基坑工程施工-地下水的控制（地基與基礎(chǔ)工程施工）

基坑工程集水井降水法

在開挖基坑、地槽、管溝或其他土方時，土的含水層常被切斷，地下水將會不斷地滲入坑內(nèi)。雨季施工時，地面水也會流入坑內(nèi)。為了保證施工的正常進行，防止邊坡塌方和地基被水浸泡導(dǎo)致承載能力的下降，必須做好基坑降水工作。降水方法可分集水井降水和井點降水兩類方法：地下水的控制排出地下水的方法

為了保持基坑干燥，防止由于水浸泡發(fā)生邊坡塌方和地基承載力下降，必須做好基坑的排水、降水工作，常采用的措施是明溝排水法和井點降水法。明排水法

開挖基坑或溝槽過程中，遇到地下水或地表水時，在基礎(chǔ)范圍以外地下水流的上游，沿坑底的周圍開挖排水溝，設(shè)置集水井，使水經(jīng)排水溝流入井內(nèi)，然后用水泵抽出坑外集水井降水(動畫)對象：雨水、地下水。要求：邊坡穩(wěn)定，坑（槽）底不受水浸泡。方法：在基坑（槽）開挖時，沿坑底周圍或中央開挖排水溝，在溝下游設(shè)置集水井，匯集溝內(nèi)積水，然后水泵抽走做法：1、排水溝和集水井應(yīng)設(shè)置在基礎(chǔ)范圍以外；2、排水溝的橫斷面不小于0.5m*0.5m，縱向坡度宜為1‰-2‰；3、集水井每隔20-40m設(shè)置一個，其直徑和寬度一般為0.6-0.8m，其深度終低于挖土面0.7-1.0m。流砂產(chǎn)生及防治1、現(xiàn)象：當(dāng)基坑（槽）挖土至地下水水位以下時，而土質(zhì)又是細砂或粉砂，有采用集水井法降水，有時坑底下面的土?xí)纬闪鲃訝顟B(tài)，隨地下水一起流動涌入基坑，這種現(xiàn)象稱為流砂現(xiàn)象。2、原因：當(dāng)基坑底挖至地下水位以下時，坑底的土就受到動水壓力的作用。如果動水壓力等于或大于土的浸水重度時，土粒失去自重處于懸浮狀態(tài)，能隨著滲流的水一起流動，帶入基坑邊發(fā)生流砂現(xiàn)象。

3、危害：發(fā)生流砂現(xiàn)象時，土完全喪失承載能力，使施工條件惡化，難以達到開挖設(shè)計深度。嚴(yán)重時會造成邊坡塌方及附近建筑物下降、傾斜、倒塌等。總之，流砂現(xiàn)象對土方施工和附近建筑物有很大危害。4、易產(chǎn)生流砂的土a、土的顆粒組成中，黏粒含量小于10%，粉粒（顆粒為0.005-0.05mm）含量大于75%b、顆粒級配中，土的不均勻系數(shù)小于5；c、土的天然孔隙比大于0。75；d、土的天然含水量大于30%5、防治措施：

a、搶挖法b、打板樁法c、水下挖土法d、人工降低地下水位e、地下連續(xù)墻法。管涌現(xiàn)象：基坑工程井點降水法

人工降水法（井點降水法）在基坑開挖前，預(yù)先在基坑四周埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管，利用抽水設(shè)備連續(xù)不斷的抽水，使地下水位降至基底以下，直至基礎(chǔ)施工完畢為止。

（二）人工降低地下水位(動畫)

人工降水法有：輕型井點(動畫)、噴射井點、電滲井點、管井井點及滲井井點等。其中，輕型井點應(yīng)用廣泛。輕型井點1.輕型井點的主要設(shè)備（1）管路系統(tǒng)：濾管、井點管、彎聯(lián)管、總管。（2）抽水設(shè)備：真空泵、離心泵、水氣分離器。2.輕型井點的布置

1)平面布置

當(dāng)基坑或溝槽寬度小于6m，水位降低深度不超過5m時，可用單排線狀井點布置在地下水流的上游一側(cè)，兩端延伸長度一般不小于溝槽寬度。基坑（槽）大于6m或土質(zhì)不良的情況可以采用雙排布置。

如寬度大于6m或土質(zhì)不定，滲透系數(shù)較大時，宜用雙排井點，面積較大的基坑宜用環(huán)狀井點；為便于挖土機械和運輸車輛出入基坑，可不封閉，布置為U形環(huán)狀井點。2）高程布置井點管的埋置深度： H≥H1＋h＋iL輕型井點管的降水深度在考慮設(shè)備水頭損失后，不超過6m

當(dāng)一級井點系統(tǒng)達不到降水深度時，可采用二級井點，即先挖去第一級井點所疏干的土，然后在基坑底部裝設(shè)第二級井點，使降水深度增加。3.輕型井點的計算

1）井點系統(tǒng)涌水量計算無壓完整井：無壓不完整井：有效深度H0，當(dāng)H0＞H時，仍取H；S`—井點管處水位降低值（S+iL）承壓完整井：H—含水層厚度；S—水位降低值；x0—環(huán)狀井點的假想半徑；A—環(huán)狀井點包圍的面積2）井點管數(shù)量與井距的確定

井點管數(shù)量：

式中：q——單根井點管最大出水量

井距：井點間距D不能太大，抽水壓力小，出水不大；不能太小，彼此干擾。一般取值為0.8、1.2、1.6、1.6、2.0m。

5、抽水設(shè)備的選擇：要求水泵的抽水能力大于井點管系統(tǒng)的(用水量)，通常一套抽水設(shè)備配兩臺離心泵，可輪換備用。6、井點管的安裝埋設(shè)：采用水沖法，分為沖孔和埋管兩個過程。

7、輕型井點的使用：連續(xù)抽水，直至基礎(chǔ)施工完成并回填。噴射井點降水（噴水井點和噴氣井點）構(gòu)件：噴射井點的主要工作部件是噴射井管內(nèi)管底端的揚水裝置—噴嘴和混合室工作原理：當(dāng)噴射井作時，由地面高壓離心水泵供應(yīng)的高壓工作水，噴嘴噴出，在噴嘴處由于過水?dāng)嗝嫱蝗皇湛s變小，使工作水流具有極高的流速(30～60m/s)，在噴口附近造成負壓(形成真空)，因而將地下水經(jīng)濾管吸人，吸入的地下水在混合室水流壓力相對增大，把地下水連同工作水一起揚升出地面，經(jīng)排水管道系統(tǒng)排至集水池或水箱，由此再用排水泵排出。布置要求：采用噴射井點時，當(dāng)基坑寬度小于10m可單排布置;大于10m則雙排布置。當(dāng)基坑面積較大時，宜環(huán)形布置。井點間距一般為2～3m。埋設(shè)時沖孔直徑約400～600mm，深度應(yīng)大于濾管底lm以上。工作水要求：工作水要干凈，不得含泥砂和其他雜物，尤其在工作初期更應(yīng)注意工作水的干凈，因為此時抽出的地下水可能較渾濁，如不經(jīng)過很好的沉淀即用作工作水，會使噴嘴、混合室等部位很快的磨損。如果揚水裝置已磨損。在使用前應(yīng)及時更換。為防止產(chǎn)生工作水反灌現(xiàn)象.在濾管下端最好增設(shè)逆止球閥。電滲井點降水工作原理：是在降水井點管的內(nèi)側(cè)打人金屬棒(鋼筋、鋼管，連以導(dǎo)線。以井點管為陰級金屬棒為陽極，通入直流電后，土顆粒自陰極向陽極移動，稱電泳現(xiàn)象，使土體固結(jié);地下水自陽極向陰極移動，稱電滲現(xiàn)象，使軟土地基易于排水。它用于滲透系數(shù)小于0.1m/d的土層。電滲井點是以輕型井點管或噴射井點管作陰極，Φ20～Φ25的鋼筋或Φ50～Φ75的鋼管為陽極，埋設(shè)在井點管內(nèi)側(cè)，與陰極并列或交錯排列。當(dāng)用輕型井點時，兩者的距離為0.8～1.0m;當(dāng)用噴射并點則為1.2～1.5m。陽極入土深度應(yīng)比井點管深500mm，露出地面200～400mm。陰、陽極數(shù)量相等，分別用電線聯(lián)成通路，接到直流發(fā)電機或直流電焊機的相應(yīng)電級上。工作要求：電滲井點降水的工作電壓不宜大于60V。土中通電的電流密度宜為0.5～1.2A/m2，為避免大部分電流從土表面通過，降低電滲效果，通電前應(yīng)清除陰陽極間地面上的導(dǎo)電物，使地面保持干燥，如涂一層瀝青則絕緣效果更好。通電時，為消除由于電解作用產(chǎn)生的氣體積聚在電極附近，使土體電阻增大，加大電能消耗，宜采用間隔通電法，即每通24h，停電2～3h。在降水過程中，應(yīng)量測和記錄電壓、電流密度、耗電量及水位變化。管井井點降水

管井井點就是沿開挖的基坑，每隔一定距離設(shè)置一個管井，每個管井單獨用一臺水泵(潛水泵、離心泵)進行抽水，降低地下水位。用此法可降低地下水位5～10m，適用于滲透系數(shù)較大（土的滲透系數(shù)K＝20～200m/d）地下水量大的土層中。深井泵降水

每一個深井泵由井管和濾管組成，單獨配備一臺電動機和一臺真空泵，開動后達到一定的真空度，則可達到深層降水的目的，在滲透系數(shù)較小的淤泥質(zhì)勃土中亦能降水。這種真空深井泵的吸水口真空度可達0.05～0.095MPa；最大吸水作用半徑15m左右；降水深度可達8～18m(井管長度可變);鉆孔直徑Ф850～Ф

1000;電動機功率7.5kW;最大出水量30L/min。安裝這種真空深井泵時，鉆孔設(shè)備應(yīng)用清水作水源沖鉆孔，鉆孔深度比埋管深度大1m。成孔后應(yīng)在2h內(nèi)及時清孔和沉管，清孔的標(biāo)準(zhǔn)是使泥漿達到1:1.1～1