土方工程降水課件

地下含水構造的種類滯水層不透水層潛水層不透水層承壓水層不透水層地下含水構造的種類滯水層不透水層潛水層不透水層承壓水層不透水1三、施工排水

基坑開挖時，流入坑內的地下水和地表水如不及時排除，會使施工條件惡化、造成土壁塌方，亦會降低地基的承載力。（一）明排水法：一般采用截、疏、抽

的方法。

截：在現(xiàn)場周圍設臨時或永久性排水溝、防洪溝或擋水堤，以攔截雨水、潛水流入施工區(qū)域；

疏：在施工范圍內設置縱橫排水溝，疏通、排干場內地表積水；

抽：在低洼地段設置集水、排水設施，然后用抽水機抽走。施工排水可分為明排水法和人工降低地下水位法兩種。第3節(jié)基坑工程第4講三、施工排水基坑開挖時，流入坑內的地下水和地表21．明溝與集水井排水在基坑的一側或四周設置排水明溝，在四角或每隔20～30m設一集水井，排水溝始終比開挖面低0.4～0.5m，集水井比排水溝低0.5～1m，在集水井內設水泵將水抽排出基坑。適用于土質情況較好、地下水量不大的基坑排水。普通明溝與集水井排水法第3節(jié)基坑工程第4講1．明溝與集水井排水在基坑的一側或四周設置排水明32～5％排水溝集水井水泵――用于土質較好、水量不大、基坑可擴大者挖至地下水位時，挖排水溝→設集水井→抽水→再挖土、溝、井二、集水井法（明排水法）2～5％排水溝集水井水泵――用于土質較好、水量不大、基坑4（一）普通明溝排水法（二）分層明溝排水法（一）普通明溝排水法（二）分層明溝排水法52．分層明溝排水

當基坑開挖土層由多種土層組成，中部夾有透水性強的砂類土時，為防止上層地下水沖刷基坑下部邊坡，宜在基坑邊坡上分層設置明溝及相應的集水井。適用于深度較大、地下水位較高、上部有透水性強的土層的基坑排水點擊動畫明溝與集水井排水分層明溝排水法第3節(jié)基坑工程第4講2．分層明溝排水當基坑開挖土層由多種土層組成，中63．深層明溝排水

當?shù)叵禄酉噙B，土層滲水量和排水面積大，為減少大量設置排水溝的復雜性，可在基坑內的深基礎或合適部位設置一條縱、長、深的主溝，其余部位設置

邊溝或支溝與主溝連通，通過基礎部位用碎石或砂子作盲溝。適用于深度大的大面積地下室、箱基的基坑施工排水深層明溝排水法第3節(jié)基坑工程第4講3．深層明溝排水當?shù)叵禄酉噙B，土7（二）施工降水

在地下水位以下的含水豐富的土層中開挖大面積基坑時，明溝排水法難以排干大量的地下涌水，當遇粉細砂層時，還會出現(xiàn)嚴重的翻漿、冒泥、涌砂現(xiàn)象，不僅使基坑無法挖深，還可能造成大量水土流失、邊坡失穩(wěn)、附近地面塌陷，嚴重者危及鄰近建筑物的安全。遇有此種情況時應采用井點降水的人工降水方法施工。地下室電梯井局部二次降水全基坑輕型井點降水第3節(jié)基坑工程第4講（二）施工降水在地下水位以下的含水豐富的土層中開81.井點降水的作用防止地下水涌入坑內防止邊坡由于地下水的滲流而引起的塌方使坑底的土層消除了地下水位差引起的壓力，因此防止了坑底的管涌第3節(jié)基坑工程第4講1.井點降水的作用防止地防止邊坡使坑底的土層第3節(jié)基坑9降水后，使板樁減少了橫向荷載消除了地下水的滲流，也就防止了流砂現(xiàn)象降低地下水位后，還能使土壤固結，增加地基土的承載能力第3節(jié)基坑工程第4講降水后，使消除了地下降低地下水第3節(jié)基坑工程第4講102.井點降水的種類輕型井點是沿基坑四周將井點管埋入蓄水層內，利用抽水設備將地下水從井點管內不斷抽出，將地下水位降至基坑底以下。⑴輕型井點適用于滲透系數(shù)為0.1～50m/d的土層中。降水深度為：單級井點3～6m，多級井點6～12m第3節(jié)基坑工程第4講2.井點降水的種類輕型井點是沿基坑四周將井點11⑵噴射井點

是在井點管內設特制的噴射器，用高壓水泵或空氣壓縮機向噴射器輸入高壓水或壓縮空氣，形成水氣射流，將地下水抽出排走。其降水深度可達8～20m。適用于開挖深度較深、降水深度大于8m，土滲透系數(shù)為3～50m/d的砂土或滲透系數(shù)為0.1～3m/d的粉砂、淤泥質土、粉質粘土。第3節(jié)基坑工程第4講⑵噴射井點是在井點管內設特制的噴射器，用高壓水12⑶電滲井點

電滲井點以井點管作負極，打入的鋼筋作正極，通入直流電后，土顆粒自負極向正極移動，水則自正極向負極移動而被集中排出。本法常與輕型井點或噴射井點結合使用。適用于滲透系數(shù)很小的飽和粘性土、淤泥或淤泥質土中的施工降水第3節(jié)基坑工程第4講⑶電滲井點電滲井點以井點管作負極，13⑷管井井點

管井井點由濾水井管、吸水管和抽水機組成。管井埋設的深度和距離根據(jù)需降水面積、深度及滲透系數(shù)確定，一般間距10～50m，最大埋深可達10m，管井距基坑邊緣距離不小于1.5m(沖擊鉆成孔)或3m(鉆孔法成孔)，適用于降水深度3～5m、滲透系數(shù)為20～200m/d的基坑中施工降水。管井井點設備簡單、排水量大、易于維護、經(jīng)濟實用。管井填充濾料管井抽排水PVC簡易管井第3節(jié)基坑工程第4講⑷管井井點管井井點由濾水井管、吸水管和抽水機組14

如需降水深度較大，可采用深井井點，適用于降水深度＞15m、滲透系數(shù)為10～250m/d的基坑。故稱為“深井泵法”。管井井點降水第3節(jié)基坑工程第4講如需降水深度較大，可采用深井井點，適用于降水深度153.

輕型井點降水⑴輕型井點的設備：

由管路系統(tǒng)（濾管、井點管、彎聯(lián)管及總管）和抽水設備（真空泵、離心泵和水氣分離器）組成。輕型井點工作原理及濾管構造見圖：

第3節(jié)基坑工程第4講3.輕型井點降水⑴輕型井點的設備：由管路系統(tǒng)16⑵輕型井點的平面布置

①單排布置：當基坑(槽)寬度＜6m、降水深度≯5m時可采用單排布置。井點管應布置在地下水的上游一側，兩端的延伸長度不宜小于坑槽的寬度B。

②雙排布置：當基坑(槽)寬度＞6m時應采用。第3節(jié)基坑工程第4講⑵輕型井點的平面布置①單排布置：17（一）輕型井點降水1．井點設備井管：φ38、φ51，長5～7m（常用6m），無縫鋼管，絲扣連濾管；濾管：φ38、φ51，長1～1.7m，開孔φ12,開孔率20～25％，包濾網(wǎng)；總管：內φ75～100無縫鋼管，每節(jié)4m，每隔0.8、1或1.2m有一短接口；連接管：使用透明塑料管、膠管或鋼管，宜有閥門；抽水設備：真空泵（教材）――真空度高，體形大、耗能多、構造復雜射流泵（常用）――簡單、輕小、節(jié)能隔膜泵（少用）（一）輕型井點降水18

③環(huán)型或U型布置：當基坑面積較大時，應采用環(huán)型布置（考慮施工機械進出基坑時宜采用U型布置）。

●采用雙排、環(huán)型或U型布置時，位于地下水上游一排的井點間距應小些，下游井點的間距可大些?！袢绮捎肬形布置，則井點管不封閉的一段應在地下水的下游方向。第3節(jié)基坑工程第4講③環(huán)型或U型布置：當基坑面積較大時，應采用環(huán)19⑶輕型井點的高程布置

輕型井點降水深度一般不大于6m。井點管埋置深度H（不包括濾管），可按下式計算：

●如H值小于降水深度6m時，則可用一級井點；●當H值稍大于6m時，如降低井點管的埋置面可滿足降水深度要求時，仍可用一級井點降水；

第3節(jié)基坑工程第4講⑶輕型井點的高程布置輕型井點降水深度一般不大203．輕型井點計算（1）判斷井型（圖）按照濾管與不透水層的關系：完整井――到不透水層非完整井――未到不透水層.按照是否承壓水層：承壓井無壓井3．輕型井點計算21水井的分類水井的分類22（2）涌水量計算

1）無壓完整井群井井點計算（積分解）（2）涌水量計算23無壓完整井群井井點計算K――土層滲透系數(shù)(m/d)；H――含水層厚度(m)；S――水位降低值(m)；R――抽水影響半徑(m)，R=1.95SX0――環(huán)狀井點系統(tǒng)的假想半徑(m)；當長寬比A/B≯5時，X0=，否則分塊計算涌水量再累加。F――井點系統(tǒng)所包圍的面積。無壓完整井群井井點計算24以有效影響深度H0代替含水層厚度H用上式計算Q。H0的確定方法：2）無壓非完整井群井系統(tǒng)涌水量計算（近似解）s’/(s’+l)0.20.30.50.8H01.3(s’+l)1.5(s’+l)1.7(s’+l)1.85(s’+l)注意：1、當H0值超過H時，取H0＝H；

2、計算R時，也應以H0代入。以有效影響深度H0代替含水層厚度H用上式計算Q。2）無壓25無壓不完整井群井井點計算s/(s+l)0.20.30.50.8H01.3(s+l)1.5(s+l)1.7(s+l)1.85(s+l)H0――有效影響深度(m)；當H0>H時，取H，見表1-10其中s‘為井點管中水位降落值，l為濾管長度注意：1、當H0值超過H時，取H0＝H；2、計算R時，也應以H0代入。無壓不完整井群井井點計算s/(s+l)0.20.30.5263）承壓完整井Q＝2.73KMS/(lgR－lgX0)（m3/d)M――承壓含水層厚度（m）承壓水位不透水層含水層不透水層hsHMR3）承壓完整井Q＝2.73KMS/(lgR－lgX0)27承壓完整井群井井點計算M——承壓含水層厚度（m）K、R、x0、S——同上承壓完整井群井井點計算M——承壓含水層厚度（m）286．確定井管的數(shù)量與間距(1)單井出水量：

(m3/d)d、l――濾管直徑、長度(m)；(2)最少井點數(shù)：n’＝1.1Q/q(根)1.1－－備用系數(shù)。(3)最大井距：D’＝L總管

/n’(m)；(4)確定井距：

15d≤井距D≤D’，且符合總管的接頭間距。

(5)確定井點數(shù)：n＝L總管/D6．確定井管的數(shù)量與間距29滲透力當hl＝h2時，土中水處于靜止狀態(tài)，無滲流發(fā)生。貯水器向上提升，使hl＞h2，由于存在水頭差．土中產生向上的滲流。水頭差h是土體中滲流所損失的能量。能量損失說明土粒對水流給以阻力；反之．滲流必然對每個土顆粒有推動、摩擦和拖曳的作用力，稱之為滲透力，可定義為每單位土體內土顆粒所受的滲流作用力，用j表示。滲透破壞試驗滲透力概念滲透力和滲透變形滲透力滲透破壞試驗30

外因：是地下水在土中滲流所產生的動水壓力的大小，動水壓力GD為：

式中：

I——水力坡度（I=（h1-h2）/L）；

h1－h(huán)2——水位差；

γW——水的重度。

當?shù)叵滤惠^高、基坑內排水所形成的水位差較大時，動水壓力也愈大，當GD≥γ（土的浮重）時，就會推動土壤失去穩(wěn)定，形成流砂現(xiàn)象。第3節(jié)基坑工程第4講外因：是地下水在土中滲流所產生的動水壓31三、流砂及其防治

1．動水壓力――地下水在滲流過程中受到土顆粒的阻力，使水流對土顆粒產生的一種壓力。動水壓力的大小與水力坡度成正比，方向同滲流方向

GD＝Iγw=(Δh/L)

γw2．流砂原因3．流砂的防治減小動水壓力（板樁等增加L）；平衡動水壓力（拋石塊、水下開挖、泥漿護壁）；改變動水壓力的方向（井點降水）。

Q

F

GD當動水壓力大于或等于土的浸水重度（GD≥γ’）時，土粒被水流帶到基坑內。主要發(fā)生在細砂、粉砂、輕亞粘土、淤泥中。三、流砂及其防治3．流砂的防治QFGD當動水壓力大32滲透力

G=wi滲透力是一種體積力，量綱與w相同。滲透力的大小和水力坡降成正比，其方向與滲流方向一致。ic＝’/w它是土體開始發(fā)生流土破壞時的水力坡降。臨界水力坡降滲透力ic＝’/w臨界水力坡降33土工建筑物及地基由于滲流作用而出現(xiàn)的變形或破壞稱滲透變形(或稱滲透破壞)。如土層剝落，地面隆起，細顆放被水帶出以及出現(xiàn)集中滲流通道等。土的滲透變形類型就單一土層來說主要有流土和管涌兩種基本型式。1.流土在向上的滲透水流作用下，表層土局部范圍內的土體或顆粒群同時發(fā)生懸浮、移動的現(xiàn)象稱為流土。只要水力坡降達到一定的大小，都會發(fā)生流土破壞。2.管涌在滲透水流作用下，土中的細顆粒在粗顆粒形成的孔隙中移動．以至流失；隨著土的孔隙不斷擴大，滲透流速不斷增加．較粗的顆粒也相繼被水流逐漸帶走，最終導致土體內形成貫通的滲流管道，造成土體塌陷，這種現(xiàn)象稱為管涌。管涌破壞一般有個時間發(fā)展過程，是一種漸進性質的破壞。管涌發(fā)生在一定級配的無粘性土中，發(fā)生的部位可以在滲流逸出處，也可以在土體內部，故也稱之為滲流的潛蝕現(xiàn)象。土的滲透變形(或稱滲透破壞)土工建筑物及地基由于滲流作用而出現(xiàn)的變形或34

土的滲透變形的發(fā)生和發(fā)展過程有其內因和外因。內因是土的顆粒組成和結構,即幾何條件；外因是水力條件，即作用于土體滲透力的大小。1.流土可能性的判別任何土，包括粘性土或無粘性土,在自下而上的滲流逸出處，只要滿足滲透坡降大于臨界水力坡降這一個事實，均要發(fā)生流土。可按下列條件，判別流土的可能性：

i<ic土體處于穩(wěn)定狀態(tài)

i>

ic土體發(fā)中流土破壞

i=ic土體處于臨界狀態(tài)滲流破壞類型的判別

土的滲透變形的發(fā)生和發(fā)展過程有其內因和外因。內35

產生流砂現(xiàn)象的原因有內因和外因：

內因：取決于土的性質，當土的孔隙比大、含水量大、粘粒含量少、粉粒多、滲透系數(shù)小、排水性能差等均容易產生流砂現(xiàn)象。因此，流砂現(xiàn)象極易發(fā)生在細砂、粉砂和亞粘土中，但是否發(fā)生流砂現(xiàn)象，還取決于一定的外因條件。（二）產生流砂的原因流砂-基坑滿目狼籍流砂支擋強行施工第3節(jié)基坑工程第4講產生流砂現(xiàn)象的原因有內因和外因：（二）產36⑷輕型井點的設計及計算井點系統(tǒng)的設計應掌握施工現(xiàn)場地形圖、水文地質勘察資料、基坑的施工圖設計等資料。設計內容除進行井點系統(tǒng)的平面布置和高程布置外，尚應進行涌水量的計算，確定井管數(shù)量及井距，選擇抽水設備等工作。⑸輕型井點的埋設程序排放總管→埋設井點管→用彎聯(lián)管將井點與總管接通→安裝抽水設備。第3節(jié)基坑工程第4講⑷輕型井點的設計及計算井點系統(tǒng)的設計應掌握施工37例：某地層第一層為粉土（5m）,第二層為粘土4m，兩層土的天然重度均為18KN/m3，其下為強透水砂層，地下水為承壓水，賦存于砂層中，承壓水頭與地面持平，試求在該場地開挖基坑不發(fā)生突涌的臨界開挖深度例：某地層第一層為粉土（5m）,第二層為粘土4m，兩層土的天38例：某止水帷幕如圖所示，上游土中最高水位為0.00m,下游地面-8.0m，土的天然重度γ=18KN/m3,安全系數(shù)K=2，試求止水帷幕合理深度。例：某止水帷幕如圖所示，上游土中最高水位為0.00m,下游地39例：在均質具有潛水自由面的含水層中進行單孔抽水試驗如圖，一直水井半徑r=0.15m，影響半徑R=60m,含水層厚度H=10m，水位降深S=3.0m,滲透系數(shù)k=25m/d,試求流量Q例：在均質具有潛水自由面的含水層中進行單孔抽水試驗如圖，一直40例1-9某工程基坑坑底面積為40×20m，深6.0m，地下水位在地面下2.0m，不透水層在地面下12.3m，滲透系數(shù)K＝15m/d，基坑四邊放坡，邊坡擬為1:0.5，現(xiàn)擬采用輕型井點降水降低地下水位，井點系統(tǒng)最大抽水深度為7.0m，慮管的直徑為0.051m,要求：（1）繪制井點系統(tǒng)的平面和高程布置

例1-9某工程基坑坑底面積為40×20m，深641解：

（1）高程布置

基坑面積較大，所以采用環(huán)形布置，因最大抽水深度為7.0m，故采用7m井點管?；拥讓?0m。i=0.1（環(huán)形）h≥h1+△h+iLh=7m,h1=6m,iL=0.1×(10+6×0.5+0.7)=1.37mh1+△h+iL=6+0.5+1.37=7.87m(大于井點抽水深度7m)由于基坑較深，故基坑邊開挖1m以降低總管埋設面h=7m,h1=5m,iL=0.1×(10+5×0.5+0.7)=1.32m△h=7-5-1.32＝0.68m,滿足要求屬于無壓不完整井解：

（1）高程布置

基坑面積較大，所以采用環(huán)形布置，因42（2）涌水量計算F=（40+2×5×0.5+2×0.7）×（20+2×5×0.5+2×0.7）=46.4×26.4＝1224.96m2m

采用的濾管長度為1.5mS/(S+l)=6/(6+1.5)=0.8H0=1.84(S+l)=1.84×(6+1.5)=13.8m>H＝10.3m取H0

=H=10.3m=（2）涌水量計算=43（3）平面布置總管長度：C=（46.4+26.4）×2=145.6mW6型干式真空泵有效負荷長度為80m，所以采用兩套抽水設備

(m3/d)n′=Q/q=1943/25.68=75.7n=1.1n′=1.1×75.7＝83.3（根）取n為83根井點管間距145.6/83=1.75井點管間距取1.6m（3）平面布置44沖孔埋管填砂封口施工工藝沖孔埋管填砂封口施工工藝454．輕型井點施工（1）埋設方法：水沖法：水槍、井管自身（高壓水）鉆孔法：正循環(huán)鉆、反循環(huán)鉆、沖擊鉆振動水沖法：(2)使用要求：開挖前2～5天開泵降水；連續(xù)抽水不間斷（水量先大后小，先混后清），防止堵塞。降水施工4．輕型井點施工(2)使用要求：降水施工46土方工程降水課件47

●在確定井點管埋置深度時，還應考慮井點管露出地面0.2～0.3m，濾管必須埋在透水層內。●當一級井點達不到降水深度要求時，則可采用二級井點（見右圖）。地下室三級井點降水第3節(jié)基坑工程第4講●在確定井點管埋置深度時，還應考慮井點管露出地48二級輕型井點降水二級輕型井點降水49潛水泵潛水泵50井點類型滲透系數(shù)降水深度最大井距主要原理單級輕型井點0.1~20m/d3～6m1.6~2m地上真空泵或噴射嘴真空吸水多級輕型井點6～20噴射井點0.1~208～202～3m地下噴射嘴真空吸水電滲井點<0.15～6極距1m鋼筋陽極加速滲流管井井點20~2003～520~50單井真空泵、離心泵深管井井點10~25025～3030~50單井潛水泵排水水平輻射井點大面積降水平管引水至大口井排出引滲井點不透水層下有滲存水層打穿不透水層，引至下一存水層四、井點降水法特點效果明顯，使土壁穩(wěn)定、避免流砂、防止隆起、方便施工；可能引起周圍地面和建筑物沉降。井點類型及適用范圍井點類型滲透系數(shù)降水深度最大井距主要原理單級輕型井點0.1~51

利用壓實機械碾壓地基土壤，使地基壓實排水固結。也可采用預壓固結法，即先在地基范圍的地面上，堆置重物預壓一段時間,使地基壓密，以提高承載力，減少沉降量。

2.2.3預壓法—排水固結法

排水固結法水平排水體豎向排水體塑料排水帶排水系統(tǒng)加壓系統(tǒng)降低地下水法真空法堆載法砂墊層袋裝砂井普通砂井電滲法第3節(jié)基坑工程第7講利用壓實機械碾壓地基土壤，使地基壓實52⑴堆載預壓法

在飽和軟土地基上施加荷載后，孔隙水被緩慢排出，孔隙體積隨之減少，地基發(fā)生固結變形，土體的密實度和強度提高。

加載預壓

堆載預壓法包括加壓系統(tǒng)和排水系統(tǒng)。

按堆載材料分為自重預壓、加載預壓和加水預壓。按加壓程序可分為單級加荷和多級加荷。

加水預壓第3節(jié)基坑工程第7講⑴堆載預壓法在飽和軟53是在軟土地基表面先鋪設砂墊層、埋設垂直排水豎井，再用不透氣的封閉膜使之與大氣隔絕，薄膜四周埋入土中，通過埋設的排水豎井，用真空裝置進行抽氣。抽氣使地表砂墊層及排水豎井內形成負壓，使土體內部與排水豎井之間形成壓力差。壓差作用下土體中的孔隙水不斷由排水豎井排出，從而使土體固結。⑵真空預壓法

第3節(jié)基坑工程第7講原水位o原水位o是在軟土地基表面先鋪設砂墊層、埋設垂直排水豎井，54真空預壓和降水預壓是在負超靜水壓力下排水固結，又稱為負壓固結。按照豎向排水體的不同，真空預壓法又可分為普通砂井、袋裝砂井和塑料排水帶。袋裝砂井施工袋裝砂井施工機械袋裝砂井埋設完畢袋裝砂井第3節(jié)基坑工程第7講真空預壓和降水預壓是在負超靜水壓力下55袋裝砂井施工第3節(jié)基坑工程第7講袋裝砂井施工第3節(jié)基坑工程第7講56袋裝砂井施工第3節(jié)基坑工程第7講袋裝砂井施工第3節(jié)基坑工程第7講57袋裝砂井埋設完畢第3節(jié)基坑工程第7講袋裝砂井埋設完畢第3節(jié)基坑工程第7講58袋裝砂井與排水橫管連接袋裝砂井與排水橫管連接59插板機在進行塑料排水帶施工插板機在進行塑料排水帶施工60塑料排水帶埋設完畢第3節(jié)基坑工程第7講塑料排水帶埋設完畢第3節(jié)基坑工程第7講61真空預壓法—覆蓋封閉膜真空預壓法—覆蓋封閉膜62真空預壓法—排氣進行時真空預壓法—排氣進行時63松土坑（填土、墓穴、淤泥）的處理土層置換大范圍的坑局部加寬三、地基的局部處理松土坑（填土、墓穴、淤泥）的處理三、地基的局部處理64地下含水構造的種類滯水層不透水層潛水層不透水層承壓水層不透水層地下含水構造的種類滯水層不透水層潛水層不透水層承壓水層不透水65三、施工排水

基坑開挖時，流入坑內的地下水和地表水如不及時排除，會使施工條件惡化、造成土壁塌方，亦會降低地基的承載力。（一）明排水法：一般采用截、疏、抽

的方法。

截：在現(xiàn)場周圍設臨時或永久性排水溝、防洪溝或擋水堤，以攔截雨水、潛水流入施工區(qū)域；

疏：在施工范圍內設置縱橫排水溝，疏通、排干場內地表積水；

抽：在低洼地段設置集水、排水設施，然后用抽水機抽走。施工排水可分為明排水法和人工降低地下水位法兩種。第3節(jié)基坑工程第4講三、施工排水基坑開挖時，流入坑內的地下水和地表661．明溝與集水井排水在基坑的一側或四周設置排水明溝，在四角或每隔20～30m設一集水井，排水溝始終比開挖面低0.4～0.5m，集水井比排水溝低0.5～1m，在集水井內設水泵將水抽排出基坑。適用于土質情況較好、地下水量不大的基坑排水。普通明溝與集水井排水法第3節(jié)基坑工程第4講1．明溝與集水井排水在基坑的一側或四周設置排水明672～5％排水溝集水井水泵――用于土質較好、水量不大、基坑可擴大者挖至地下水位時，挖排水溝→設集水井→抽水→再挖土、溝、井二、集水井法（明排水法）2～5％排水溝集水井水泵――用于土質較好、水量不大、基坑68（一）普通明溝排水法（二）分層明溝排水法（一）普通明溝排水法（二）分層明溝排水法692．分層明溝排水

當基坑開挖土層由多種土層組成，中部夾有透水性強的砂類土時，為防止上層地下水沖刷基坑下部邊坡，宜在基坑邊坡上分層設置明溝及相應的集水井。適用于深度較大、地下水位較高、上部有透水性強的土層的基坑排水點擊動畫明溝與集水井排水分層明溝排水法第3節(jié)基坑工程第4講2．分層明溝排水當基坑開挖土層由多種土層組成，中703．深層明溝排水

當?shù)叵禄酉噙B，土層滲水量和排水面積大，為減少大量設置排水溝的復雜性，可在基坑內的深基礎或合適部位設置一條縱、長、深的主溝，其余部位設置

邊溝或支溝與主溝連通，通過基礎部位用碎石或砂子作盲溝。適用于深度大的大面積地下室、箱基的基坑施工排水深層明溝排水法第3節(jié)基坑工程第4講3．深層明溝排水當?shù)叵禄酉噙B，土71（二）施工降水

在地下水位以下的含水豐富的土層中開挖大面積基坑時，明溝排水法難以排干大量的地下涌水，當遇粉細砂層時，還會出現(xiàn)嚴重的翻漿、冒泥、涌砂現(xiàn)象，不僅使基坑無法挖深，還可能造成大量水土流失、邊坡失穩(wěn)、附近地面塌陷，嚴重者危及鄰近建筑物的安全。遇有此種情況時應采用井點降水的人工降水方法施工。地下室電梯井局部二次降水全基坑輕型井點降水第3節(jié)基坑工程第4講（二）施工降水在地下水位以下的含水豐富的土層中開721.井點降水的作用防止地下水涌入坑內防止邊坡由于地下水的滲流而引起的塌方使坑底的土層消除了地下水位差引起的壓力，因此防止了坑底的管涌第3節(jié)基坑工程第4講1.井點降水的作用防止地防止邊坡使坑底的土層第3節(jié)基坑73降水后，使板樁減少了橫向荷載消除了地下水的滲流，也就防止了流砂現(xiàn)象降低地下水位后，還能使土壤固結，增加地基土的承載能力第3節(jié)基坑工程第4講降水后，使消除了地下降低地下水第3節(jié)基坑工程第4講742.井點降水的種類輕型井點是沿基坑四周將井點管埋入蓄水層內，利用抽水設備將地下水從井點管內不斷抽出，將地下水位降至基坑底以下。⑴輕型井點適用于滲透系數(shù)為0.1～50m/d的土層中。降水深度為：單級井點3～6m，多級井點6～12m第3節(jié)基坑工程第4講2.井點降水的種類輕型井點是沿基坑四周將井點75⑵噴射井點

是在井點管內設特制的噴射器，用高壓水泵或空氣壓縮機向噴射器輸入高壓水或壓縮空氣，形成水氣射流，將地下水抽出排走。其降水深度可達8～20m。適用于開挖深度較深、降水深度大于8m，土滲透系數(shù)為3～50m/d的砂土或滲透系數(shù)為0.1～3m/d的粉砂、淤泥質土、粉質粘土。第3節(jié)基坑工程第4講⑵噴射井點是在井點管內設特制的噴射器，用高壓水76⑶電滲井點

電滲井點以井點管作負極，打入的鋼筋作正極，通入直流電后，土顆粒自負極向正極移動，水則自正極向負極移動而被集中排出。本法常與輕型井點或噴射井點結合使用。適用于滲透系數(shù)很小的飽和粘性土、淤泥或淤泥質土中的施工降水第3節(jié)基坑工程第4講⑶電滲井點電滲井點以井點管作負極，77⑷管井井點

管井井點由濾水井管、吸水管和抽水機組成。管井埋設的深度和距離根據(jù)需降水面積、深度及滲透系數(shù)確定，一般間距10～50m，最大埋深可達10m，管井距基坑邊緣距離不小于1.5m(沖擊鉆成孔)或3m(鉆孔法成孔)，適用于降水深度3～5m、滲透系數(shù)為20～200m/d的基坑中施工降水。管井井點設備簡單、排水量大、易于維護、經(jīng)濟實用。管井填充濾料管井抽排水PVC簡易管井第3節(jié)基坑工程第4講⑷管井井點管井井點由濾水井管、吸水管和抽水機組78

如需降水深度較大，可采用深井井點，適用于降水深度＞15m、滲透系數(shù)為10～250m/d的基坑。故稱為“深井泵法”。管井井點降水第3節(jié)基坑工程第4講如需降水深度較大，可采用深井井點，適用于降水深度793.

輕型井點降水⑴輕型井點的設備：

由管路系統(tǒng)（濾管、井點管、彎聯(lián)管及總管）和抽水設備（真空泵、離心泵和水氣分離器）組成。輕型井點工作原理及濾管構造見圖：

第3節(jié)基坑工程第4講3.輕型井點降水⑴輕型井點的設備：由管路系統(tǒng)80⑵輕型井點的平面布置

①單排布置：當基坑(槽)寬度＜6m、降水深度≯5m時可采用單排布置。井點管應布置在地下水的上游一側，兩端的延伸長度不宜小于坑槽的寬度B。

②雙排布置：當基坑(槽)寬度＞6m時應采用。第3節(jié)基坑工程第4講⑵輕型井點的平面布置①單排布置：81（一）輕型井點降水1．井點設備井管：φ38、φ51，長5～7m（常用6m），無縫鋼管，絲扣連濾管；濾管：φ38、φ51，長1～1.7m，開孔φ12,開孔率20～25％，包濾網(wǎng)；總管：內φ75～100無縫鋼管，每節(jié)4m，每隔0.8、1或1.2m有一短接口；連接管：使用透明塑料管、膠管或鋼管，宜有閥門；抽水設備：真空泵（教材）――真空度高，體形大、耗能多、構造復雜射流泵（常用）――簡單、輕小、節(jié)能隔膜泵（少用）（一）輕型井點降水82

③環(huán)型或U型布置：當基坑面積較大時，應采用環(huán)型布置（考慮施工機械進出基坑時宜采用U型布置）。

●采用雙排、環(huán)型或U型布置時，位于地下水上游一排的井點間距應小些，下游井點的間距可大些。●如采用U形布置，則井點管不封閉的一段應在地下水的下游方向。第3節(jié)基坑工程第4講③環(huán)型或U型布置：當基坑面積較大時，應采用環(huán)83⑶輕型井點的高程布置

輕型井點降水深度一般不大于6m。井點管埋置深度H（不包括濾管），可按下式計算：

●如H值小于降水深度6m時，則可用一級井點；●當H值稍大于6m時，如降低井點管的埋置面可滿足降水深度要求時，仍可用一級井點降水；

第3節(jié)基坑工程第4講⑶輕型井點的高程布置輕型井點降水深度一般不大843．輕型井點計算（1）判斷井型（圖）按照濾管與不透水層的關系：完整井――到不透水層非完整井――未到不透水層.按照是否承壓水層：承壓井無壓井3．輕型井點計算85水井的分類水井的分類86（2）涌水量計算

1）無壓完整井群井井點計算（積分解）（2）涌水量計算87無壓完整井群井井點計算K――土層滲透系數(shù)(m/d)；H――含水層厚度(m)；S――水位降低值(m)；R――抽水影響半徑(m)，R=1.95SX0――環(huán)狀井點系統(tǒng)的假想半徑(m)；當長寬比A/B≯5時，X0=，否則分塊計算涌水量再累加。F――井點系統(tǒng)所包圍的面積。無壓完整井群井井點計算88以有效影響深度H0代替含水層厚度H用上式計算Q。H0的確定方法：2）無壓非完整井群井系統(tǒng)涌水量計算（近似解）s’/(s’+l)0.20.30.50.8H01.3(s’+l)1.5(s’+l)1.7(s’+l)1.85(s’+l)注意：1、當H0值超過H時，取H0＝H；

2、計算R時，也應以H0代入。以有效影響深度H0代替含水層厚度H用上式計算Q。2）無壓89無壓不完整井群井井點計算s/(s+l)0.20.30.50.8H01.3(s+l)1.5(s+l)1.7(s+l)1.85(s+l)H0――有效影響深度(m)；當H0>H時，取H，見表1-10其中s‘為井點管中水位降落值，l為濾管長度注意：1、當H0值超過H時，取H0＝H；2、計算R時，也應以H0代入。無壓不完整井群井井點計算s/(s+l)0.20.30.5903）承壓完整井Q＝2.73KMS/(lgR－lgX0)（m3/d)M――承壓含水層厚度（m）承壓水位不透水層含水層不透水層hsHMR3）承壓完整井Q＝2.73KMS/(lgR－lgX0)91承壓完整井群井井點計算M——承壓含水層厚度（m）K、R、x0、S——同上承壓完整井群井井點計算M——承壓含水層厚度（m）926．確定井管的數(shù)量與間距(1)單井出水量：

(m3/d)d、l――濾管直徑、長度(m)；(2)最少井點數(shù)：n’＝1.1Q/q(根)1.1－－備用系數(shù)。(3)最大井距：D’＝L總管

/n’(m)；(4)確定井距：

15d≤井距D≤D’，且符合總管的接頭間距。

(5)確定井點數(shù)：n＝L總管/D6．確定井管的數(shù)量與間距93滲透力當hl＝h2時，土中水處于靜止狀態(tài)，無滲流發(fā)生。貯水器向上提升，使hl＞h2，由于存在水頭差．土中產生向上的滲流。水頭差h是土體中滲流所損失的能量。能量損失說明土粒對水流給以阻力；反之．滲流必然對每個土顆粒有推動、摩擦和拖曳的作用力，稱之為滲透力，可定義為每單位土體內土顆粒所受的滲流作用力，用j表示。滲透破壞試驗滲透力概念滲透力和滲透變形滲透力滲透破壞試驗94

外因：是地下水在土中滲流所產生的動水壓力的大小，動水壓力GD為：

式中：

I——水力坡度（I=（h1-h2）/L）；

h1－h(huán)2——水位差；

γW——水的重度。

當?shù)叵滤惠^高、基坑內排水所形成的水位差較大時，動水壓力也愈大，當GD≥γ（土的浮重）時，就會推動土壤失去穩(wěn)定，形成流砂現(xiàn)象。第3節(jié)基坑工程第4講外因：是地下水在土中滲流所產生的動水壓95三、流砂及其防治

1．動水壓力――地下水在滲流過程中受到土顆粒的阻力，使水流對土顆粒產生的一種壓力。動水壓力的大小與水力坡度成正比，方向同滲流方向

GD＝Iγw=(Δh/L)

γw2．流砂原因3．流砂的防治減小動水壓力（板樁等增加L）；平衡動水壓力（拋石塊、水下開挖、泥漿護壁）；改變動水壓力的方向（井點降水）。

Q

F

GD當動水壓力大于或等于土的浸水重度（GD≥γ’）時，土粒被水流帶到基坑內。主要發(fā)生在細砂、粉砂、輕亞粘土、淤泥中。三、流砂及其防治3．流砂的防治QFGD當動水壓力大96滲透力

G=wi滲透力是一種體積力，量綱與w相同。滲透力的大小和水力坡降成正比，其方向與滲流方向一致。ic＝’/w它是土體開始發(fā)生流土破壞時的水力坡降。臨界水力坡降滲透力ic＝’/w臨界水力坡降97土工建筑物及地基由于滲流作用而出現(xiàn)的變形或破壞稱滲透變形(或稱滲透破壞)。如土層剝落，地面隆起，細顆放被水帶出以及出現(xiàn)集中滲流通道等。土的滲透變形類型就單一土層來說主要有流土和管涌兩種基本型式。1.流土在向上的滲透水流作用下，表層土局部范圍內的土體或顆粒群同時發(fā)生懸浮、移動的現(xiàn)象稱為流土。只要水力坡降達到一定的大小，都會發(fā)生流土破壞。2.管涌在滲透水流作用下，土中的細顆粒在粗顆粒形成的孔隙中移動．以至流失；隨著土的孔隙不斷擴大，滲透流速不斷增加．較粗的顆粒也相繼被水流逐漸帶走，最終導致土體內形成貫通的滲流管道，造成土體塌陷，這種現(xiàn)象稱為管涌。管涌破壞一般有個時間發(fā)展過程，是一種漸進性質的破壞。管涌發(fā)生在一定級配的無粘性土中，發(fā)生的部位可以在滲流逸出處，也可以在土體內部，故也稱之為滲流的潛蝕現(xiàn)象。土的滲透變形(或稱滲透破壞)土工建筑物及地基由于滲流作用而出現(xiàn)的變形或98

土的滲透變形的發(fā)生和發(fā)展過程有其內因和外因。內因是土的顆粒組成和結構,即幾何條件；外因是水力條件，即作用于土體滲透力的大小。1.流土可能性的判別任何土，包括粘性土或無粘性土,在自下而上的滲流逸出處，只要滿足滲透坡降大于臨界水力坡降這一個事實，均要發(fā)生流土?？砂聪铝袟l件，判別流土的可能性：

i<ic土體處于穩(wěn)定狀態(tài)

i>

ic土體發(fā)中流土破壞

i=ic土體處于臨界狀態(tài)滲流破壞類型的判別

土的滲透變形的發(fā)生和發(fā)展過程有其內因和外因。內99

產生流砂現(xiàn)象的原因有內因和外因：

內因：取決于土的性質，當土的孔隙比大、含水量大、粘粒含量少、粉粒多、滲透系數(shù)小、排水性能差等均容易產生流砂現(xiàn)象。因此，流砂現(xiàn)象極易發(fā)生在細砂、粉砂和亞粘土中，但是否發(fā)生流砂現(xiàn)象，還取決于一定的外因條件。（二）產生流砂的原因流砂-基坑滿目狼籍流砂支擋強行施工第3節(jié)基坑工程第4講產生流砂現(xiàn)象的原因有內因和外因：（二）產100⑷輕型井點的設計及計算井點系統(tǒng)的設計應掌握施工現(xiàn)場地形圖、水文地質勘察資料、基坑的施工圖設計等資料。設計內容除進行井點系統(tǒng)的平面布置和高程布置外，尚應進行涌水量的計算，確定井管數(shù)量及井距，選擇抽水設備等工作。⑸輕型井點的埋設程序排放總管→埋設井點管→用彎聯(lián)管將井點與總管接通→安裝抽水設備。第3節(jié)基坑工程第4講⑷輕型井點的設計及計算井點系統(tǒng)的設計應掌握施工101例：某地層第一層為粉土（5m）,第二層為粘土4m，兩層土的天然重度均為18KN/m3，其下為強透水砂層，地下水為承壓水，賦存于砂層中，承壓水頭與地面持平，試求在該場地開挖基坑不發(fā)生突涌的臨界開挖深度例：某地層第一層為粉土（5m）,第二層為粘土4m，兩層土的天102例：某止水帷幕如圖所示，上游土中最高水位為0.00m,下游地面-8.0m，土的天然重度γ=18KN/m3,安全系數(shù)K=2，試求止水帷幕合理深度。例：某止水帷幕如圖所示，上游土中最高水位為0.00m,下游地103例：在均質具有潛水自由面的含水層中進行單孔抽水試驗如圖，一直水井半徑r=0.15m，影響半徑R=60m,含水層厚度H=10m，水位降深S=3.0m,滲透系數(shù)k=25m/d,試求流量Q例：在均質具有潛水自由面的含水層中進行單孔抽水試驗如圖，一直104例1-9某工程基坑坑底面積為40×20m，深6.0m，地下水位在地面下2.0m，不透水層在地面下12.3m，滲透系數(shù)K＝15m/d，基坑四邊放坡，邊坡擬為1:0.5，現(xiàn)擬采用輕型井點降水降低地下水位，井點系統(tǒng)最大抽水深度為7.0m，慮管的直徑為0.051m,要求：（1）繪制井點系統(tǒng)的平面和高程布置

例1-9某工程基坑坑底面積為40×20m，深6105解：

（1）高程布置

基坑面積較大，所以采用環(huán)形布置，因最大抽水深度為7.0m，故采用7m井點管?；拥讓?0m。i=0.1（環(huán)形）h≥h1+△h+iLh=7m,h1=6m,iL=0.1×(10+6×0.5+0.7)=1.37mh1+△h+iL=6+0.5+1.37=7.87m(大于井點抽水深度7m)由于基坑較深，故基坑邊開挖1m以降低總管埋設面h=7m,h1=5m,iL=0.1×(10+5×0.5+0.7)=1.32m△h=7-5-1.32＝0.68m,滿足要求屬于無壓不完整井解：

（1）高程布置

基坑面積較大，所以采用環(huán)形布置，因106（2）涌水量計算F=（40+2×5×0.5+2×0.7）×（20+2×5×0.5+2×0.7）=46.4×26.4＝1224.96m2m

采用的濾管長度為1.5mS/(S+l)=6/(6+1.5)=0.8H0=1.84(S+l)=1.84×(6+1.5)=13.8m>H＝10.3m取H0

=H=10.3m=（2）涌水量計算=107（3）平面布置總管長度：C=（46.4+26.4）×2=145.6mW6型干式真空泵有效負荷長度為80m，所以采用兩套抽水設備