基坑支护与地下水控制

2.2.9地下水控制基坑支护与地下水控制2020/11/23《地基与基础工程》第2页2.2.9地下水控制1基坑工程中控制地下水的必要性地下水作用：在土方开挖过程中，地下水渗入坑内，不但会使施工条件恶化，而更严重的是会造成边坡塌方和地基承载能力下降。地下水控制目的：获得基坑开挖的干作业空间；保证基坑边坡和底板的稳定性；保证基坑周边环境的安全及正常使用。2020/11/23《地基与基础工程》第3页2地下水控制的原理与方法原理：截水、防渗：基坑周围或底部形成止水帷幕排水、降水：需防控降水诱发的不均匀沉降方法：集水明排；井点降水；截水；回灌；2.2.9地下水控制1、地下水控制的设计和施工：应满足支护结构设计要求，应根据场地及周边工程地质条件、水文地质条件和环境条件并结合基坑支护和基础施工方案综合分析、确定。2、地下水控制方法可分为集水明排、井点降水、截水和回灌等型式单独或组合使用，可按表8.1.2选用。2.2.9地下水控制2020/11/23《地基与基础工程》第5页集水明排基坑开挖及基础施工、养护期间，基坑四周开挖集水沟，汇集坑壁及坑底渗水，并引向集水井。特点：设备简单，费用低；可单独使用，也可与其他方法联合使用。适用：适用于涌水量不大、坑壁土体较稳定、k0.5m/d的粘性土和砂土地层。单独使用时，降水深度不大于5m。为防止抽水引发流砂，饱和粉细砂层避免采用.2.2.9地下水控制2020/11/23《地基与基础工程》第6页2.2.9地下水控制集水坑设置集水坑应设置在基础范围以外，地下水走向的上游。根据地下水量大小、基坑平面形状及水泵能力，集水坑每隔20～40m设置一个。集水坑的直径或宽度，一般为0.6～0.8m。其深度，随着挖土的加深而加深，要经常低于挖土面0.7～1.0m。井壁可用竹、木或钢筋笼等简易加固。当基坑挖至设计标高后，井底应低于坑底1～2m，并铺设碎石滤水层，以免在抽水时将泥砂抽出，并防止井底的土被搅动。2.2.9地下水控制2020/11/23《地基与基础工程》第8页井点降水法井点降水法就是在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管（井），利用抽水设备从中抽水，使地下水位降落到坑底以下；同时在基坑开挖和地下主体结构施工过程中仍不断抽水。分类：轻型井点；喷射井点；管井井点；深井泵井点;电渗井点。2.2.9地下水控制2020/11/23《地基与基础工程》第9页（1）喷射井点降水；当基坑开挖要求降水深度大于6m时，如用轻型井点就必须用多级井点。这会增加井点设备数量和基坑挖土量，延长工期等，往往是不经济的。因此，当降水深度超过6m，土层的渗透系数为0.1～20m/d的弱透水层时，以采用喷射井点为宜，其降水深度可达20m。喷射井点一般有喷水和喷气两种，井点系统由喷射器、高压水泵和管路组成。2.2.9地下水控制抽水设备：长轴深井泵基坑地下水控制技术2020/11/23《地基与基础工程》第11页喷射井点降水；特点：降水深度大、管网复杂、效率低、成本高。适用条件：粘土、粉土、砂土、填土等渗透系数较小，k=0.1~20m/d的地层；适用于降水深度较大(8~20m)的降水工程。粗砂等大粒径土层中，循环水流大，经济性差，不宜采用，可采用深井泵。地下水控制2020/11/23《地基与基础工程》第12页喷射井点降水系统：地下水控制施工顺序：安装水泵设备及泵的进出水管路；铺设进水总管和回水总管；沉设井点管（包括灌填砂滤料）；接通进水总管后及时进行单根试抽、检验；全部井点管沉设完毕后，接通回水总管，全面试抽，检查整个降水系统的运转状况和降水效果。进水总管和回水总管同每根井点管的连接管均需安装阀门，以便调节使用和防止不抽水时发生回水倒灌。井点管路接头应安装严密。井点布置：喷射井点的平面和高程布置与轻型井点基本相同。当坑基宽度小于1Om时，可采用单排布置；大于10m时，则用双排布置；当基坑面积较大时，宜环状布置。喷射井点间距一般为2～3.5m，采用环状布置时车辆进出口(道路)处的井点间距可扩大为5～7m。埋设时冲孔直径约为400～600mm，深度应比滤管底深1m以上。2020/11/23《地基与基础工程》第15页（2）管井(深井）井点降水又称大井抽水。利用钻孔成井，在基坑外侧或内部每隔一定距离设置一个管井，每个管井单独用一台水泵不断抽取井内的水来降低地下水位，当降水深度较大时可采用深井泵。特点：井壁管直径一般大于200mm，排水量大、排水效果好、设备简单、易于维护。适用条件：适用于渗透系数为1~200m/d的土层；降水深度为5m。地下水控制管井可用钢管管井和混凝土管管井等。钢管管井的管身采用直径150～250mm的钢管，其过滤部分采用钢筋焊接骨架外包孔眼为1～2mm的滤网，长度2～3m。混凝土管管井的内径为400mm，分实管与过滤管两种，过滤管的孔隙率为20～25％，吸水管可采用直径为50～100mm的钢管或胶皮管，其下端应沉入管井抽吸时的最低水位以下。水泵可采用2～4英寸潜水泵或单级离心泵。管井的沉设，可采用泥浆护壁钻孔法。管井井点布置：A．坑外布置采用基坑外降水时，根据基坑的平面形状或沟槽的宽度，沿外围四周呈环形或单排、双排布置。井中心距坑边的距离应根据管井成孔所用钻机的钻孔方法而定，当用冲击式钻机并用泥浆护壁时，井中心距坑边的距离为O.5～1.5m，用套管法时应不小于3m。管井的埋设深度和间距，应根据需降水的范围和深度以及土层的渗透系数而定，埋设深度为5～10m，间距为10～50m。B．坑内布置。当坑内面积较大或出于防止降水对周围环境的不利影响而采用坑内降水时，可根据坑内降水深度、单井涌水量以及抽水影响半径R等确定管井井点间距，再以此间距在坑内呈棋盘状点状布置，如图2-82所示。井点间距D一般为10～15m，同时应不小于根号2R，以确保在基坑全范围内降低地下水位。1、沉砂管；2、钢筋焊接骨架；3、滤网；4、管身；5、吸水管；6、离心泵；7、小砾石过滤层；8、粘土封口；9、混凝土实管；10、无砂混凝土管；11、潜水泵；12、出水管2020/11/23《地基与基础工程》第19页管井井点降水系统：地下水控制2020/11/23《地基与基础工程》第20页（3）深井泵井点降水利用钻孔成井，多采用单井单泵(潜水泵或深井泵)抽取地下水。特点：排水量大，降水深(可达50m)；不受吸程限制，排水效果好；井距大，对平面布置干扰小。适用条件：适用于中、强透水含水层(如砂砾、砂卵石等)，渗透系数为10~250m/d；降水深度大于15m的降水工程。地下水控制2020/11/23《地基与基础工程》第21页深井井点构造：潜水电泵地下水控制2020/11/23《地基与基础工程》第22页（4）截水基坑周围或底部形成止水帷幕，常用防渗墙。防渗墙：常用形式：钢筋混凝土地下连续墙;SMW（水泥土桩内插入H型钢等）;旋喷桩；搅拌桩；注浆帷幕.地下水控制2020/11/23《地基与基础工程》第23页（4）截水防渗墙：深度的确定：当距离基坑底面不深处有不透水层时，防渗墙一般应深入不透水地层；当坑底以下透水层很厚时，也可采用悬挂式垂直防渗与坑内水平防渗相结合的方案。悬挂深度由抗渗流（抗流砂、流土）稳定性验算和抗突涌稳定性验算来确定。地下水控制2020/11/23《地基与基础工程》第24页（5）回灌法为减轻降水沉降漏斗范围内，土体变形对周边环境的不良影响，除采用防渗墙等隔水措施外，还可采用回灌法控制周边环境中的地下水位。回灌技术要点：常采用回灌井点、回灌砂井、回灌砂沟等措施；回灌井距降水井不小于6m;回灌水位不高于原地下水位，通过水位观测孔调控回灌水量。2.2.9地下水控制回灌井点布置示意图a）降水与回灌井点；b）加阻水支护结构的回灌井点1、原有建筑物；2、开挖基坑；3、降水井点；4、回灌井点；5、原有地下水位线；6、降灌井点间水位线；7、降水后的水位线；8、不回灌时的水位线；9、基坑底作业P123---21、23