施工排水培训课件

C:渗透系数K 渗透系数K值对计算结果影响很大。一般可根据地质报告 提供的数值或参考表2-6所列数值确定。对重大工程应做现场抽 水试验确定。
单井产水量计算：
q 65 dl 3 k
（2-10）
式中：d——滤管直径（m）; l——滤管长度(m); K——渗透系数（m/d）
土的渗透系数K值 表2-6
为了减少抽水设备，提高抽水工作的可靠度，减少泵组的水
头损失，便于设备的保养和维修，可采用射流泵抽水。其工作过 程如图2-6所示。离心泵从水箱内抽水，泵压高压水在喷射器的喷 口出流，形成射流，产生真空度，使地下水经由井点管、总管而 至射流器，压到水箱内。
轻型井点真空抽水系统图
射流泵系统工作图
4、轻型井点设计 轻型井点的设计包括：平面布置，高程布置，涌
（3）抽水设备 轻型井点的抽水设备有干式真空泵、射流泵，隔
膜泵管。干式真空泵井点，可根据含水层的渗透系数 选用相应型号的真空泵及卧式水泵，在粉砂、粉质粘 土等渗透系数较小的土层中可采用射流泵和隔膜泵。
干式真空泵
射流泵
隔膜泵
3、轻型井点系统的工作原理
轻型井点系统是利用真空原理提升地下水的。图2-5所示是 真空泵—水泵联合机组的工作过程示意图。启动真空泵6，使副 气水分离室4内形成一定的真空度，进而使气水分离室3和井点管 路产生真空，地下水和土中气体一起进入井点管，经过总管进入 气水分离室3，分离室3内的地下水由水泵7抽吸排出，气体经副 气水分离室4由真空泵6排出。在副气水分离室4中再一次水、气 分离，剩余水泄入沉砂罐5，防止水分进入真空泵6，此外，真空 泵还附有冷却循环系统。
不规则基坑，r0
F
。
各种岩层的渗透系数及影响半径 表2-1
岩层成分
渗 透 系 数 影响半径
(m/d)
(m)
裂隙多的岩层
碎石、卵石类地层、纯净无细颗粒混杂均匀的粗砂 和中砂 稍有裂隙的岩层 碎石、卵石类地层、混合大量细颗粒物质 不均匀的粗粒、中粒和细粒砂
>60 >60 20~60 20~60 5~20
土壤中水的分布
潜水是存在于地表以下、第一个稳定隔水层顶板以上的地 下自由水，有一个自由水面，其水面受当地地质、气候及环境 的影响。雨季水位高，冬季水位下降，附近有河、湖等地表水 存在时也会互相补给。
承压水亦称层间水，是埋藏于两个隔水层之间的地下自由 水。承压水有稳定的隔水层顶板，水体承受压力，没有自由水 面。承压水一般不是当地补给的，其水位、水量受当地气候的 影响较潜水为小。
明沟排水法设备简单，排水方便，应用 比较普遍，适用于除细砂、粉砂之外的各种 土质。
如果基坑较深还可以采用分层明沟排水， 即在基坑边坡的中部再设置一层排水沟和集 水井，将两层集水井内的积水做接力式的抽 取，此种方法只适用于粗粒土层和渗水量小 的粘性土。
三、涌水量计算
为了合理选择水泵型号，应对总涌水量进行计算。
>500 200~600 150~250 100~200 80~150
2、基坑近河沿时
Q
1.36 KH lg 2D
2
（2-2）
r0
式中：D——基坑距河边线距离（m）； 真余同上公式。
明沟排水采用的抽水设备主要有离心泵、潜水泥 浆泵、活塞泵和隔膜泵等。选择水泵时，水泵的总排
水量一般采用基坑总涌水量Q的1.5~2.0倍。
式中α值见表2-5所示。
L、B——基坑的长度及宽度(m)，为计算精确应各加2m
（2-8）
α值 的选取
表2-5
2)环围面积为圆形或的空心圆形时，
x0
F
(m)
（2-9）
式中F——基坑的平面面积（m2）; 3)当L/B>5时，可划分成若干计算单元，长度按 （4~5）B考虑；当L>1.5R时，也可取L=1.5R为 一段进行计算；当形状不规则时应分块计算涌水 量，将其相加即为总涌水量。
井点管埋深可按下式计算（如图2-7）：
H′=H1+△h+iL+l
(2-3)
式中：H′——井点管埋置深度（m）；
H1——井点管埋设面至基坑底面的距离（m）； △h——降水后地下水位至基坑底面的安全距离 （m），一般为0.5~1m。
i——水力坡度，与土层渗透系数，地下水流量等 因素有关，根据扬水试验和工程实测确定。对环状 式双排井点可取1/10~1/15；对单排线状井点可取 1/4；环状井点外取1/8~1/10；
(5)确定井点管数量与间距
①井点管所需根数
n 1.1 Q （根） q
（2-11）
式中：1.1——考虑井点管堵塞等因素的备用系数。 ②井点管的间距
D L1 (m) n 1
（2-12）
式中：L1——总管长度（m），对矩形基坑的环形点，L1=2 （L+B）；双排井点，L1=2L等
第二章 施工排水
第一节 概述 施工排水包括排除地下自由水、地表水和雨水。在开 挖基坑或沟槽时，土壤的含水层常被切断，地下水将会不 断地涌入坑内。雨季施工时，地面水也会流入基坑内。为 了保证施工的正常进行，防止边坡坍塌和地基承载力下降， 必须做好基坑降水工作。 地下含水层内的水分有水气、结合水和自由水三种状 态。结合水没有出水性。自由水又分为潜水的承压水两种， 如图2-1所示。
砂等土层中降低地下水; • 渗透系数0.1~50（m/d）; • 单层一般不超过6.0米。
2、轻型井点系统的组成
轻型井点系统由滤管、井点管、弯联管、集水总管和抽水设备等组成；
（1）滤管与井点管 滤管是进水设备，构造是否合理对抽水效果影响
很大。滤管用直径38~55mm钢管制成，长度一般为 0.9~1.7m。管壁上有直径为12~18mm，呈梅花型布 置的孔，外包粗、细两层滤网。为避免滤孔淤塞，在 管壁与滤网间用塑料管或铁丝绕成螺旋状隔开，滤网 外面再围一层粗铁丝保护层。滤管下端配有堵头，上 端同井点管相连。如图2-4所示。
水量计算，井点管的数量、间距和抽水设备的确定等 。井点计算由于受水文地质和井点设备等许多因素的 影响，所计算的结果只是近似数值，对重要工程，其 计算结果必须经过现场试验进行修正。
（1）平面布置 根据基坑平面形状与大小、土质和地下水的流向，降低地
下水的深度等要求而定。当基坑宽度小于6m，降水深度不超过 5m时，可采用单排线状井点，布置在地下水流的上游一侧；
，降落曲线稳定时的影响半径即为计算用的抽水影响 半径R。
R 1.95S HK （完全井）
R 1.95S H0K 或 （非完全井）
（2-6） （2-7）
B:基坑假想半径Xo 假想半径指降水范围内环围面积的半径，根据基坑形状不
同有以下几种情况： 1）环围面积为矩形（L/B≤5时），
x0
Leabharlann Baidu
L B (m) 4
井点分类
人工降低地下水位的方法，包括轻型井点、喷 射井点、电渗井点、管井井点和深井井点等。可根 据土层的渗透系数、要求降低水位的深度和工程特 点，作技术经济和节能比较后适当加以选择。各类 井点降水方法的适用范围见表2-3。
各种井点的适用范围表2-3
一、轻型井点
1、应用条件： • 轻型井点系统适用于在粗砂、中砂、细砂、粉
二级轻型井点示意图
（3）总涌水量计算 井点系统是按水井理论进行计算的。 水井根据不同情况分为：井底达到不透水层的称
为完全井，井底未达到不透水层的称为非完全井；地 下水有压力的是承压井，地下水无压力的是无压井， 其中以无压完全井的理论较为完善，应用较普遍。
无压完全井环形井点系统（图2-9(a)）：
1、干河床时
Q 1.36KH 2 1g(R r0 ) lg r0
（2-1）
式中：Q——基坑总涌水量（m3/d）
K——渗透系数（m/d）（见表2-1）；
H——稳定水位至坑底的深度（m）；
当基底以下为深厚透水层时，H值可增加3~4m，以保安全；
R——影响半径（m）（见表2-1）
LB
r0——基坑半径（m）。矩形基坑，r0 u 4 ；
井点管直径同滤管，长度6~9m;可整根或分节组 成。井点管上端用弯联管和总管相连。
（2）弯联管与集水总管 弯联管用塑料管、橡胶管或钢管制成，并且宜装
设阀门，以便检修井点。
集水总管一般用直径75~150mm的钢管分节连接， 每节长4~6m，上面装有与弯联管连接的短接头（三通 口），间距0.8~1.6m。总管要设置一定的坡度坡向泵房 。
Q 1.336K (2H0 s)s lg R lg x0
（2-5）
式中：H0——有效带深度（m），可根据表2-4确定。
H0值
s s l
表2-4
表中：l——滤管长度（m）； s′——原地下水位至滤管顶部的距离。 计算涌水量时，R、x0、K值需预先确定。
A:抽水影响半径R 井点系统抽水后地下水受到影响而形成降落曲线
第二节 明沟排水
明沟排水包括地面截水和坑内排水。
一、地面截水
排除地表水和雨水，最简单的方法是在施
工现场及基坑或沟槽周围筑堤截水。通常可以 利用挖出之土沿四周或迎水一侧、二侧筑 0.5~0.8m高的土堤。
地面截水应尽量保留、利用天然排水沟道，
并进行必要的疏通。如无天然沟道，则在场地 四周挖排水沟排泄，以拦截附近地面水。但要 注意与已有建筑物保持一定安全距离。
1.336K (2H s)s Q
lg R lg x0
（2-4）
式中：Q——井点系统总涌水量（m3/d）; K——渗透系数（m/d）； H——含水层厚度(m)； R——抽水影响半径（m）； s——水位降低值(m)； X0——基坑假想半径（m）。
无压非完全井井点系统（图2-9（b））： 为了简化计算，仍可用无压完全井的公式进行计算， 但式中H应换成有效带深度H0。即
二、坑内排水
在开挖基础不深或水量不大的沟槽或基 坑时，通常采用坑内排水的方法。当基坑或 沟槽开挖过程中遇到地下水和地表水时，在 坑底随同挖方一起设置集水井，并沿坑底的 周围开挖排水沟，使水流入集水井内，然后 用水泵抽出坑外。
坑内排水示意图
排水沟可设置在坑内底四周或迎水一侧、二侧，
离开坡脚不小于0.3m。沟断面尺寸和纵向坡度主要 取决于排水量大小，一般断面不小于0.3m×0.3m,坡 度0.1%~0.5%。根据地下水量大小、基坑平面形状及 水泵能力，集水井每隔30~40m设置一个，集水井的 直径（或边长）不小于0.7m，其深度随着挖土的加 深而加深，要低于排水沟0.5m~1.0m或低于抽水泵的 进水阀高度。井底应低于坑底1~2m，并铺设30cm左 右碎石或粗砂滤水层，以免抽水时将泥沙抽出，并防 止井底的土被搅动。
施工排水方法分为明沟排水和人工降低地下水位。
明沟排水是在沟槽或基坑开挖时在其周围筑堤截水或 在其内底四周或中央开挖排水沟，将地下水或地面水汇集到 集水井内，然后用水泵抽走。
人工降低地下水位是在沟槽或基坑开挖之前，预先在 基坑周侧埋设一定数量的井点管利用抽水设备将地下水位降 至基坑底面以下，形成干槽施工的条件。
L——井点管中心至最不利点（沟槽内底边缘或 基坑中心）的水平距离（m）;
l——滤管长度(m)。
井点露出地面高度，一般取0.2~0.3m。
轻型井点的降水深度以不超过6m为宜。如求出H值 大于6m，则应降低井点管和抽水设备的埋置面，如果 仍达不到降水深度的要求，可采用二级井点或多级井 点，如图2-8所示。
当基坑或沟槽宽度大于6m，或土质不良、渗透系数较大时 ，可采用双排线状井点；
当基坑面积较大时，应用环形井点或U形井点，挖土运输 设备出入道路处可不封闭。如图2-7所示。
井点管距离基坑或沟槽上口宽不应小于1.0m，以防局部漏 气，一般取1.0~1.5m。
为了观察水位降落情况，应在降水范围内设置若干个观测
井，观测井的位置和数量视需要而定。一般在基础中心、总管
末端、局部挖深处，均应设置观测井。观测井由井点管做成， 只是不与总管相连。
（2）高程布置 井点管的入土深度应根据降水深度、储水层所在位
置、集水总管的高程等决定，但必须将滤管埋入储水 层内，并且比所挖基坑所沟槽底深0.9~1.2m。集水总管 标高应尽量接近地下水位线并沿抽水水流方向有 0.25%~0.5%的上仰坡度，水泵轴心与总管齐平。
第三节 人工降低地下水位
应用条件
当基坑开挖深度较大，地下水位较高、土 质较差（如细砂、粉砂等）等情况下，可采用 人工降低地下水位的方法。
具体做法
人工降低地下水位常采用井点排水的方法，具 体做法是在基坑周围或一侧埋入深于基底的井点滤 水管或管井，以总管连接抽水，使地下水低于基坑 底，以便在干燥状态下挖土，这样不但可防止流砂 现象和增加边坡稳定，而且便于施工。