井點(diǎn)降水法是在基坑開(kāi)挖前,預(yù)先在基坑四周埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管(井),利用抽水設(shè)備從開(kāi)挖前和開(kāi)挖過(guò)程中不斷地抽水,使地下水位降低到坑底以下,直至基礎(chǔ)工程施工完畢。

井點(diǎn)降水的方法有:輕型井點(diǎn);噴射井點(diǎn);電滲井點(diǎn);管井井點(diǎn);深井井點(diǎn)

各類井點(diǎn)適應(yīng)土層的滲透系數(shù),降低水位深度參照表1.2.1

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(1)輕型井點(diǎn)

輕型井點(diǎn)是沿基坑四周每隔一定距離埋入井點(diǎn)管(下端為濾管)至地下蓄水層內(nèi),井點(diǎn)管上端通過(guò)彎聯(lián)管與總管連接,利用抽水設(shè)備將地下水從井點(diǎn)管內(nèi)不斷抽出,使原有地下水位降至坑底以下。如下圖1.2.10所示:

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圖1.2.10 輕型井點(diǎn)全貌圖

1) 輕型井點(diǎn)設(shè)備

輕型井點(diǎn)設(shè)備主要是由井點(diǎn)管、濾管(圖1.2.11)、集水總管及抽水機(jī)組等組成。

井點(diǎn)管:井點(diǎn)管直徑為38~50mm、長(zhǎng)為5~7m(一般為6m);下端配有外徑38~51mm,長(zhǎng)1.0~1.2m濾管;濾管上的濾孔面積占表面積20%~25%;下端為鑄鐵頭。

集水總管:集水總管為內(nèi)徑127mm的無(wú)縫鋼管;每段長(zhǎng)4m,上面裝有與井點(diǎn)管連接的短接頭;接頭間距0.8m、1.2m、1.6m、2.0m。

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圖1.2.11濾管構(gòu)造

1— 鋼管;2—管壁上的孔;3—塑料管;4—細(xì)濾網(wǎng) 5—粗濾網(wǎng);6—粗鐵絲保護(hù)網(wǎng);7—井點(diǎn)管;8—鑄鐵頭

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圖1.2.12干式真空泵工作原理

1— 濾管;2—井點(diǎn)管;3—彎聯(lián)管;4—集水總管;5—過(guò)濾室;6—水氣分離器;7—進(jìn)水管;8—副水氣分離器;9—放水口;10—真空泵;11—電動(dòng)機(jī);12—循環(huán)水泵;13—離心水泵

2)輕型井點(diǎn)布置

① 平面布置

基坑寬度小于6m,降水深度不大于5m,單排井點(diǎn)布置在地下水流上游;基坑寬度大于6m或土質(zhì)不良,雙排線狀井點(diǎn),布置在地下水流上游;基礎(chǔ)面積較大,環(huán)形井點(diǎn),并在四角加密;井點(diǎn)管距井壁邊緣保持在0.7~1m,間距一般為0.8~1.6m。

根據(jù)基坑(槽)形狀,輕型井點(diǎn)可采用單排布置、雙排布置、環(huán)形布置,當(dāng)土方施工機(jī)械需進(jìn)出基坑時(shí),也可采用U形布置,如下圖1.2.13

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圖1.2.13 井點(diǎn)的平面布置

a)單排布置;b)雙排布置;c)環(huán)形布置(d)U形布置

② 高程布置

輕型井點(diǎn)的降水深度,在井點(diǎn)管底部(不包括濾管)處,一般不超過(guò)6m。對(duì)井點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行高程布置時(shí),應(yīng)考慮井點(diǎn)管的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度,井點(diǎn)管露出地面的長(zhǎng)度(約0.2~0.3m),以及濾管必須在透水層內(nèi)。

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井點(diǎn)管的埋設(shè)深度H1,(如上圖),可按下式計(jì)算:

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單層輕型井點(diǎn)系統(tǒng)所能降低的水位,一般為3~6m。當(dāng)用一層輕型井點(diǎn)達(dá)不到降水深度要求時(shí),可采用二層輕型井點(diǎn)(圖1.2.14),即先挖去第一層井點(diǎn)降水后所排干的土,然后再在其底部裝設(shè)第二層點(diǎn)。

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圖1.2.14 二層輕型井點(diǎn)

1-第一層井點(diǎn)管;

2-第二層井點(diǎn)管;

3-原地下水位線;

4-降低后的地下水位線

3) 輕型井點(diǎn)計(jì)算

輕型井點(diǎn)的計(jì)算內(nèi)容:涌水量計(jì)算;井點(diǎn)管數(shù)量與間距確定;抽水設(shè)備選擇等。

井點(diǎn)計(jì)算由于受水文地質(zhì)條件和井點(diǎn)設(shè)備等許多不易確定的因素影響,目前計(jì)算出的數(shù)值只是近似值。

井點(diǎn)系統(tǒng)的涌水量按水井理論進(jìn)行計(jì)算。

① 水井的類型

水井根據(jù)其井底是否到達(dá)不透水層,分為完整井與非完整井。井底到達(dá)不透水層的稱為完整井;否則為非完整井。

A 無(wú)壓完整井-井底到達(dá)不透水層,且地下水無(wú)壓力(圖1.2.15a);

B 無(wú)壓非完整井-井底未到達(dá)不透水層,且地下水無(wú)壓力(圖1.2.15b);

C 承壓完整井-井底到達(dá)不透水層,兩不透水層間為有壓地下水(圖1.2.15c);

D 承壓非完整井-井底未到達(dá)不透水層,兩不透水層間為有壓地下水(圖1.2.15d)

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A 無(wú)壓完整井基坑涌水量計(jì)算

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圖1.2.16 無(wú)壓完整井基坑涌水量計(jì)算簡(jiǎn)圖

(a)基坑遠(yuǎn)離地面水源;(b)基坑近河巖;(c)基坑位于兩地表水體之間;(d)基坑靠近隔水邊界

根據(jù)基坑是否鄰近水源,分別計(jì)算如下:

(a)基坑遠(yuǎn)離地面水源時(shí)(圖1.2.16a)

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B 無(wú)壓非完整井基坑涌水量計(jì)算

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圖 1.2.17 無(wú)壓非完整井涌水量計(jì)算簡(jiǎn)圖

(a)基坑遠(yuǎn)離地面水源;(b)基坑近河岸,含水層厚度不大;(c)基坑近河岸,含水層厚度很大

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C 承壓水完整井基坑涌水量計(jì)算

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圖 1.2.18 均質(zhì)含水層承壓完整井涌水量計(jì)算簡(jiǎn)圖

(a)基坑遠(yuǎn)離地面水源;(b)基坑近河岸;(c)基坑位于兩地表水體之間

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D 承壓水非完整井基坑涌水量計(jì)算

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E 大井法在基坑涌水量計(jì)算中的應(yīng)用

大井法將場(chǎng)地水文地質(zhì)條件概化成均值、等厚的含水層,再利用裘布依井流推導(dǎo)出來(lái)的計(jì)算公式進(jìn)行求解。

根據(jù)施沉井群分布,沉井群的基坑可以概化為“帶狀大井”, 設(shè)計(jì)要求整個(gè)沉井區(qū)水位降低基本一致,相當(dāng)于一個(gè)“大井”的底。

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沉井群布置成“L”型(圖1.2.20) ,開(kāi)挖基坑形狀不規(guī)則,由于基坑周圍含水層為層狀非均值,故可以將“L”型的彎曲段“拉直”概化成一個(gè)長(zhǎng)矩形基坑,圖1.2.20虛線所示經(jīng)試算分析,若采用圓型大井計(jì)算,結(jié)果偏大,故只適宜采用窄長(zhǎng)公式計(jì)算基坑涌水量。

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③ 輕型井點(diǎn)的施工

輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的施工,主要包括施工準(zhǔn)備、井點(diǎn)系統(tǒng)安裝與使用。

井點(diǎn)系統(tǒng)的安裝順序是:挖井點(diǎn)溝槽、鋪設(shè)集水總管→沖孔、沉設(shè)井點(diǎn)管、灌填砂濾料→用彎聯(lián)管將井點(diǎn)管與集水總管連接→安裝抽水設(shè)備→試抽。

井點(diǎn)管的沉設(shè)方法,常用的有下列兩種:用沖水管沖孔后,沉設(shè)井點(diǎn)管;直接利用井點(diǎn)管水沖下沉。

沖管直徑50~70mm;長(zhǎng)度比井點(diǎn)管長(zhǎng)1.5m;水壓0.6~1.2MPa;孔徑不小于300mm;沖孔深度比濾管底部低0.5m。

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1-沖管;2-沖嘴;3-膠皮管;4-高壓水泵;5-壓力表;6-起重機(jī)吊鉤;7-井點(diǎn)管;8-濾管;9-填砂;10-粘土封口

井孔沖成后,應(yīng)立即拔出沖水管,插入井點(diǎn)管,并在井點(diǎn)管與孔壁之間,填灌干凈粗砂做砂濾層,砂濾層厚度一般為60~100mm,填灌高度至少達(dá)到濾管頂以上1~1.5m,以保證水流暢通。上端地面處0.5~1m間用粘土填實(shí)封口。

④ 輕型井點(diǎn)的使用

井點(diǎn)管使用時(shí)應(yīng)連續(xù)抽水,否則井管易堵塞或使邊坡塌方。

⑤ 超輕型井點(diǎn)降水設(shè)備

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⑥橫插濾水管集水法

橫插濾水管集水法,實(shí)際上是輕型井點(diǎn)方法的變化應(yīng)用,即將普通輕型井點(diǎn)中自地面向下豎插的濾水管(井管)改由基坑立端面沿滯水帶向內(nèi)橫(水平)插,各濾水管(井管)仍按照輕型井點(diǎn)的工藝匯集連接至真空泵(如圖1.2.22)

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⑦濾水管間隔增減長(zhǎng)度法

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(2)管井井點(diǎn)

管井井點(diǎn)就是沿基坑每隔一定距離設(shè)置一個(gè)管井,每個(gè)管井單獨(dú)用一臺(tái)水泵不斷抽水來(lái)降低地下水位。在土的滲透系數(shù)大(20~200m/d)、地下水量大的土層中,宜采用管井井點(diǎn)。

管井井點(diǎn)的設(shè)備主要是由管井、吸水管及水泵組成。

管井可用鋼管管井和混凝土管管井等。

吸水管可采用直徑為50~100mm的鋼管或膠皮管

水泵可采用2~4英寸潛水泵或單級(jí)離心泵。

(3)深井井點(diǎn)(相對(duì)于管井井點(diǎn),主要是水泵的更換)

深井井點(diǎn)降水是在深基坑的周圍埋置深于基底的井管,通過(guò)設(shè)置在井管內(nèi)的潛水泵將地下水抽出,使地下水位低于坑底。

適于滲透系數(shù)較大(10~250m/d),土質(zhì)為砂類土,地下水豐富,降水深,面積大,時(shí)間長(zhǎng)的情況,降水深可達(dá)50m以內(nèi)。

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(4)噴射井點(diǎn)

噴射井點(diǎn)是以高壓水泵或高壓空氣為動(dòng)力能源,通過(guò)管路系統(tǒng)往井管內(nèi)噴射高速水氣流,高速水氣流穿過(guò)噴射器時(shí)形成瞬時(shí)真空,將地下水吸出。噴射井點(diǎn)理論降水深度最大可達(dá)20m,在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,由于井損的影響,噴射井點(diǎn)降水深度一般不超過(guò)15m。

噴射井點(diǎn)的不足在于長(zhǎng)時(shí)間降水后,噴嘴容易損壞,噴射井點(diǎn)無(wú)法正常工作,導(dǎo)致高壓水泵噴射的高速水流倒灌。

(5)電滲井點(diǎn)

對(duì)于滲透系數(shù)很小的土(K小于0.1m/d),因土粒間微小空隙的毛細(xì)血管作用,可以采用的方法。電滲井點(diǎn)是井點(diǎn)管作陰極,在其內(nèi)側(cè)相應(yīng)地插入鋼筋或鋼管做陽(yáng)極,通入直流電后,在電場(chǎng)的作用下,使土中的水流加速向陰極滲透,流向井點(diǎn)管。這種方法耗電多,只在特殊情況下使用。

(6)真空深井井點(diǎn)

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真空深井井點(diǎn)是近年來(lái)上海等軟土地基地區(qū)深基坑施工應(yīng)用較多的一種深層降水設(shè)備,主要適應(yīng)土壤滲透系數(shù)較小情況下的深層降水,能達(dá)到預(yù)期的效果。

真空深井井點(diǎn)即在深井井點(diǎn)系統(tǒng)上增設(shè)真空泵抽氣集水系統(tǒng)。

對(duì)于滲透系數(shù)小的粘土、粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土層等降水效果差。隨著技術(shù)的發(fā)展, 負(fù)壓真空被引入用于輔助加速地下水往井內(nèi)匯集, 提高排水效率及降水效果, 形成常規(guī)真空管井降水工藝。

(7)超強(qiáng)真空降水井

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