1.10 地下水的控制
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轻型井点管，涌水量按公式计算，得Q = 76 m3/d；井 点系统周长 258m，布臵三套轻型井点，真空泵型号选 用W4-1。
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2014-9-12
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在基坑东侧与上海人民广播电台大楼之间设臵
一排回灌井，按要求回灌后保持原地下水位，
动水位为6.5m，则求得回灌量为19.49m3/d。
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水 井
种 类
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基坑涌水量
无压完整井：
(2 H s) s Q 1.336K lg R lg r
K ―土层渗透系数（m/d）； H ―含水层厚度（m）； S ―基坑水位降深（m）； R ―抽水影响半径（m），R=1.95S(HK)1/2； r―环状井点系统的假想半径（m）； 当长宽比A/B≯5时，r=(F/π)1/2，否则分块计算涌水量再累加。 F ―井点系统所包围的面积。
ห้องสมุดไป่ตู้
特点：
隔水帷幕进入承压含水层顶板中，井点降水以 降低基坑下部承压含水层的水头，防止基坑底 部隆起或突涌。 隔水帷幕未将基坑内外承压含水层分隔开。
地下水渗流特征：由于不受隔水帷幕的影响， 基坑内外地下水连续相通。
井点降水的影响范围比较大，但降水漏斗平缓， 降水引起的地面沉降为均匀沉降。 隔水帷幕不影响地下水渗流，渗流计算可以借 鉴地下水动力学中有关公式计算。
室内试验和原位测试的结果说明这种加固作用还是比
较明显的，但目前的设计方法一般不采用加固以后的 指标计算。这是因为人们对于土工指标在降水前后的 变化规律的认识还不够，还不能作为设计的依据，为 安全计，降水对土工指标的改善只能作为一种安全储 备。
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最 小 值 最 大 值 平 均 值
地下水的基本性质
动水压力
单位体积土中土颗粒骨架所受到的压力总和。(kN/m3)
GD=-T=-γWi
流砂
产生条件: GD≥γ’W 多发生在颗粒级配均匀而细的粉、细砂等砂性土中。粘土和粉质粘
土、砾石均不易发生流砂。
危害：基坑泥泞、坍塌、基础滑移 防止措施：降水和防水帷幕
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1.5 (s’+l) 1.7 (s’+l) 济南大学土建学院
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井管数量:n’=Q/q
q 2rclv 2rcl 65 K
3
井管平均间距:
2( L B) b n'
轻型井点设备主要 包括：井管(下端为滤管)、 集水总管、水泵和动力装 臵等。
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滤 管 构 造
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喷射井点
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电渗井点
井渗井点是在降水井点 管的内侧打入金属棒(钢 筋、钢管等)，连以导线。 以井点管为阴极，金属 棒为阳极，通入直流电 后，土颗料自阴极向阳 极移动，称电泳现象， 使土体固结；地下水自 阳极向阴极移动，称电 渗现象，使软土地基易 于排水，如图1—11所示。 它用于渗透系数小于 o．1m／d的土层。
< 60V的直流电源
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φ50出水管 钢板井盖 φ75总管 粘土封口
粘土封口 沉砂管
深 井 降 水
φ50出水管
电缆
砾石滤水层 φ375钢井管 潜水电泵 滤水管 滤网 导向段 开孔底板 中粗砂 井孔
无砂混凝土滤水管 砾石滤水层
潜水电泵
沉砂管 井孔
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钢管深井井点
地下水流的类型
地下水分潜水和 层间水两种。
潜水即从地表算起 第一层不透水层以上含 水层中所含的水，这种 水无压力，属于重力水。 层间水即夹于两不 透水层之间含水层中所 含的水。如果水末充满 此含水层，水没有压力， 称无压层间水；如果水 充满此含水层，水则带 有压力，称承压层间水。
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地下水渗流特征：由于受隔水帷幕的阻挡，上部基坑
内外地下水不连续，底部含水层连续相通，地下水呈 三维流态。
只能采用三维数字模拟计算，或者采用二维解析公式 计算。
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降水与回灌案例
项目： 上海友谊商店主楼 地点： 上海北京东路 工程概况： 主楼为升板结构，长82m，宽34m，高33m， 基础采用筏板基础，基坑开挖深度为地面下3.4m~4.2m； 东侧10 m处为6层框架结构、筏板基础的上海人民广播 电台大楼，降水时需重点加以保护。 地质条件： 土层的物理力学性质见下表。场地地处黄 浦江和苏州河交汇处，北距苏州河60 m，东距黄浦江 120 m。
回灌井点长度取8 m，间距3 m，共布臵13根
回灌井点管，回灌井点距降水井点7 m，距大 楼3 m。为对上海人民广播电台大楼不致产生 任何影响，在降水前一天就开始了回灌。
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效果检测
在降水开始后 1 个月左右涌水量趋于稳定，前 45 天的
平均涌水量为70 m3/d，以后稳定在60 m3/d左右，坡 脚处的地下水位一直保持在4.5m~5.5m范围内，满足 了基坑施工的要求。
由于隔水帷幕的作用，基坑内外地下水无水力 联系。降水时基坑外地下水位不受影响。
这类井点降水影响范围小。 地下水渗流特征：为全封闭含水层，抽水时地 下水处于非稳定流状态。
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第二类：
隔水帷幕 降水井 潜水含水层
弱透水层
承压含水层
隔水层
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回灌区的地下水位一直保持在原地下水位左右，回灌
水量在最初几天里比较小，以后逐步增大，至降水稳 定时，回灌量也趋稳定。回灌正常时，回灌量在 18~22 m3/d之间。
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降水对坑底土的加固作用
降水的主要目的是为施工提供干燥的工作条件，一般
要求地下水位降低至坑底以下0.5~1.0m，在井点附近 水位降落得更多。降水同时还有对土体的疏干作用， 可以改善土的性质，对坑底有一定的加固作用。一些
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第三类：
隔水帷幕 降水井 潜水含水层 弱透水层
隔水层
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特点：
隔水帷幕位于降水含水层中上部，基坑内外承压含水 层大部分被隔水帷幕隔开，仅含水层底部未被隔开。
井点降水的前期以降低基坑下部承压含水层的水头为 目的，后期以疏干承压含水层为目的。
3
降水方案比较
降水方案比较 方 案 配合措施 优点 缺点 适用条件 坑内降水 止水帷幕 坑外水位不下降 形成向坑内水头差 环境要求高 坑外降水 无止水帷幕 有利边坡稳定 坑外水位下降 环境要求不高 有止水帷幕 减少围护的侧压力 坑外水位下降 环境要求不高
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地下水的基本性质
基坑的假想半径x0：对于矩形基 F 坑a/b≤5时, x0
抽水影响半径R:
RH 0＝ 575 s 注意：1、当H0值超过H时，取 H； 2、计算R时，也应以H0代入。
s ’ /(s’+l)
H 2014-9-12 0
抽水影响半径深度H0:查表
HK
0.2 1.3 (s’+l)
0.3
0.5
0.8 1.85 (s’+l)
0.1~20 < 0.1 20~200
深井井点
水平辐射井点 引渗井点
10~250
25～30
30~50
单井潜水泵排水
大面积降水 不透水层下有渗存水层
平管引水至大口井排出 打穿不透水层，引至下一存水层
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8
轻型井点
轻型井点降低地下水位， 是沿基坑周围以一定的间 距埋入井管(下端为滤管)， 在地面上用水平铺设的集 水总管将各井管连接起来， 再于一定位臵设臵真空泵 和离心泵，开动真空泵和 离心泵后，地下水在真空 吸力作用下，经滤管进入 井管，然后经集水总管排 出，这样就降低了地下水 位。
轻型井点设备主要 包括：井管(下端为滤管)、 集水总管、水泵和动力装 臵等。
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轻型井点
轻型井点降低地下水位， 是沿基坑周围以一定的间 距埋入井管(下端为滤管)， 在地面上用水平铺设的集 水总管将各井管连接起来， 再于一定位臵设臵真空泵 和离心泵，开动真空泵和 离心泵后，地下水在真空 吸力作用下，经滤管进入 井管，然后经集水总管排 出，这样就降低了地下水 位。
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降水方案
主楼基础位于第③1层灰色砂质粉土内，渗透系数比较
大，降水的影响范围也比较大，势必影响上海人民广
播电台大楼，为确保其安全，需在降水的同时进行回 灌，使上海人民广播电台大楼下的水位不明显下降。
为减少对相邻建筑物的影响，采用了比较短的6m长的
淤泥质粘土降水前后的十字板强度比较 降水前强度值（kPa） 降水后强度值 （kPa） 19 27 29 35 22 30
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校核y0:
Q 1 y0 H (lg R lg x0) 1.366K n
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降水的三种类型
第一类：
降水井
隔水帷幕
隔水层
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特点：
基坑隔水帷幕深入隔水层（即含水层底板）中， 井点降水 以疏干基坑内的地下水为目的。
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井点降水
井点降水设计的步骤
1) 确定井点系统的布臵方式； 2) 计算涌水量；
3) 计算井点数量和井距；
4) 校核水位降低数值；
5) 选择水泵规格等。
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井点降水
井点类型及适用范围
井点类型 单级轻型井点 多级轻型井点 喷射井点 电渗井点 管井井点 0.1~20 m/d 渗透系数 降水深度 3～6 m 6～20 8～20 5～6 3～5 1.6~2 m 2～3m 极距1m 20~50 最大井距 主要原理 地上真空泵或喷射嘴 真空吸水 地下喷射嘴真空吸水 钢筋阳极加速渗流 单井真空泵、离心泵
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无压非完整井：
承压完整井： 承压非完整井：
Q 1.366
(2H 0 s)s h0 0.5r 2ho l lg R lg x0 h0 h0
KMs Q 2.73 lg R lg x 0
KMs M 2M l Q 2.73 lg R lg x0 l 0.5r M
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无砂混凝土管深管井井点
14
真空深井降水
带真空的深井泵是近年来在上海等
地区应用较多的一种深层降水设备。 每一个深井泵由井管和滤管组成， 单独配备一台电动机和一台真空泵， 开动后达到一定的真空度，则可达
到深层降水的目的，在渗透系数较
小的淤泥质粘土中亦能降水。
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1.10 地下水控制
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1
1.10 地下水控制
为什么必须进行地下水控制?
地下水位较高的软土地区
流砂
边坡失稳
地基承载力下降
地下水控制内容：
降水:集水明排和井点降水
截水
回灌
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降水作用
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井点降水井点降水井点类型渗透系数降水深度最大井距主要原理单级轻型井点0120md36m162m地上真空泵或喷射嘴真空吸水多级轻型井点620喷射井点012082023m地下喷射嘴真空吸水井点类型及适用范围2014914济南大学土建学院8电渗井点0156极距1m钢筋阳极加速渗流管井井点20200352050单井真空泵离心泵深井井点1025025303050单井潜水泵排水水平辐射井点大面积降水平管引水至大口井排出引渗井点不透水层下有渗存水层打穿不透水层引至下一存水层轻型井点降低地下水位是沿基坑周围以一定的间距埋入井管下端为滤管在地面上用水平铺设的集水总管将各井管连接起来再于一定位置设置真空泵和离心泵开动真空泵和离心泵后地下水在真空吸力作用下吸力作用下经滤管进入井管然后经集水总管排出这样就降低了地下水位
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在基坑东侧与上海人民广播电台大楼之间设臵
一排回灌井，按要求回灌后保持原地下水位，
动水位为6.5m，则求得回灌量为19.49m3/d。
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水 井
种 类
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基坑涌水量
无压完整井：
(2 H s) s Q 1.336K lg R lg r
K ―土层渗透系数（m/d）； H ―含水层厚度（m）； S ―基坑水位降深（m）； R ―抽水影响半径（m），R=1.95S(HK)1/2； r―环状井点系统的假想半径（m）； 当长宽比A/B≯5时，r=(F/π)1/2，否则分块计算涌水量再累加。 F ―井点系统所包围的面积。
ห้องสมุดไป่ตู้
特点：
隔水帷幕进入承压含水层顶板中，井点降水以 降低基坑下部承压含水层的水头，防止基坑底 部隆起或突涌。 隔水帷幕未将基坑内外承压含水层分隔开。
地下水渗流特征：由于不受隔水帷幕的影响， 基坑内外地下水连续相通。
井点降水的影响范围比较大，但降水漏斗平缓， 降水引起的地面沉降为均匀沉降。 隔水帷幕不影响地下水渗流，渗流计算可以借 鉴地下水动力学中有关公式计算。
室内试验和原位测试的结果说明这种加固作用还是比
较明显的，但目前的设计方法一般不采用加固以后的 指标计算。这是因为人们对于土工指标在降水前后的 变化规律的认识还不够，还不能作为设计的依据，为 安全计，降水对土工指标的改善只能作为一种安全储 备。
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最 小 值 最 大 值 平 均 值
地下水的基本性质
动水压力
单位体积土中土颗粒骨架所受到的压力总和。(kN/m3)
GD=-T=-γWi
流砂
产生条件: GD≥γ’W 多发生在颗粒级配均匀而细的粉、细砂等砂性土中。粘土和粉质粘
土、砾石均不易发生流砂。
危害：基坑泥泞、坍塌、基础滑移 防止措施：降水和防水帷幕
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1.5 (s’+l) 1.7 (s’+l) 济南大学土建学院
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井管数量:n’=Q/q
q 2rclv 2rcl 65 K
3
井管平均间距:
2( L B) b n'
轻型井点设备主要 包括：井管(下端为滤管)、 集水总管、水泵和动力装 臵等。
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滤 管 构 造
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喷射井点
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12
电渗井点
井渗井点是在降水井点 管的内侧打入金属棒(钢 筋、钢管等)，连以导线。 以井点管为阴极，金属 棒为阳极，通入直流电 后，土颗料自阴极向阳 极移动，称电泳现象， 使土体固结；地下水自 阳极向阴极移动，称电 渗现象，使软土地基易 于排水，如图1—11所示。 它用于渗透系数小于 o．1m／d的土层。
< 60V的直流电源
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φ50出水管 钢板井盖 φ75总管 粘土封口
粘土封口 沉砂管
深 井 降 水
φ50出水管
电缆
砾石滤水层 φ375钢井管 潜水电泵 滤水管 滤网 导向段 开孔底板 中粗砂 井孔
无砂混凝土滤水管 砾石滤水层
潜水电泵
沉砂管 井孔
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钢管深井井点
地下水流的类型
地下水分潜水和 层间水两种。
潜水即从地表算起 第一层不透水层以上含 水层中所含的水，这种 水无压力，属于重力水。 层间水即夹于两不 透水层之间含水层中所 含的水。如果水末充满 此含水层，水没有压力， 称无压层间水；如果水 充满此含水层，水则带 有压力，称承压层间水。
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地下水渗流特征：由于受隔水帷幕的阻挡，上部基坑
内外地下水不连续，底部含水层连续相通，地下水呈 三维流态。
只能采用三维数字模拟计算，或者采用二维解析公式 计算。
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降水与回灌案例
项目： 上海友谊商店主楼 地点： 上海北京东路 工程概况： 主楼为升板结构，长82m，宽34m，高33m， 基础采用筏板基础，基坑开挖深度为地面下3.4m~4.2m； 东侧10 m处为6层框架结构、筏板基础的上海人民广播 电台大楼，降水时需重点加以保护。 地质条件： 土层的物理力学性质见下表。场地地处黄 浦江和苏州河交汇处，北距苏州河60 m，东距黄浦江 120 m。
回灌井点长度取8 m，间距3 m，共布臵13根
回灌井点管，回灌井点距降水井点7 m，距大 楼3 m。为对上海人民广播电台大楼不致产生 任何影响，在降水前一天就开始了回灌。
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效果检测
在降水开始后 1 个月左右涌水量趋于稳定，前 45 天的
平均涌水量为70 m3/d，以后稳定在60 m3/d左右，坡 脚处的地下水位一直保持在4.5m~5.5m范围内，满足 了基坑施工的要求。
由于隔水帷幕的作用，基坑内外地下水无水力 联系。降水时基坑外地下水位不受影响。
这类井点降水影响范围小。 地下水渗流特征：为全封闭含水层，抽水时地 下水处于非稳定流状态。
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第二类：
隔水帷幕 降水井 潜水含水层
弱透水层
承压含水层
隔水层
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回灌区的地下水位一直保持在原地下水位左右，回灌
水量在最初几天里比较小，以后逐步增大，至降水稳 定时，回灌量也趋稳定。回灌正常时，回灌量在 18~22 m3/d之间。
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降水对坑底土的加固作用
降水的主要目的是为施工提供干燥的工作条件，一般
要求地下水位降低至坑底以下0.5~1.0m，在井点附近 水位降落得更多。降水同时还有对土体的疏干作用， 可以改善土的性质，对坑底有一定的加固作用。一些
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第三类：
隔水帷幕 降水井 潜水含水层 弱透水层
隔水层
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特点：
隔水帷幕位于降水含水层中上部，基坑内外承压含水 层大部分被隔水帷幕隔开，仅含水层底部未被隔开。
井点降水的前期以降低基坑下部承压含水层的水头为 目的，后期以疏干承压含水层为目的。
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降水方案比较
降水方案比较 方 案 配合措施 优点 缺点 适用条件 坑内降水 止水帷幕 坑外水位不下降 形成向坑内水头差 环境要求高 坑外降水 无止水帷幕 有利边坡稳定 坑外水位下降 环境要求不高 有止水帷幕 减少围护的侧压力 坑外水位下降 环境要求不高
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地下水的基本性质
基坑的假想半径x0：对于矩形基 F 坑a/b≤5时, x0
抽水影响半径R:
RH 0＝ 575 s 注意：1、当H0值超过H时，取 H； 2、计算R时，也应以H0代入。
s ’ /(s’+l)
H 2014-9-12 0
抽水影响半径深度H0:查表
HK
0.2 1.3 (s’+l)
0.3
0.5
0.8 1.85 (s’+l)
0.1~20 < 0.1 20~200
深井井点
水平辐射井点 引渗井点
10~250
25～30
30~50
单井潜水泵排水
大面积降水 不透水层下有渗存水层
平管引水至大口井排出 打穿不透水层，引至下一存水层
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轻型井点
轻型井点降低地下水位， 是沿基坑周围以一定的间 距埋入井管(下端为滤管)， 在地面上用水平铺设的集 水总管将各井管连接起来， 再于一定位臵设臵真空泵 和离心泵，开动真空泵和 离心泵后，地下水在真空 吸力作用下，经滤管进入 井管，然后经集水总管排 出，这样就降低了地下水 位。
轻型井点设备主要 包括：井管(下端为滤管)、 集水总管、水泵和动力装 臵等。
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轻型井点
轻型井点降低地下水位， 是沿基坑周围以一定的间 距埋入井管(下端为滤管)， 在地面上用水平铺设的集 水总管将各井管连接起来， 再于一定位臵设臵真空泵 和离心泵，开动真空泵和 离心泵后，地下水在真空 吸力作用下，经滤管进入 井管，然后经集水总管排 出，这样就降低了地下水 位。
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降水方案
主楼基础位于第③1层灰色砂质粉土内，渗透系数比较
大，降水的影响范围也比较大，势必影响上海人民广
播电台大楼，为确保其安全，需在降水的同时进行回 灌，使上海人民广播电台大楼下的水位不明显下降。
为减少对相邻建筑物的影响，采用了比较短的6m长的
淤泥质粘土降水前后的十字板强度比较 降水前强度值（kPa） 降水后强度值 （kPa） 19 27 29 35 22 30
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校核y0:
Q 1 y0 H (lg R lg x0) 1.366K n
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降水的三种类型
第一类：
降水井
隔水帷幕
隔水层
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特点：
基坑隔水帷幕深入隔水层（即含水层底板）中， 井点降水 以疏干基坑内的地下水为目的。
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井点降水
井点降水设计的步骤
1) 确定井点系统的布臵方式； 2) 计算涌水量；
3) 计算井点数量和井距；
4) 校核水位降低数值；
5) 选择水泵规格等。
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井点降水
井点类型及适用范围
井点类型 单级轻型井点 多级轻型井点 喷射井点 电渗井点 管井井点 0.1~20 m/d 渗透系数 降水深度 3～6 m 6～20 8～20 5～6 3～5 1.6~2 m 2～3m 极距1m 20~50 最大井距 主要原理 地上真空泵或喷射嘴 真空吸水 地下喷射嘴真空吸水 钢筋阳极加速渗流 单井真空泵、离心泵
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无压非完整井：
承压完整井： 承压非完整井：
Q 1.366
(2H 0 s)s h0 0.5r 2ho l lg R lg x0 h0 h0
KMs Q 2.73 lg R lg x 0
KMs M 2M l Q 2.73 lg R lg x0 l 0.5r M
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无砂混凝土管深管井井点
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真空深井降水
带真空的深井泵是近年来在上海等
地区应用较多的一种深层降水设备。 每一个深井泵由井管和滤管组成， 单独配备一台电动机和一台真空泵， 开动后达到一定的真空度，则可达
到深层降水的目的，在渗透系数较
小的淤泥质粘土中亦能降水。
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1.10 地下水控制
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1.10 地下水控制
为什么必须进行地下水控制?
地下水位较高的软土地区
流砂
边坡失稳
地基承载力下降
地下水控制内容：
降水:集水明排和井点降水
截水
回灌
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降水作用
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井点降水井点降水井点类型渗透系数降水深度最大井距主要原理单级轻型井点0120md36m162m地上真空泵或喷射嘴真空吸水多级轻型井点620喷射井点012082023m地下喷射嘴真空吸水井点类型及适用范围2014914济南大学土建学院8电渗井点0156极距1m钢筋阳极加速渗流管井井点20200352050单井真空泵离心泵深井井点1025025303050单井潜水泵排水水平辐射井点大面积降水平管引水至大口井排出引渗井点不透水层下有渗存水层打穿不透水层引至下一存水层轻型井点降低地下水位是沿基坑周围以一定的间距埋入井管下端为滤管在地面上用水平铺设的集水总管将各井管连接起来再于一定位置设置真空泵和离心泵开动真空泵和离心泵后地下水在真空吸力作用下吸力作用下经滤管进入井管然后经集水总管排出这样就降低了地下水位