基坑降水课件

基坑明排适用于土层比较密实，坑壁比较稳定 （细粒土边坡不易被渗流冲刷而产生塌方），基础 埋深较浅，降水深度不大，不易发生流砂、管涌的 工程。
降水方法——井点法降水
井点法降水根据井型的不同进行分类：
轻型井点
喷射井点 电渗井点
降水方法——轻型井点 原理
适用条件
k=0.005～20m/d 单级降深：小于6m 二级降深： 6～12m
周边工程或地下构筑物、管线对降水的敏感性 降水面积 多种方法相结合 支护方案
常规降水方法适用条件
降水工程设计—基坑涌水量计算 Dupuit假设
（1）地下水流向水井处于稳定流动状态； （2）地下水呈层流运动，运动规律遵循达西定律； （3）地下水为缓变流，可将空间流简化为平面流； （4）假定静水位是水平的，降落漏斗的供水边界是圆柱形； （5）含水层为均质等厚，分布是无限的，隔水层顶、底板是水 平的； （6）水井为完整井。
提高边坡的稳定性 减少板桩和支撑的压力 改善基坑和填土的砂土特性 工程降水不当引起的工程事故的比例很大
第二节
地下水的不良作用
1.流土 2.管涌 3.接触冲刷与接触流失 4.基坑突涌
1.流土（砂）

定义
在向上渗流作用下局部土体表面的隆起、顶穿或粗 颗粒群同时浮动而流失的现象。

发生地层
流土：表层由黏性土与其他细粒土组成的土体或较 均匀的粉细砂地层。 流砂：颗粒级配均匀而细的粉、细砂，粉土。
基坑降水
建筑与土木工程学院
主 要 内 容
第一节 第二节 概述 地下水的不良作用
第三节
第四节
基坑降水方法
降水设计计算
第五节
第六节
降水施工
降水对环境影响及其防治措施
第一节 概述
基坑降水目的
保证地下结构的安全施工（干作业） 防止工程事故：流砂、管涌、坑底失稳
为什么进行 基坑降水？
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
降水方法——明排法
原理
降水方法——明排法
适用条件
不易产生流砂、流土、管涌和塌陷等现象的 粘性土、砂土和碎石土
基坑地下水位超过基础底板标高不大于2.0m
渗透系数小于0.5m/d，降水深度小于2.0m 单独使用或联合使用
弯连管 井点管
总管
真空泵
轻型井点降水
喷射混凝土坡面保护
滤管构造
真空泵原理
射流泵原理
真空表
压力表
射流器
离心泵
循 环 水 箱
集水总管
喷射井点

适用条件
土层渗透系数K=0.005～20m/d 降水深度大于6m，最大可达20m

井点布置
基本同轻型井点 井距1.5～3m
成孔直径400～600mm
防治措施
设置减压井，降低承压水水位。
第三节
基坑降水方法
降水方法的分类
明排法
井点法 轻型井点 喷射井点 电渗井点 引渗法 管井法
大口井法
辐射井法
• 井点类型及适用范围
井点类型 单级轻型井点 渗透系数 0.005~20 降水深度 3～6 m 最大井距 1.6~2 m 2～3m 主要原理 地上真空泵或喷射
始水头为H0(x,y,0)，抽水t时间后的水头为H(x,y,t)，则该
点的水头降低值为s，s= H0(x,y,0)- H(x,y,t),将 S称为水 位降深，简称降深。
水位降落漏斗：水位降深S在不同的位置上是不同的，井
中心降深最大，离井越远，降深越小，抽水井周围总体上形 成的漏斗状水头下降区；
影响半径：从抽水井到实际观测不到水位降深处的径向
多级轻型井点
喷射井点
m/d
0.005~20
6～20
8～20
嘴真空吸水
地下喷射嘴真空吸
水
电渗井点 管井井点 < 0.1 0.1~200 5～6 3～5 极距1m 20~50 钢筋阳极加速渗流 单井真空泵、离心 泵 大口径井点 水平辐射井点 引渗井点 10~250 25～30 30~50 单井潜水泵排水
管涌破坏示意图
a. 斜坡条件时；b. 地基条件时 1—管涌堆积颗粒；2—地下水位； 3—管涌通道；4—渗流方向
管涌的防治措施

增加支护桩的入土深度，使渗流路线增加 人工降低地下水位，改变地下水的渗流方向
管涌
3.接触冲刷与接触流失
接触冲刷： 对双层结构的地基，当两层土的不均匀系数 均小于等于10，且符合 D10 d10 10 ，不会发 生接触冲刷。
D10，d10分别代表较粗和较细一层土的颗粒粒径，小 于该粒径的土中占总土重的10%
接触流失： 对双层结构的地基，当两层土的不均匀系数 均小于等于5，且 D d 5 ，不会产生接触 15 85 流失； 对双层结构的地基，当两层土的不均匀系数 均小于等于10，且 D20 d70 7 ，不会产生接 触流失；
在地下水丰富地区，当土的渗透系数为0.005～ 1m/d时，常采用轻型井点降水。
轻型井点全貌图
二级轻型井点
降水方法——轻型井点
井点设置
沿基坑周围布置，线状或封闭状，距边坡线不小于 0.7~1.2m，井点间距0.8～2.40m
单排布置
双排布置
环状布置
C形布置
降水方法——轻型井点 主要设备：
完整潜水井
取不透水层顶面为x轴， 井轴为y轴，则降落漏斗 任意横剖面的面积表达式 为：
A 2 x y ( a) 在该剖面上的水头梯度为：
dy i dx
由达西公式即可得出裘布依微分方程：
dy Q k i A A k dx
Q—井的涌水量；k—渗透系数
距离。
降水工程设计 降水设计的内容

降水方法的选择
基坑涌水量计算
单井涌水量计算 井距、井数和井深


井的布置
井身结构设计 成井工艺


抽排水方案
沉降预测
降水工程设计—降水方法选择

– – – – – –
降水方法选择应考虑的因素
含水层渗透系数K、降深h、含水层厚度等
降水目的含水层与相关含水层的水力关系
计降水深度、含水层的埋
藏分布和降水井的出水能 力确定。设计降水深度在 基坑范围内不宜小于基坑 底面以下0.5m。
大型基坑放坡 开挖，坡面喷混凝 土保护 管井井点降水
基坑放坡大开挖是一种最简单的基坑施工方法，优点是 施工速度快，相对措施费用不高；缺点是周边场地要空旷， 开挖和回填土方量大。放坡坡度的大小与地区土质有关。
电渗井点

原理
电渗井点

ห้องสมุดไป่ตู้适用条件

饱和粘土，特别是淤泥、淤泥质粘土
配合轻型井点和喷射井点 渗透系数K小于0.005m/d

布置

同轻型井点和喷射井点
极距:轻型井点0.8-1.0m；喷射井点1.2-1.5m
间歇通电：24h停2-3h
引渗井点

适用条件
当含水层的下层水位低于上层水位，上层含水层的重
4.基坑突涌 含义
当基坑开挖，基底有承压水，承压水顶板厚度小时，
水头压力能顶穿基坑底板的现象，称为基坑突涌
突涌形式
基底顶裂，出现网状或树枝状裂缝，地下水涌入，
带出下部土颗粒 基底发生流砂现象，边坡失稳，地基悬浮流动
基底发生类似于“沸腾”的喷水现象，使基坑积水，
地基土扰动
4.基坑突涌
产生条件
w H h 当 时，基坑不 产生突涌。
管井井点构造
降水井宜在基坑外缘采
粘土 水泵 吸水管 管身 小砾石 滤网 吸水管 钢筋焊接管架 沉砂管
用封闭式布置，井间距应 大于15倍井管直径，在地 下水补给方向应适当加密； 当基坑面积较大、开挖较
深时，也可在基坑内设置
降水井。
管井井点构造
降水井的深度应根据设
粘土 水泵 吸水管 管身 小砾石 滤网 吸水管 钢筋焊接管架 沉砂管

降水井的类型
潜水非完整井 承压完整井 承压非完整井
按照滤管与不透水层的关系：
– –
完整井――到不透水层 非完整井――未到不透水 层
潜水完整井
按照是否承压水层：
– –
承压井 无压井
水井的分类
基本概念：
水位降深：从井中抽水时，井周围含水层中的地下水向 井中运动，井中和井附近的水位降低。设某点（ x,y）的初

工程意义
突发性、工程危害大
1.流土（砂）

形成原因
水力坡度大，流速大冲动细颗粒使之悬浮
饱和时胶体颗粒吸水膨胀，土颗粒密度下降，能悬浮
流动 砂土在振动作用下结构破坏，体积缩小，土颗粒悬浮 于水而流动

形成条件
水力坡度大，渗透力超过土颗粒重量使之悬浮时，达
到临界水力坡度
防止措施
人工降低地下水位 设置帷幕
力水可通过钻孔渗入到下部含水层，起混合水位满足 降水要求时，可采用引渗自降
通过井孔抽水，使上层含水层的重力水通过井孔引导
渗入下部含水层，使其混合水位满足降水要求时，可 采用引渗抽降
当采用引渗井降水时，应注意防止有害水质污染下部
含水层
引渗井点 布置
引渗井点可布置在基坑内外 井距根据引渗实验确定，一般2—10m 引渗深度宜揭穿被渗层，当深度大时，揭进厚度不


布置

基坑外侧1.0m，特殊可布置在基坑内
配合其他降水 井径0.8m—4.0m
辐射井降水 原理
水平辐射井是由大口径竖井和以其为中心，分 层设置并向四周辐射水平滤水管组成的降水系统。 水平滤水管埋置于地下含水层内以截断基坑的外来 水和坑底涌水。地下水以重力形式分层渗入水平滤 水管集于竖井，用泵将水抽出达到降水目的。
降水方法——明排法

排水沟和集水井的设置

布置在距拟建建筑物基础边净距0.4m以外，排水沟离 开坡脚不小于0.3m，在基坑四角或每隔30～40m设置1 个集水井（坑） 排水沟底面应比挖土面低0.3～0.4m，集水井（坑） 比沟底低0.5m 沟、井截面根据排量确定： 基础较深或地下水位较高时，应分层明排或导排法

小于3m
井径400—600mm
管井法

适用范围
井点不易解决的含水层颗粒较粗的粗砂—卵石层，渗
透系数大、水量大，降深8—20m，潜水或承压水
含水层厚度大于5m 基岩裂隙和溶洞含水层，厚度可小于5m 渗透系数大于0.1m/d

布置原则
基坑开挖上口线1.0m外 设置观测井 井径600—800mm，井管外径400—600mm 抽水设备为潜水泵
辐射井降水


适用条件
粘性土、砂土和碎石土 降水范围大或地面施工困难

降水深度大于4m—20m 布置

尽量使辐射井最大限度控制基坑降水范围 含水层薄时，单层，每层6-8根；否则多层

最下层辐射管应大于1.0m 辐射管长度宜为20—50m，直径50—150mm
第四节 降水的设计计算
管井井点管
管井井点降水是一种常用的降水方法，适用在降 水深度要求大，土质的渗透系数在0.1～200m/d。
管井的井点管
井的四周填入 砂滤料
管井井点施工时，先用小型钻机钻孔或水冲成孔， 插入井点管后，在管四周填入砂滤料，井内放入潜水 泵。
大口径井降水
适用条件

第四纪含水层，地下水补给丰富、渗透系数大的砂土 和碎石土 地下水埋藏在15m以内，含水层厚度大于3m，施工条 件允许可大于15m
采用地下连续墙截水 水下开挖
其他方法：冻结法、化学加固等
井点降水防治流砂现象
2.管涌
定义
指疏松的砂土层时，地基土在具有一定渗透速度 （水力坡度）的水流作用，其细小颗粒被冲走，土中孔
隙逐渐增大，形成细管状渗流通道，从而掏空地基或坝
体，使之变形、失稳，此现象为管涌。
产生条件
土中粗、细颗粒粒径比D/d大于10 土的不均匀系数d60/d10大于10 两种相互接触土层渗透系数比k1/k2大于2～3 渗透的水力坡度大于临界水力坡度


当基坑侧壁出现分层渗水时，可按不同高程设置导水管、导 水沟等构成明排系统；当基坑侧壁渗水量较大或不能分层明 排时，宜采用导流降水方法。降水井的深度应根据设计降水 深度、含水层的埋藏分布和降水井的出水能力确定。
1-底层排水沟；2-底层集水井；3-二层排水沟； 4-二层集水井；5-水泵；6-原地下水位线；7-降低后地下水位线

井点管：直径38 ～55mm，长度5 ～
7m，下端1 ～1.7m为滤管，孔眼直
径12 ～18mm，包滤

连接管：胶皮管、钢管、塑料管，
直径38 ～55mm

集水管：直径100 ～127mm，分节连 接，长度5 m，法兰盘连接，每隔
0.8 ～1.6m设一连接井点管的接头

抽水设备：真空泵
射流泵
轻型井点降水系统构成
管井井点构造
管井井点由两部分组成， 一是井壁管，一是滤水管。
粘土 水泵 吸水管 管身 小砾石 滤网 吸水管 钢筋焊接管架 沉砂管
井壁管可用直径200～350mm
的铸铁管、无砂混凝土管、 塑料管。滤水管可用钢筋焊 接骨架，外包滤网（孔眼为 1～2mm），长2～3m（如图），
也可用铸铁管打孔，外缠镀
锌铅丝。