水平距離（ m）；I 濾管長度（ m）。（2）單井涌水量計算無壓完整井單井涌水量計算公式為：式中： H-含水層厚度（ m）；h- 井內(nèi)水深（ m； R-抽水影響半徑（ m）；r- 水井半徑（ m）。 承壓完整井單井涌水量計算公式為：式中： H一承壓水頭高度（ m）；M-含水層厚度（ m）；S-水井半徑（ m）。（3）井點系統(tǒng)（群井）涌水量計算無壓完整井環(huán)井井點系統(tǒng)總涌水量計算式， 根據(jù)群井的相互干擾作用， 可推 導出如下計算公式：式中： x0- 假想半徑（ m）；當矩形基坑的長寬比不大于 5 時，環(huán)形井點

10、可將其看成近似圓形布置， 此假 想圓的假想半徑 x0 可按下式計算：式中： F- 環(huán)形井點所包圍的面積（ m2）抽水影響半徑 R可近似地按下式計算：基坑為線性基坑采用無壓完整井時，其涌水量為：式中： L-線性基坑長度；無壓非完整井的涌水量計算時， 上面各式中的 H 全都代換為有效抽水影響半 徑從，而 H0 的確定有其固定的規(guī)律。（4）井點數(shù)量和井距的確定單根井點管的最大出水量 q 為：式中： d-濾管直徑（ m）；Z- 濾管長度（ m）；K-滲透系數(shù)（ m）；井點管的最少根數(shù) n 為；式中： 1.1- 備用系數(shù)，考慮井點管堵塞等因素；井點管數(shù)量算出后，可根據(jù)井點系統(tǒng)布置方式，求出井點管間距 D

11、式中： L-總管長度（ m）；n- 井點管根數(shù)5）抽水設(shè)備的選用真空泵的類型有：干式（往復式）真空泵和濕式（旋轉(zhuǎn)式）真空泵兩種。干 式真空泵的型號常用的有 W3、 W4、WS、W6型泵，可根據(jù)所帶的總管長度，井點 管根數(shù)及降水深度選用。真空泵在抽水過程中所需的最低真空度（ h、），根據(jù)降水深度及各項水頭 損失，可按下式計算：式中： h-降水深度（ m）h- 水頭損失，包括進入濾管的水頭損失、 管路阻力損失及漏氣損失等， 可 近似地按 1.0-1.5m 計算。水泵的類型， 在輕型井點中宜選用單級離心泵。 其型號應(yīng)根據(jù)流量、 吸水揚 程及總揚程而定。2.3 井點降水沉降量的計算采用一維固結(jié)理論以總

12、應(yīng)力法將各水頭作用所產(chǎn)生的每層土的變形量， 迭加 起來即為地面沉降量。 計算參數(shù)的確定，前期參考試驗數(shù)據(jù)并用試算法加以校對， 后期應(yīng)用實測資料加以反算求得。1）粘性土層的計算對沉降區(qū)地層結(jié)構(gòu)進行分析， 按水文地質(zhì)、 工程地質(zhì)條件分組， 確定沉降層 與穩(wěn)定層；選擇合適的滲流公式計算不同時間的地下水位并繪制時間地下水位變 化曲線；計算每一地下水位差值下地面的最終沉降量。式中： - 最終固結(jié)沉降量， mm；-城層土的壓縮系數(shù) 1/KPa，前期參考 i 層土 100-200kPa 的壓縮系數(shù)，后 期應(yīng)用實測資料加以反算得到（當水位回升時取回彈系數(shù)）；-層土的初始孔隙比；-i 層土因降水產(chǎn)生的附加應(yīng)力（

13、應(yīng)力增量）， kPa-i 層土的厚度， mm。接著計算某時間每一水位差（應(yīng)力增量）作用下的沉降量式中： - 某時間固結(jié)沉降量， mm；- 固結(jié)度，它是時間 t 的函數(shù)， 即，對于不同情況的應(yīng)力從有不同的近似解答。最后將每一水位差作用下的沉降量 （或回彈量） 按時間迭加， 即得該時間段 內(nèi)總沉降量，并繪出沉降量一時間關(guān)系曲線。（2）砂層的計算含水層一般具有良好的透水性，變形可在短時間完成，不需考慮滯后效應(yīng)。因而可應(yīng)用一維固結(jié)公式計算沉降量式中： - 砂層的變形量，- 地下水位變化值， m；H-砂層的原始厚度， m；- 體積壓縮模量， MPa；當水位回升時應(yīng)取回彈模量，kPa；-土骨架原始空隙比；

14、 - 土的壓縮系數(shù)；- 土骨架的蠕變回彈系數(shù)。2.4 井管的安裝及抽水（1）沖孔埋管先將水槍對準井點位置 , ，垂直插入土中，啟動高壓水泵進行沖孔，水壓控 制在 0.4-0.5MPa 。邊沖邊作上下左右擺動，以加劇土的松動。待水槍下沉到要 求的深度時，拔出水槍，迅速插入井點管，用透水性強的填料如粗砂或碎（礫） 石在井點管周圍分層填灌，至地下水位 0.5m 處改填粘土固定井點管，以防止漏 氣。井點管的上端用木塞臨時封堵，以防砂石或其他雜物進入。打開臨時封堵， 注入清水，若水位迅速下滲，證明該井點管埋設(shè)成功，填濾料時，若管中有泥水 上升，則說明濾管管網(wǎng)良好。（2）管路安裝首先沿井點管線外側(cè)， 鋪設(shè)

15、集水總管， 并用膠墊螺栓把總管連接起來， 總管 連接水箱水泵，然后拔掉井點管上端的木塞，用膠管與總管連接，再用10#鉛絲扎緊。在正式運轉(zhuǎn)抽水之前必須進行試抽， 以檢查抽水設(shè)備運轉(zhuǎn)是否正常， 檢查 各個接頭在試抽水時是否有漏氣現(xiàn)象， 發(fā)現(xiàn)漏氣應(yīng)重新連接或用油膩子堵塞， 直 至不漏氣為止。（3）抽水管路安裝完畢后，先開啟真空泵，抽出管路中的空氣，使之成為真空，這時 地下水和土中的空氣在真空吸力的作用下被吸入集水箱， 空氣經(jīng)真空泵排出， 當 集水箱中存有相當多的水，個管路系統(tǒng)的真空度達到 0.5MPa時，開動離心泵抽 水。2.5 輕型井點降水在工程中的實施技巧（1）井點管間距、埋設(shè)深度應(yīng)符合設(shè)計要求

16、，一組井點管和接頭中心應(yīng)保 持在一條直線上。（2）沖孔孔徑一般為 300mm，深度應(yīng)比濾管底深 0.5m 以上。（3）輕型井點使用時，一般應(yīng)連續(xù)抽水（特別是開始階段），如時抽時停 濾網(wǎng)易堵塞，也容易抽出土粒，使出水混濁。同時由于中途停抽，地下水回升， 也會引起土方邊坡坍塌等事故。（4）輕型井點的正常出水規(guī)律是“先大后小，先混后清”，否則應(yīng)立即檢查10糾正（5）必須經(jīng)常觀測真空度，如發(fā)現(xiàn)不足，則應(yīng)立即檢查井點系統(tǒng)有無漏氣 并采取相應(yīng)的措施。（6）在抽水過程中，應(yīng)調(diào)節(jié)離心泵的出水閥以控制出水量，使抽吸排水保 持均勻，達到細水長流。（7）抽水過程中，應(yīng)檢查有無“死井”（即井點管淤塞）。如“死井”太

17、多，會影響降水效果，應(yīng)逐個用高壓水反向沖洗或拔出重埋。3 深井降水概念3.1 深井降水概念深井（管井）井點，又稱大口徑井點，系由濾水井管、吸水管和抽水設(shè)備等 組成。具有井距大，易于布置，排水量大，降水深（ > 15 m），降水設(shè)備和操作 工藝簡單等特點。適用于滲透系數(shù)大（ 20-250 m3/d ），土質(zhì)為砂類土，地下水 豐富，降水深度大，施工面積大、時間較長的降水工程應(yīng)用。地下工程在施工過程中及使用期間有時會因地下水的影響而無法正常運作， 此時就必須進行地下水控制， 控制的措施之一就是進行工程降水。淺井工程降 水施工較為簡單且較好控制， 目前應(yīng)用較廣。 深井工程降水一直以來由于施工難

18、度大、影響因素繁多且不好控制， 所以工程應(yīng)用實例較少。深井工程降水包括承壓水深井工程降水及潛水深井工程降水兩種情況， 由于 潛水含水層中井點降水原理相對較成熟， 且有較多潛水深井工程降水實例可以借 鑒。所以在此重點討論承壓水含水層（深井） 降水工程原理。113.2 深井設(shè)計3.2.1 設(shè)計計算思路（1）將基坑進行等效化為一口大井；（2）確定基坑總的涌水量；（3）確定單井出水量；（4）確定井的數(shù)量。3.2. 2 設(shè)計參數(shù)的確定（1）設(shè)計水位降深在滿足施工要求的時候，應(yīng)盡量選擇較小的水位降深，一般降到操作面下 015m即可（有特殊要求的除外），這樣可最大程度上避免降水對地層的影響， 不至于造成地基

19、承載力的下降。（2）管井數(shù)量確定用總的涌水量除以單井出水量， 再乘以一定的富余系數(shù)即可確定， 且此富余 系數(shù) 1.1 。（3）井深及井徑的選擇要想使水位降低至工作面下，可以有 2 種途徑：一種是加大井的直徑和井的深度， 即增大單井的落差， 從而達到使最高水位 降至操作面下 015 m；另一種通過均勻布井，控制單井的落差，使水位均勻降至 設(shè)計要求。前一種布井少，對地層擾動大，如果建筑物對地基要求高時，此方法 不可采用（除非施工后注漿） ，且此方法對原有建筑物也會帶來較大的不利影響；12 后一種方法可能布井較多， 但對地層擾動小， 對原有建筑的危害也較小， 因此條 件允許時應(yīng)優(yōu)先選用后一種方法。

20、另外井深還要考慮單井的出水量與施工單位現(xiàn) 有的水泵配套。井深主要是根據(jù)水位降深、 所需要的單井出水能力、 水泵的進水口的位置、 含水層的厚度及泥漿淤積深度等因素進行選擇。井徑的選擇要綜合考慮以下幾種因素： 單井要求的出水量； 水泵的直徑； 當 地施工機械及井管的規(guī)格， 如選用市場常用的規(guī)格， 價格可能會便宜， 對控制成 本有益。（4）滲透系數(shù)的選擇滲透系數(shù)是降水計算中重要的參數(shù)， 此參數(shù)可以從地質(zhì)報告中選取， 但在大 面積布井前，須重新驗證，或者搜集附近的實際數(shù)據(jù)作為參考。（5）含水層厚度的取值含水層的厚度也是一個重要的參數(shù)， 但地質(zhì)報告中一般不給出， 如果沒有地 區(qū)經(jīng)驗，只能通過綜合考慮以往

21、施工經(jīng)驗和降水井的深度及地層的規(guī)律來確定。 也可事先假定一個數(shù)值， 按完整井模型， 采用使含水層厚度按每 1m的間隔遞增， 計算總的涌水量， 然后按非完整井的模型， 以相同的方法計算總涌水量， 最終它 們會有一個重合點， 這樣即可以利用這一重合點， 并結(jié)合以往經(jīng)驗綜合確定含水 層厚度。（6）布井原則深井一般沿基坑周圍離邊坡上緣 2m左右環(huán)形布置，施工允許的情況也可在 基坑中布置一部分井（這樣降水效果更好），井點應(yīng)深入透水層 6-9m ，通常應(yīng) 比所需降水的深度深 6-8m ，井距一般為 8-15 m，井距太大時降水效果不好，如 果計算出的數(shù)據(jù)使井間距 > 15 m，一般要進行修正。 其中

22、要考慮到有些水泵壞時，13 維修的間隔不能給附近水位造成過大的提升，也就是說要有一定的富余度。3.3 井降水計算工程降水的原理是非穩(wěn)定流理論及干擾井群理論。通過強抽強排， 使地下 水位出現(xiàn)一個局部的負壓區(qū)域（形成一個影響半徑所圈定的小范圍的降落漏斗） 從而使地下工程周圍的地下水位急劇降低， 最終達到控制地下水保證深井地下工 程正常進行的目的。深井單井計算較為簡單， 計算結(jié)果一般與實際較為吻合。 但群井計算結(jié)果就 會千差萬別（群井中單井的出水量）。由于降水時一般要采用一個以上的井，降 水井同時抽水時， 互相形成干擾， 無法以單井的計算來判斷水位的降深， 得出總 涌水量。各個規(guī)范或者計算手冊上所列

23、公式的計算結(jié)果一般相差無幾， 且物理意 義明確，很容易理解，具體施工時可以參看 建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程 （JGJ 120 99）建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范 （JGJ /T 111-98 ）或者江正榮的建 筑施工計算手冊。降水施工中最重要的一環(huán)是確定單井的出水量。1等效半徑計算（1）矩形基坑式中：r 0-基坑的等效半徑； a、b-分別為基坑的長、 短邊邊長； u-概化系數(shù)。（2）不規(guī)則塊狀基坑等效半徑式中：r 0-基坑的等效半徑； F- 基坑的面積。2降水影響半徑141）潛水含水層式中： R-降水影響半徑， m； S- 基坑水位降深， m； k- 滲透系數(shù)， m/d；H- 含水層厚度， m。（2）

24、承壓含水層3群井總涌水量對于均質(zhì)含水層潛水完整井（1）基坑遠離邊界時式中：Q-基坑涌水量； k- 滲透系數(shù)； H-潛水含水層厚度； S-基坑水位降深； R-降水影響半徑； r 0- 基坑等效半徑。（2）岸邊降水時3）基坑位于兩地表水體之間或位于補給區(qū)與排泄區(qū)之間時對于承壓水深井來講， 承其工程降水是通過強抽強排， 使深井所在的承壓水15 含水層中的地下水出現(xiàn)一個局部的負壓區(qū)域 （由于地層一般較為復雜， 一般不 能形成規(guī)則的降落漏斗）， 從而使降水孔所圈定的的小范圍內(nèi)的水位在一定時 間內(nèi)降低， 再運用各種手段保持這種負壓狀態(tài)的持續(xù)， 最終達到控制地下水保證 深井地下工程正常進行的目的。根據(jù)非穩(wěn)定

25、流理論及干擾井群理論分析。 保證足夠的泵量， 使所需的降深位 置出現(xiàn)在一定的地下水位降落速度 （如小于 1.00m/d ） 以前， 后期的抽水是 為了保持地下水位在所需降深處附近延續(xù)?？梢詫⑦@個過程概化成以下物理模 型。圖1 深井工程降水概話物理模型圖水位下降在 t 時刻的速度 v 可采用公式（ 1）進行推算。對速度求導數(shù)，可以得到地下水位下降的加速度 a（ 2）。也就是說以一定的泵量進行抽水，抽水初期水位是加速下降的， t i（拐點出 現(xiàn)的時刻） 時刻地下水位下降速度達到最大， 之后地下水位下降速度加速減小最16終水位下降速度趨于 0 ，即當 t 趨于無窮時水位最終趨于穩(wěn)定。根據(jù)非穩(wěn)定流理論

26、， “大井” 地下水位降至所需水位埋深時的時間 t 可以采 用（ 3）進行推算：工程降水過程中，一般情況下是利用群孔干擾原理， 在地下工程周圍布置 多個抽水孔， 地下工程內(nèi)或其附近的地下水位降深的計算方法如下。假設(shè)在無限含水層中任意布置幾口抽水井。 當井群抽水持續(xù)時間較長時， 同 樣會形成一個相對穩(wěn)定的區(qū)域降落漏斗。 在此漏斗范圍內(nèi)， 第 j 口井單獨抽水對 任一點 i 產(chǎn)生的降深為：而幾口井抽水對 i 點產(chǎn)生的總降深， 按疊加原理有：式中： Ri和 Qi分別為第 j 口井的影響半徑和流量； rij 為第 j 口井至第 i 點 的距離。3 降水對周圍環(huán)境的影響及其防范措施在降水過程中， 由于會

27、隨水流帶出部分細微土粒， 再加上降水后土體的含水 量降低，使土壤產(chǎn)生固結(jié)， 因而會引起周圍地面的沉降， 在建筑物密集地區(qū)進行 降水施工，如因長時間降水引起過大的地面沉降，會帶來較嚴重的后果。為防止或減少降水對周圍環(huán)境的影響， 避免產(chǎn)生過大的地面沉降， 可采取下17列一些技術(shù)措施。（1）采用回灌技術(shù)。降水對周圍環(huán)境的影響，是由于土壤內(nèi)地下水流失造 成的?；毓嗉夹g(shù)即在降水井點和要保護的建（構(gòu)）筑物之間打設(shè)一排井點，在降 水井點抽水的同時 ，通過回灌井點向土層內(nèi)灌入一定數(shù)量的水（即降水井點抽 出的水），形成一道隔水帷幕 ，從而阻止或減少回灌井點外側(cè)被保護的建（構(gòu)） 筑物地下的地下水流失， 使地下水位

28、基本保持不變， 這樣就不會因降水使地基自 重應(yīng)力增加而引起地面沉降。（2）采用砂溝、砂井回灌。在降水井點與被保護建（構(gòu)）筑物之間設(shè)置砂 井作為回灌井，沿砂井布置一道砂溝，將降水井點抽出的水，適時、適量排入砂 溝，再經(jīng)砂井回灌到地下，實踐證明亦能收到良好效果。（ 3）使降水速度減緩。在砂質(zhì)粉土中降水影響范圍可達 80 m以上，降水曲 線較平緩，為此可將井點管加長，減緩降水速度，防止產(chǎn)生過大的沉降。亦可在 井點系統(tǒng)降水過程中， 調(diào)小離心泵閥，減緩抽水速度。還可在鄰近被保護建 （構(gòu)） 筑物一側(cè)，將井點管間距加大，需要時甚至暫停抽水。為防止抽水過程中將細微土粒帶出， 可根據(jù)土的粒徑選擇濾網(wǎng)。 另外確保

29、井 點管周圍砂濾層的厚度和施工質(zhì)量，亦能有效防止降水引起的地面沉降。3.4 深井降水施工時應(yīng)考慮的因素（1）布井時，周邊多布，中間少布；在地下補給的方向多布，另一方向少 布。（2）布井時應(yīng)根據(jù)地質(zhì)報告把濾水器部分處在較厚的砂卵層中，避免使之 處于泥砂的透鏡體中，而影響井的出水能力。（3）鉆探施工達到設(shè)計深度后， 根據(jù)洗井擱置時間的長短， 宜多鉆進 2-3 m， 避免因洗井不及時泥漿沉淀過厚， 增加洗井的難度。 洗井不應(yīng)擱置時間過長或完18成鉆探后集中洗井（4）水泵選擇時應(yīng)與井的出水能力相匹配，水泵小時達不到降深要求；水 泵大時，抽水不能連續(xù)，一方面增加維護難度，另一方面對地層影響較大。一般 可

30、以準備大中小幾種水泵，在現(xiàn)場實際調(diào)配。（5）降水期間應(yīng)對抽水設(shè)備和運行狀況進行維護檢查， 每天檢查不應(yīng)少于 3 次，并應(yīng)觀測記錄水泵出水等情況， 發(fā)現(xiàn)問題及時處理， 使抽水設(shè)備始終處在正 常運行狀態(tài)。同時應(yīng)有一定量的備用設(shè)備，對出問題的設(shè)備能及時更換。（6）抽水設(shè)備應(yīng)進行定期保養(yǎng)，降水期間不得隨意停抽。當發(fā)生停電時應(yīng) 及時更新電源保持正常降水。（7）降水施工前，應(yīng)對因降水造成的地面沉降進行估算分析，如分析出沉 降過大時，應(yīng)采取必要措施。（8）降水時應(yīng)對周圍建筑物進行觀測。 首先在降水影響范圍外建立水準點， 降水前對建筑物進行觀測，并進行記錄。降水開始階段每天觀測 2 次，進入穩(wěn) 定期后，每天可

31、以只觀測一次。4 深井降水和輕型井點降水方法的比較4.1 兩種降水方案對比4.1.1 技術(shù)對比在具體施工方案的設(shè)計和施工組織設(shè)計中，輕型井點降水法具有結(jié)構(gòu)簡單， 施工方便等特點，適用于土質(zhì)情況良好，降水深度不大的地區(qū)。但是，對于地基 土層結(jié)構(gòu)分布中， 表層以下地表回填砂含量較少， 淤泥層偏厚且水平向滲透性極 差的情況，尤其考慮到輕型井點濾管段較短，單級輕型井點有效降水深僅為 619 米，且濾管段長度均位于淤泥層內(nèi)， 因此，輕型井點的降水效果往往受到極大的 限制。施工場地如果實現(xiàn)經(jīng)過真空預壓處理， 地基土體中殘留的排水板可為含水層 中地下水提供良好的豎向滲流通道， 而且其下富含粘性土粉砂層， 水

32、平向滲透性 良好，在這種情況下， 與地基中殘留的排水板構(gòu)成了基坑降水的豎向和水平的地 下水滲流通道。依據(jù)水文地質(zhì)特點及工程要求降水深度， 并結(jié)合現(xiàn)場的實際情況， 選用深井井點降水法能夠起到理想的降水效果。 值得注意的是， 施工中濾管段需 位于深層粘性土粉砂層才能起到降水效果。4.1.2 經(jīng)濟上比選由于施工現(xiàn)場環(huán)境千差萬別， 對于大的基坑， 考慮電量耗損， 其用電量是非 常大的， 現(xiàn)場供電也有很大的困難： 對于采用輕型井點降水方式， 需要布置輕型 井點較多，假定井點機械每臺功率 7.5kW，不中斷運行時間 8-10個月，電量 415 萬 kw；同時考慮基坑中間也計劃需布置輕型井點進行疏干排水，每

33、級平臺開挖 前 1 個月開始， 不中斷運行時間 1 個月， 其電量將遠超過井點機械用電驢， 全部 輕型井點同時工作所需功率必然超過深井作業(yè)的預算。 因此，對于較大的基坑作 業(yè)，輕型井點降水不是最優(yōu)方案。對于深井井點，當前一個井建造費 （包括 4個月運行維護費） 約為 9500元， 以后的 8個月每月的維護費約為 500元/ 月/ 臺套，每臺潛水泵耗電量約為 1.5kW， 同一作業(yè)點的深井數(shù)量要小于輕型井，電價同為 0.83 元 kWh；對于輕型真空井 點，一個井建造費 4200 元（包括 4 個月運行維護費），以后的 8 個月每月的維 護費約為 500元/月/ 臺套，但輕型井的數(shù)量要多于深井。

34、通過上述分析不難看出， 輕型井點雖然建造費低， 但用電量大， 與土方開挖 施工干擾較大， 故對于大型基坑的降水工程來講， 經(jīng)經(jīng)濟技術(shù)比較宜選用深井井 點。204.1.3 進度上分析輕型井點相對于深井井點布點密得多， 對基坑土方開挖必將導致干擾程度大 得多，從而影響到基坑土方開挖效率， 不利于保證大面積基坑土方開挖進度； 相 反，采用深井井點則可有效地確保進度。4.1.4 安全上分析考慮上文中技術(shù)上及進度上的要求， 一般來講輕型井點， 土方開挖時大量的 人、機將處在不完全干地的施工環(huán)境下， 邊坡及坡腳穩(wěn)定狀態(tài)較差， 安全性方面 比選用深井井點降水工藝要差。而實際工作中， 往往采用單一的降水方法，

35、 有些時候不能達到設(shè)計要求， 或 者即使能達到設(shè)計要求但是從工程參與各方的角度來講降水方案費時費力費錢。 降水方法的選取，應(yīng)視工程性質(zhì)、開挖深度、土質(zhì)特性及經(jīng)濟等因素綜合考慮。 一般而言、淺基坑（小于 6m）以普通輕型井點最為經(jīng)濟；深基坑則應(yīng)考慮噴射 井點；深而大的基坑則應(yīng)考慮綜合降水、 即深井井點、 噴射井點和輕型井點等各 種不同方案的比較、 分析與組合， 以確定最經(jīng)濟有效的降水方案。 為了總結(jié)降水 設(shè)計經(jīng)驗，下文中針對幾個不同類型的降水工程進行分析說明。4.2 多層輕型井點環(huán)狀降水方案替代深井井點降水方案深井井點的工作原理是利用深井進行重力集水， 在井內(nèi)用長軸深井泵或井 用潛水泵進行排水以

36、達到降水或降低承壓水壓力的目的。 它適用于滲透系數(shù)較大 （ K 10-4cm/s）、涌水量大、降水較深（可達 50 m） 的砂土、砂質(zhì)粉土及用其 他井點降水不易解決的深層降水。 有時候通過實驗發(fā)現(xiàn)深井的有效降水區(qū)域并不 顯著，這時候可以考慮使用多層輕型井點環(huán)狀降水方案。某泵站工程的工程設(shè)計總流量為 300 m3/s ，裝有單泵流量 50m3/s 、葉輪直徑 4.1 m、斜 15 度軸伸泵 6 臺。工程實施中基坑擬采用大開挖方式， 泵房基坑長（順 水流方向） 109.7 m，寬（垂直水流方向） 71.5 m，挖深 14.5 m，其中集水井部21 位挖深達 17.2 m 。由于基坑規(guī)模大、暴露時間

37、長，如何確?；娱_挖過程及施 工期的安全是整個工程成敗的關(guān)鍵。 研究基坑方案， 重點是研究降排水方案， 對 于潛水及雨水均采用開挖明溝、 排水溝， 匯集于集水坑內(nèi)抽走的方法解決。 下部 地下水抽排方案是降排水方案的核心。為了確保泵房基坑及其他部位的開挖施 工， 以及基礎(chǔ)混凝土澆筑的順利進行，必須采用人工降水方法把水位降至建基 面以下。工程前期地勘過程曾針對承壓含水層做過抽水實驗。 泵站場區(qū)淺部承壓水層 承壓水位在 EL3. 26m- EL3.47 m ，承壓水頭約 7. 8 m ，抽水試驗表明該層滲透 系數(shù) K=2.9 ×10-4cm/s，具中等透水性，降深 3.5m-3. 6m 時

38、影響半徑 36 m。如 需將地下水位降至 EL-9.0 m ，基坑日涌水量約在 250 m3/d 350 m 3/d ?；娱_ 挖前，施工方在現(xiàn)場進行了深井降水試驗， 以確定采用何種降水手段。 試驗深井 布置在基坑東南角，井深 22m，成井直徑 800mm，井底高程為 EL-16. 0 m ，降水 后確保承壓水位控制在 EL-9.0 m 。同時在深井正南隔 8m，20 m，35 m 布置 E1， E2，E3深水位觀測井，在深井正東方向隔 8m，19 m，34 m布置 S1，S2，S3深 水位觀測井。試驗結(jié)果可看出， 深井的有效降水區(qū)域并不顯著。后根據(jù)深井降 水試驗結(jié)果同時參考周邊地區(qū)的成功經(jīng)驗

39、， 施工方又考慮在基坑開挖時采用多層 輕型井點環(huán)狀降水方案。 考慮到要給地連墻留有足夠?qū)挼耐馏w以保證地連墻的穩(wěn) 定， 提出四級井點環(huán)狀布置的方案。 按圓弧滑動計算結(jié)果， 邊坡穩(wěn)定系數(shù)較規(guī) 范規(guī)定的允許值偏大，但考慮到井點會淤堵及長時間連續(xù)降雨等因素， 即井點 不可能完全有效， 而按照計算如井點完全失效則邊坡穩(wěn)定系數(shù)達不到規(guī)范要求， 故認為所選擇的放坡及降水方案并不過分偏于保守而是適宜的。 泵房工程的基礎(chǔ) 開挖土方約 20 萬方， 在實際實施中考慮到深層水泥攪拌樁施工及坑底保護的需 要分兩期開挖。一期開挖至 EL-6. 2 m 左右，歷時近四個月；二期待深層水泥 攪拌樁施工結(jié)束達到強度要求使用小

40、型反鏟式挖機配合人工開挖至 EL- 8. 05 m。8 月中下旬開始進行泵站底板澆筑， 基坑安全渡過了整整一個汛期的考驗， 確 保了后續(xù)工程的順利實施。 實施過程中發(fā)現(xiàn)， 井點降水前后坡面的干濕程度截然 不同，這對坡面的保護極為有利。224.3 土井降水方案替代輕型井點降水方案輕型井點降水方案施工復雜、 造價較高，有時候還會引起地基的不均勻沉降 加劇，造成附近建筑物及地下管線不同程度的損壞。 這時可根據(jù)基坑施工的具體 情況因地制宜選擇采用土井降水方案，不僅降水效果好、 施工周期短而且造價 便宜。某綜合樓工程，地下 1 層、 地上 15 層，框剪結(jié)構(gòu)，采用樁基。地下室底 板為反梁式筏板，場地地層

41、自上而下依次為 : # 雜填土，平均厚度 0. 85 m； ? 褐黃色粉質(zhì)粘土， 平均厚度 2. 50 m； % 灰色砂質(zhì)粉土， 平均厚 度 2. 10 m； &灰 色淤泥 質(zhì)粉質(zhì)粘 土， 厚度 6. 60 m。 地下水位在自然地面以下 0. 70 m。 該建筑物東、 西兩側(cè)鄰近有建筑物，北面有地下管線?；孜挥诘?% 層砂質(zhì)粉 土層， 滲透系數(shù)大， 若采用放坡開挖配合井點降水， 必定會引起四周地面的 沉陷，危及鄰近建筑與地下管線的安全， 不降水開挖亦會發(fā)生流砂現(xiàn)象， 故本 工程基坑不宜采用大開挖方案。 該工程在土方開挖前， 坑內(nèi)必須先進行預降水， 因基底位于易產(chǎn)生流砂的第 % 層灰色

42、砂質(zhì)粉土層，再加上基礎(chǔ)底板設(shè)計為反梁 式，不降水更難以施工?；釉ǚ桨笧檩p型井點降水， 費用較大。經(jīng)仔細分 析認為，在基坑圍護結(jié)構(gòu)已解決了阻止地下水滲入的情況下， 坑內(nèi)可抽出的地 下水是有限的。 地下水位以下的土層， 在圍護結(jié)構(gòu)具有隔水帷幕功能的情況下， 其可抽出的地下水只占基坑內(nèi)總含水量的 20%左右。所以否定了輕型井點降水， 選擇了土井降水方案。該方案選用直徑 60 cm 的素混凝土管， 管長 1. 00 m， 每只土井 4 只 5 只混凝土管，底節(jié)周邊密布鉆 2 cm 直徑的孔，孔間距 10 cm，外側(cè)包裹 2 層密 眼尼龍網(wǎng)布， 在選定的土井位置先挖 2.0 m左右的深坑，將第 ?

43、層褐黃色粘土 層大部分挖去， 然后將鉆孔混凝土管大頭朝下放入坑內(nèi)， 周邊灌注碎石， 其 高度為 2 節(jié)混凝土管。 在混凝土管內(nèi)以高壓水沖刷土層 （ 沖刷頭插入土中） ， 邊沖邊用泥漿泵抽出泥漿， 隨著沖刷抽漿的進行， 混凝土管下沉。 由于混凝土 管大頭朝下，混凝土管周邊的碎石也跟著下沉。隨著混凝土管下沉， 上部再套 上 1 節(jié)混凝土管， 直至底節(jié)混凝土管下沉到基坑底以下設(shè)計的深度（本工程僅23 為 80cm) 。1 只土井從挖土到下管沉管施工完畢，用時 1個工作班( 8 h計)。 本工程基坑內(nèi)共設(shè) 6 只土井，由于基底土層為砂質(zhì)粉土， 降水效果好， 基坑開挖 后基底干燥， 土井降水成功。 整套土井降水的費用只有 5000 元左右，挖土時混 凝土管可以回收， 耗費的只是部分人工、 碎石等材料及泥漿泵折舊， 為建設(shè)單位 節(jié)約投資 25 萬元。5 結(jié)論一般來講，輕型井點適用于土層滲透系數(shù)為 10 -3cm/s-10 -6cm/s 的粉砂、砂 質(zhì)粉土、粘質(zhì)粉土、含薄層粉砂層的粉質(zhì)粘土，降低水位深度單級輕型井點為 3m-6m、多級輕型井點為 6m-9m。深井井點適用于土層滲透系數(shù)不小于 10- 4cm/s、降低水位深度不小于 5 m 的各種砂土、砂質(zhì)粉土?；邮┕がF(xiàn)場情況比 較復雜，有時候單獨使用輕型井點或深井井點降水效果可能不會太好， 將輕型井 點和深井井點結(jié)合起來綜合利用可能會起到