地下水控制技术

地下水控制技术

◇降水的作用

·干燥作业环境

·增强边坡稳定

·增加基坑底稳定性

·提高土体物理力学性能

·增加地基抗剪强度

◇降水作用

◇降水影响

·地表沉降

施工降水引起的潜水位或微承压水头的下降，减少了水的浮托力，增加了土的有效压力，使土体产生附加沉降变形；

·地表塌陷

产生的动水压力可能使粉砂层产生流砂、潜蚀现象，使粉土产生“流泥”现象，从而引起局部地层被掏空，造成基坑周围建筑物下沉，周围地面产生塌陷。

·破坏管线

当不均匀沉降超过地下管线及其市政设施承受变形的能力时，还将发生管线错位、开裂等现象，造成供水、供气的漏失和中断，以及下水管道的堵塞等环境问题。

◇降水方法

·管井井点

管井井点由滤水井管、吸水管和抽水机械等组成。管井井点设备较为简单，排水量大，降水较深，较轻型井具有更大的降水效果，可代替多组轻型井点作用，水泵设在地面，易于维护。

·适用条件

适于渗透系数较大，地下水丰富的土层、砂层（粗砂~卵石地层），降水深度较大（一般8~20m的潜水或承压水地区）。但管井属于重力排水范畴，降水高度受到一定限制，要求渗透系数较大（20~200m/d）。

·不同颗粒的土采用的降水方法

◇ 二元结构地层

把上部由透水性弱、力学强度低的粘性土层，下部由强度高、透水性强的砂、砾、卵石层构成的地层结构。

◇ 武汉地层特点

武汉地区一级阶地广泛分布，由第四系全新统地层构成，汉口分布较广，武昌、汉阳相对较少，属于河流相，部分河湖相。

第四系覆盖层为粘性土、淤泥质土、淤泥，下部为交互层，为粉细砂-细砂-含砾中粗砂，是典型的二元结构地层。

二元结构地层采用的降水方法

·二元结构地层复式降水

降水设计要求

基坑开挖及地下结构施工期，地下水位保持在基坑地以下0.5～1.0m。

深部承压水不引起坑底隆起。

降水期间邻近建筑物及地下管线的正常使用。

基坑边坡的稳定性。

降水系统设计包括降水井布设、井深、井数、井距、井的结构及单井出水量等深刻理解地层条件、地下水赋存特征。

选择降水方法。

估算基坑范围内地下水量。

计算降水井数量。

降水井结构、降水网络设计。

◇降水施工

·轻型井点

在基坑的四周或一侧埋设井点管深入含水层内，井点管的上端通过连接弯管与集水总管连接，集水总管再与真空泵和离心水泵相连，启动抽水设备，地下水便在真空泵吸力的作用下，经滤水管进入井点管和集水总管，排除空气后，由离心水泵的排水管排出使地下水位降到基坑底以下。

·适用条件

适于渗透系数为0.1~50m/d以上的土层，而对土层中含有大量的细砂和粉砂的土层特别有效，或用于明沟排水易引起流砂、坍方等。

·组成

由井点管、连接管、集水总管及抽水设备等组成。

·轻型井点施工程序

埋设井点管的程序是：放线定位→铺设总管→冲孔→安装井点管、填砂砾滤料、上部填粘土密封→用弯联管将井点管与总管接通→安装抽水设备与总管连通→安装集水箱和排水管→开动真空泵排气、再开动离心水泵抽水→测量观测井中地下水位变化。

·施工要点

井点系统全部安装完毕后，须进行试抽，以检查有无漏气现象。

真空度是判断井点系统良好与否的尺度，一般应不低于55.3~66.7kPa

◇降水施工

·喷射井点

喷射井点降水是在井点管内部装设特制的喷射器，用高压水泵或空气压缩机通过井点管的内管向喷射器输入高压水（喷水井点）或压缩空气（喷气井点）形成水气射流，将地下水经井点外管与内管之间的间隙抽出排走，本法设备较简单，排水深度大，可达8~20m。

·适用条件

基坑开挖较深、降水深度大于6m、土渗透系数为3~50m/d的砂土或渗透系数0.1~3m/d的粉砂、淤泥质土、粉质粘土中使用。其一层降水深度可达10~20m。场地狭窄，不允许布置多级轻型井点时，宜采用喷射井点降水。

·组成

喷射井管、高压水泵（或空气压缩机）和管路系统组成。

·喷射井点施工流程

设置泵房，安装进、排水总管→水冲法或钻孔法成井→安装喷射井点管、填滤料→接通进水、排水总管，并与高压水泵或空气压缩机接通→将各井点管的外管管口与排水管接通，并通到循环水箱→启动高压水泵或空气压缩机抽取地下水→用离心泵排除循环水箱中多余的水→测量观测井中地下水位。

·施工要点

安装前应对喷射井点管逐根冲洗，检查完好方可使用。井点管埋设宜用套管冲枪（或钻机）成孔，冲孔直径为400~600mm，深度应比滤管底深1.00m以上。然后加水及压缩空气排泥，当套管内含泥量经测定小于5%时才下井管及灌砂，然后再将套管拔起。井点孔口地面以下0.50~1.00m深度范围内应采用粘土封口。

·喷射井点施工要点

下井管时水泵应先开始运转，以便每下好一根井管，立即与总管接通（不接回水管）后及时进行单根试抽排泥，并测定真空度，待井管出水变清后为止，地面测定真空度不宜小于93.3kPa。

使用时开泵压力要小些（小于0.3MPa），以后再逐渐正常。抽水时如发现井管周围有泛砂冒水现象，应立即关闭井点管进行检修。

各套进水总阀应用阀门隔开，各套回水管也应分开。为防止产生工作水反灌，在滤管下端应设逆止球阀。

·管井井点施工流程

成孔→下井管→砾料围填→孔口封闭→洗井→抽水等。

·施工要点

管井埋设可采用泥浆护壁冲击钻成孔或泥浆护壁钻孔方法成孔。

钻孔底部应比滤水井管深200mm以上。

井管下沉前应进行清洗滤井，冲除沉渣。

滤水井管应置于孔中心，下端用圆木堵塞管口，井管与孔壁之间用3~l5mm砾石填充作过滤层，地面下0.5m 内用粘土填充夯实。

常用过滤器类型