6-2-8 地下水控制

6-2-8地下水控制基坑工程中的降低地下水亦称地下水控制，即在基坑工程施工过程中，地下水要满足支护结构和挖土施工的要求，并且不因地下水位的变化，对基坑周围的环境和设施带来危害。6-2-8-1地下水控制方法选择在软土地区基坑开挖深度超过3m，一般就要用井点降水。开挖深度浅时，亦可边开挖边用排水沟和集水井进行集水明排。地下水控制方法有多种，其适用条件大致如表6-123所示，选择时根据土层情况、降水深度、周围环境、支护结构种类等综合考虑后优选。当因降水而危及基坑及周边环境安全时，宜采用截水或回灌方法。地下水控制方法适用条件表6-123方法名称土类渗透系数（m/d）降水深度（m）水文地质特征集水明排填土、粉土、粘性土、砂土7~20.0＜5上层滞水或水量不大的潜水降水真空井点0.1~20.0单级＜6多级＜20喷射井点0.1~20.0＜20管井粉土、砂土、碎石土、可溶岩、破碎带1.0~200.0＞5含水丰富的潜水、承压水、裂隙水截水粘性土、粉土、砂土、碎石土、岩溶土不限不限回灌填土、粉土、砂土、碎石土0.1~200.0不限当基坑底为隔水层且层底作用有承压水时，应进行坑底突涌验算，必要时可采取水平封底隔渗或钻孔减压措施，保证坑底土层稳定。否则一旦发生突涌，将给施工带来极大麻烦。6-2-8-2基坑涌水量计算根据水井理论，水井分为潜水（无压）完整井、潜水（无压）非完整井、承压完整井和承压非完整井。这几种井的涌水量计算公式不同。1．均质含水层潜水完整井基坑涌水量计算根据基坑是否邻近水源，分别计算如下：（1）基坑远离地面水源时（图6-168a）)1lg()2(366.10rRSSHKQ（6-124）式中Q——基坑涌水量；K——土壤的渗透系数；H——潜水含水层厚度；S——基坑水位降深；R——降水影响半径；宜通过试验或根据当地经验确定，当基坑安全等级为二、三级时，对潜水含水层按下式计算：kHSR2（6-125）对承压含水层按下式计算：kSR10（6-126）k——土的渗透系数；r0——基坑等效半径；当基坑为圆形时，基坑等效半径取圆半径。当基坑非圆形时，对矩形基坑的等效半径按下式计算：r0＝0.29（a＋b）（6-127）式中a、b——分别为基坑的长、短边。对不规则形状的基坑，其等效半径按下式计算：Ar0（6-128）式中A——基坑面积。（2）基坑近河岸（图6-168b）02lg)2(366.1rbSSHkQ（b＜0.5R）（6-129）（3）基坑位于两地表水体之间或位于补给区与排泄区之间时（图6-168c）])()(2cos)(2lg[)2(366.12121021bbbbrbbSSHkQ（6-130）（4）当基坑靠近隔水边界时)2(lg)lg(2)2(366.1000rbrrRSSHkQ（6-131）图6-168均质含水层潜水完整井基坑涌水量计算简图（a）基坑远离地面水源；（b）基坑近河岩；（c）基坑位于两地表水体之间；（d）基坑靠近隔水边界2．均质含水层潜水非完整井基坑涌水量计算（1）基坑远离地面水源（图6-169a）)2.01lg()1lg(366.10022rhllhrRhHkQmmm)2(hHhm（6-132）（2）基坑近河岸，含水层厚度不大时（图6-169b）]14.0lg25.066.0lg2lg[366.122200lMbMlrllrbslksQ（b＞M/2）（6-133）式中M——由含水层底板到滤头有效工作部分中点的长度。（3）基坑近河岸（含水层厚度很大时）：]44.022.066.0lg2lg[366.100blarshrllrbslksQ（b＞l）（6-134）]11.066.0lg2lg[366.100blrllrbslksQ（b＜l）（6-135）图6-169均质含水层潜水非完整井涌水量计算简图（a）基坑远离地面水源；（b）基坑近河岸，含水层厚度不大；（c）基坑近河岸，含水层厚度很大3．均质含水层承压水完整井基坑涌水量计算（1）基坑远离地面水源（图6-170a）)1lg(73.20rRMSkQ（6-136）式中M——承压含水层厚度。（2）基坑近河岸（图6-170b）)2lg(73.20rbMSkQ（b＜0.5r0）（6-137）（3）基坑位于两地表水体之间或位于补给区与排泄区之间（图6-170c）])()(2cos)(2lg[)2(73.22121021bbbbrbbSSHkQ（6-138）图6-170均质含水层承压水完整井涌水量计算简图（a）基坑远离地面水源；（b）基坑近河岸；（c）基坑位于两地表水体之间4．均质含水层承压水非完整井基坑涌水量计算（图6-171）)2.01lg()1lg(73.200rMllMrRMSkQ（6-139）图6-171均质含水层承压水非完整井涌水量计算简图5．均质含水层承压-潜水非完整井基坑涌水量计算)1lg()2(366.102rRhMMHkQ（6-140）图6-172均质含水层承压-潜水非完整井基坑涌水量计算简图6-2-8-3集水明排法在地下水位较高地区开挖基坑，会遇到地下水问题。如涌入基坑内的地下水不能及时排除，不但土方开挖困难，边坡易于塌方，而且会使地基被水浸泡，扰动地基土，造成竣工后的建筑物产生不均匀沉降。为此，在基坑开挖时要及时排除涌入的地下水。当基坑开挖深度不很大，基坑涌水量不大时，集水明排法是应用最广泛，亦是最简单、经济的方法。1．明沟、集水井排水明沟、集水井排水多是在基坑的两侧或四周设置排水明沟，在基坑四角或每隔30~40m设置集水井，使基坑渗出的地下水通过排水明沟汇集于集水井内，然后用水泵将其排出基坑外（图6-173）。图6-173明沟、集水井排水方法1-排水明沟；2-集水井；3-离心式水泵；4-设备基础或建筑物基础边线；5-原地下水位线；6-降低后地下水位线排水明沟宜布置在拟建建筑基础边0.4m以外，沟边缘离开边坡坡脚应不小于0.3m。排水明沟的底面应比挖土面低0.3~0.4m。集水井底面应比沟底面低0.5m以上，并随基坑的挖深而加深，以保持水流畅通。沟、井的截面应根据排水量确定，基坑排水量V应满足下列要求：V≥1.5Q（6-141）式中Q——基坑总涌水量，按6-2-8-2节提供的方法计算。明沟、集水井排水，视水量多少连续或间断抽水，直至基础施工完毕、回填土为止。当基坑开挖的土层由多种土组成，中部夹有透水性能的砂类土，基坑侧壁出现分层渗水时，可在基坑边坡上按不同高程分层设置明沟和集水井构成明排水系统，分层阻截和排除上部土层中的地下水，避免上层地下水冲刷基坑下部边坡造成塌方（图6-174）。图6-174分层明沟、集水井排水法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2．水泵选用集水明排水是用水泵从集水井中排水，常用的水泵有潜水泵、离心式水泵和泥浆泵，其技术性能如表6-124、表6-125、表6-126和表6-127所示。排水所需水泵的功率按下式计算：21175QHKN（6-142）式中K1——安全系数，一般取2；Q——基坑涌水量（m3/d）；H——包括扬水、吸水及各种阻力造成的水头损失在内的总高度（m）；η1——水泵效率，0.4~0.5；η2——动力机械效率，0.75~0.85。一般所选用水泵的排水量为基坑涌水量的1.5~2.0倍。潜水泵技术性能表6-124型号流量（m3/h）扬程（m）电机功率（kw）转速（r/min）电流（A）电压（V）QY-3.51003.52.228006.5380QY-76572.228006.5380QY-1525152.228006.5380QY-2515252.228006.5380JQB-1.5-610~22.528~202.228005.7380JQB-2-1015~32.521~122.228005.7380JQB-4-3150~908.2~4.72.228005.7380JQB-5-6980~1205.1~3.12.228005.73807.5JQB8-972884.57.5--3801.5JQB2-1018141.5--3802Z615254.0--380JTS-2-1025152.229005.4-B型离心水泵主要技术性能表6-125水泵型号流量（m3/h）扬程（m）吸程（m）电机功率（kW）重量（kg）211B-176~1420.3~14.06.6~6.01.517.02B-3110~3034.5~24.08.2~5.74.037.02B-1911~2521.0~16.08.0~6.02.219.03B-1932.4~52.221.5~15.66.2~5.04.023.03B-3330~5535.5~28.86.7~3.07.540.03B-5730~7062.0~44.57.7~4.717.070.04B-1554~9917.6~10.05.05.527.04B-2065~11022.6~17.15.010.051.64B-3565~12037.7~28.06.7~3.317.048.04B-5170~12059.0~43.05.0~3.530.078.04B-9165~13598.0~72.57.1~40.055.089.06B-13126~18714.3~9.65.9~5.010.088.06B-20110~20022.7~17.18.5~7.017.0104.06B-33110~20036.5~29.26.6~5.230.0117.08B-13216~32414.5~11.05.5~4.517.0111.08B-18220~36020.0~14.06.2~5.022.0-8B-29220~34032.0~25.46.5~4.740.0139.0BA型离心水泵主要技术性能表6-126水泵型号流量（m3/h）扬程（m）吸程（m）电机功率（kW）外形尺寸（mm）（长×宽×高）重量（kg）211BA-611.017.46.71.5370×225×240302BA-620.038.07.24.0524×337×295352BA-920.018.56.82.2534×319×270363BA-660.050.05.617.0714×368×4101163BA-945.032.65.07.5623×350×310603BA-1345.018.85.54.0554×344×275414BA-6115.081.05.555.0730×430×4401384BA-8109.047.63.830.0722×402×4251164BA-1290.034.65.817.0725×387×4001084BA-1890.020.05.010.0631×365×310654BA-2579.014.85.05.5571×301×295446BA-8170.032.55.930.0759×528×4801666BA-12160.020.17.917.0747×490×4501466BA-18162.012.55.510.0748×470×4201348BA-12280.029.15.640.0809×584×4901918BA-18285.018.05.522.0786×560×4801808BA-25270.012.75.017.0779×512×480143泥浆泵主要技术性能表6-127泥浆泵型号流量（m3/h）扬程（m）电机功率（kw）泵口径（mm）外形尺寸（m）（长×宽×高）重量（kg）吸入口出口3PN1082122125750.76×0.59×0.524503PNL1082122160901.27×5.1×1.633004PN1005075751501.49×0.84×1.0851000212NWL25~455.8~3.61.570601.247（长）61.53NWL55~959.8~7.9390701.677（长）63BW600/30（