2.2　人工降低地下水位

人工降低地下水位排水就是在基坑（槽）開挖前，預(yù)先在含水層中布設(shè)一定數(shù)量的井點(diǎn)管進(jìn)行抽水，并維持到坑（槽）土方回填。即利用抽水設(shè)備從中抽水，使地下水位降至坑底以下，直至基礎(chǔ)施工結(jié)束，回填土完成為止，如圖2.3所示。地下水位下降后形成降落漏，如果坑（槽）底位于降落漏斗以上，就基本消除了地下水對施工的影響。地下水位是在坑開挖前預(yù)先降低的。

人工降低地下水位一般有輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)、管井井點(diǎn)、深井井點(diǎn)等方法。本節(jié)主要闡述輕型井點(diǎn)降低地下水位。各類井點(diǎn)適用范圍如表2.3所示。

2.2.1　輕型井點(diǎn)

輕型井點(diǎn)又分為單層輕型井點(diǎn)和多層輕型井點(diǎn)兩種。

單層輕型井點(diǎn)適用于粉砂、細(xì)砂、中砂、粗砂等，滲透系數(shù)為0.1～50m/d，降深小于6m。多層輕型井點(diǎn)適用滲透系數(shù)為0.1～50m/d，降深為6～12m。輕型井點(diǎn)降水效果顯著，應(yīng)用廣泛，并有成套設(shè)備可選用。

1.輕型井點(diǎn)的組成

輕型井點(diǎn)由濾水管、井點(diǎn)管、彎聯(lián)管、總管和抽水設(shè)備組成，如圖2.4所示。

（1）濾水管

濾水管是輕型井點(diǎn)的重要組成部分，埋設(shè)在含水層中，一般采用直徑38～55mm，長1～2m的鍍鋅鋼管制成，管壁上呈梅花狀鉆5.0mm的孔眼，間距為30～40mm。

濾水管的進(jìn)水管面積按下式計(jì)算：

A=2mπrdLL　　　　　（2.3）

式中：A——濾水管進(jìn)水面積（m2）；

m——孔隙率，一般取20％～30％；

rd——濾水管半徑（m）；

LL——濾水管長度（m）。

為了防止土顆粒進(jìn)入濾水管，濾水管外壁應(yīng)包濾水網(wǎng)。濾水網(wǎng)的材料和網(wǎng)眼規(guī)格應(yīng)根據(jù)含水層中土顆粒粒徑和地下水水質(zhì)而定。一般可用黃銅絲網(wǎng)、鋼絲網(wǎng)、尼龍絲網(wǎng)、玻璃絲等制成。濾網(wǎng)一般包兩層，內(nèi)層濾網(wǎng)網(wǎng)眼為30～50個/cm2，外層濾網(wǎng)網(wǎng)眼為3～10個/cm2。為避免濾孔淤塞使水流通暢，在濾水管與濾網(wǎng)之間用10號鋼絲繞成螺旋形將其隔開，濾網(wǎng)外面再圍一層6號鋼絲。也有用棕代替濾水網(wǎng)包裹濾水管，這樣可以降低造價。濾水管下端用管堵封閉，也可安裝沉砂管，使地下水中夾帶的砂粒沉積在沉砂管內(nèi)。濾水管的構(gòu)造如圖所示

為了提高濾水管的進(jìn)水面積，防止土顆粒涌入井點(diǎn)內(nèi)，提高土的豎向滲透性，可在濾水管周圍建立直徑40～50cm的過濾層，如圖2.6所示。

（2）井管

井管一般采用鍍鋅鋼管制成，管壁上不設(shè)孔眼，直徑與濾水管相同，其長度視含水層埋設(shè)深度而定，井管與濾水管間用管箍連接。

（3）彎聯(lián)管

彎聯(lián)管用于連接井管和總管，一般采用內(nèi)徑38～55mm的加固橡膠管，該種彎聯(lián)管安裝和拆卸都很方便，允許偏差較大。也可采用彎頭管箍等管件組裝而成，該種彎聯(lián)管氣密性較好，但安裝不方便。

（4）總管

總管一般采用直徑為100～150mm的鋼管，每節(jié)長為4～6m，在總管的管壁上開孔焊有直徑與井管相同的短管，用于彎聯(lián)管與井管的連接，短管的間距應(yīng)與井點(diǎn)布置間距相同，但是由于不同的土質(zhì)、不同降水要求，所計(jì)算的井點(diǎn)間距不同，因此在選購時，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定。總管上短管間距通常按井點(diǎn)間距的模數(shù)而定，一般為1.0～1.5m，總管間采用法蘭連接。

（5）抽水設(shè)備

輕型井點(diǎn)通常采用射流泵或真空泵抽水設(shè)備，也可采用自引式抽水設(shè)備。射流式抽水設(shè)備是由水射器和水泵共同工作來實(shí)現(xiàn)的，其設(shè)備組成簡單，工作可靠，減少泵組的壓力損失，便于設(shè)備的保養(yǎng)和維修。射流式抽水設(shè)備如圖2.7所示。離心水泵從水箱抽水，水經(jīng)水泵加壓后，高壓水在射流器的噴口出流形成射流，產(chǎn)生一定的真空度，使地下水經(jīng)井管、總管進(jìn)入射流器，經(jīng)過能量變換，將地下水提升到水箱內(nèi)，一部分水經(jīng)過水泵加壓，使射流器工作，另一部分水經(jīng)水管排除。

真空式抽水設(shè)備是真空泵和離心泵聯(lián)合機(jī)組，真空式抽水設(shè)備的地下水位降落深度為5.5～6.5m。此外，抽水設(shè)備組成復(fù)雜，連接較多，不容易保證降水的可靠性。

自引式抽水設(shè)備是用離心水泵直接自總管抽水，地下水位降落深度僅為2～4m。

無論采用哪種抽水設(shè)備，為了提高水位降落深度，保證抽水設(shè)備的正常工作，除保證整個系統(tǒng)連接的嚴(yán)密性外，還要在地面下1.0m深度的井管外填黏土密封，避免井點(diǎn)與大氣相通，破壞系統(tǒng)的真空。

2.輕型井點(diǎn)設(shè)計(jì)

輕型井點(diǎn)的設(shè)計(jì)包括：平面布置、高程布置、涌水量計(jì)算、井點(diǎn)管的數(shù)量、間距和抽水設(shè)備的確定等。井點(diǎn)計(jì)算由于受水文地質(zhì)和井點(diǎn)設(shè)備等諸多因素的影響，所計(jì)算的結(jié)果只是近似數(shù)值，對重要工程，其計(jì)算結(jié)果必須經(jīng)過現(xiàn)場試驗(yàn)進(jìn)行修正。

（1）輕型井點(diǎn)布置

總的布置原則是所有需降水的范圍都包括在井點(diǎn)圍圈內(nèi)，若在主要構(gòu)造物基坑附近有一些小面積的附屬構(gòu)筑物基坑，應(yīng)將這些小面積的基坑包括在內(nèi)。井點(diǎn)布置分為平面布置和高程布置。

①平面布置：根據(jù)基坑平面形狀與大小、土質(zhì)和地下水的流向，降低地下水的深度等要求而定。當(dāng)溝槽寬小于2.5m，降水深小于4.5m時，可采用單排線狀井點(diǎn)（見圖2.8），布置在地下水流的上游一側(cè)；當(dāng)基坑或溝槽寬度較大，或土質(zhì)不良，滲透系數(shù)較大時，可采用雙排線狀井點(diǎn)，如圖2.9所示；當(dāng)基坑面積較大時，應(yīng)用環(huán)形井點(diǎn)，如圖2.10所示。挖土運(yùn)輸設(shè)備出入道路處可不封閉。

·井點(diǎn)的布置：井點(diǎn)應(yīng)布置在坑（槽）上口邊緣外1.0～1.5m，布置過近，影響施工進(jìn)行，而且可能使空氣從坑（槽）壁進(jìn)入井點(diǎn)系統(tǒng)，使抽水系統(tǒng)真空破壞，影響正常運(yùn)行。井點(diǎn)的埋設(shè)深度應(yīng)滿足降水深度要求。

·總管布置：為提高井點(diǎn)系統(tǒng)的降水深度，總管的設(shè)置高程應(yīng)盡可能接近地下水位，并應(yīng)以1‰～2‰的坡度坡向抽水設(shè)備，當(dāng)環(huán)圍井點(diǎn)采用多個抽水設(shè)備時，應(yīng)在每個抽水設(shè)備所負(fù)擔(dān)總管長度分界處設(shè)閥門將總管分段，以便分組工作。

·抽水設(shè)備的布置：抽水設(shè)備通常布置在總管的一端或中部，水泵進(jìn)水管的軸線盡量與地下水位接近，常與總管在同一標(biāo)高上，水泵軸線不低于原地下水位以上0.5～0.8m。

·觀察井的布置：為了了解降水范圍內(nèi)的水位降落情況，應(yīng)在降水范圍內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的觀察井，觀察井的位置及數(shù)量視現(xiàn)場的實(shí)際情況而定，一般設(shè)在基坑中心、總管末端、局部挖深處等位置。

②高程布置：井點(diǎn)管的埋設(shè)深度應(yīng)根據(jù)降水深度、儲水層所在位置、集水總管的高程等決定，但必須將濾管埋入儲水層內(nèi)，并且比所挖基坑或溝槽底深0.9～1.2m。集水總管標(biāo)高應(yīng)盡量接近地下水位線并沿抽水水流方向有0.25‰～0.5‰的上仰坡度，水泵軸心與總管齊平。

井點(diǎn)管埋深可按下式計(jì)算，如圖2.11所示。

H=H1+Δh+iL+I　　　　　（2.4）

式中：H——井點(diǎn)管埋置深度（m）；

Hl——井點(diǎn)管埋設(shè)面至基坑底面的距離（m）；

Δh——降水后地下水位至基坑底面的安全距離（m），一般為0.5～1m；

i——水力坡度，與土層滲透系數(shù)、地下水流量等因素有關(guān)，根據(jù)揚(yáng)水試驗(yàn)和工程實(shí)測確定。對環(huán)狀或雙排井點(diǎn)可取1/15～1/10；對單排線狀井點(diǎn)可取1/4；環(huán)狀井點(diǎn)外取1/10～1/8；

L——井點(diǎn)管中心至最不利點(diǎn)（溝槽內(nèi)底邊緣或基坑中心）的水平距離（m）；

I——濾管長度（m）。

井點(diǎn)露出地面高度，一般取0.2～0.3m。輕型井點(diǎn)的降水深度以不超過6m為宜。若求出的H值大于6m，則應(yīng)降低井點(diǎn)管和抽水設(shè)備的埋置面；若仍達(dá)不到降水深度的要求，可采用二級井點(diǎn)或多級井點(diǎn)，如圖2.12所示。

根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，兩級井點(diǎn)降水深度遞減0.5m左右。布置平臺寬度一般為1.0～1.5m。

（2）涌水量計(jì)算

井點(diǎn)涌水量采用裘布依公式近似地按單井涌水量算出。工程實(shí)際中，井點(diǎn)系統(tǒng)是各單井之間相互干擾的井群，井點(diǎn)系統(tǒng)的涌水量顯然較數(shù)量相等互不干擾的單井的各井涌水量總和小。工程上為應(yīng)用方便，按單井涌水量作為整個井群的總涌水量，而單井的直徑按井群各個井點(diǎn)所環(huán)圍面積的直徑計(jì)算。由于輕型井點(diǎn)的各井點(diǎn)間距較小，可以將多個井點(diǎn)所封閉的環(huán)圍面積當(dāng)作一口鉆井，即以假想環(huán)圍面積的半徑代替單井井徑計(jì)算涌水量。

無壓完整井的涌水量，如圖2.13所示。

Q=1.366K（2H-S）S/（lgR-lgX0）　　　　　（2.5）

式中：Q——井點(diǎn)系統(tǒng)總涌水量（m3/d）；

K——滲透系數(shù)（m），

S——水位降深（m）；

H——含水層厚度（m）；

R——影響半徑（m）；

X0——井點(diǎn)系統(tǒng)的假想半徑（m）。

無壓非完整井的涌水量，如圖2.14所示。工程上遇到的大多為潛水非完整井，其涌水量可按下式計(jì)算：

Q'=BQ　　　　　（2.6）

式中：Q——潛水非完整井涌水量；

B——校正系數(shù)；

B=（LL/h）1/2/[（2h-LL）/h]1/4　　　　　（2.7）

式中：h——地下水位降落后井點(diǎn)中水深（m）；

B——濾水管長度（m）。

也可以簡化計(jì)算，仍按公式2.5計(jì)算，只是將式中的H換成H0，即

Q=1.366K（2H0-S）S/（lgR-lgX0）　　　　　（2.8）

式中：H0——含水層有效帶的深度（m），如表2.4所示。其他參數(shù)意義同前。

（3）涌水量計(jì)算中有關(guān)參數(shù)的確定

①滲透系數(shù)K。以現(xiàn)場抽水試驗(yàn)取得較為可靠，若無資料時可按表2.5所示數(shù)值選用。

當(dāng)含水層不是均一土層時，滲透系數(shù)可按各層不同滲透系數(shù)的土層厚度加權(quán)平均計(jì)算。

式中：K1，K2，…，Kn——不同土層的滲透系數(shù)（m/d）；

nl，n2，…，nn——含水層不同土層的厚度（m）。

②影響半徑R。確定影響半徑常用3種方法：直接觀察、用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

以上3種方法中，直接觀察是精確的方法，通常單井的影響半徑比井點(diǎn)系統(tǒng)的影響半徑小。所以，根據(jù)單井抽水試驗(yàn)確定影響半徑是偏于安全的。

用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算影響半徑：

R=1.95S（KH）1/2　　　　　（2.10）

③環(huán)圍面積的半徑X0的確定。井點(diǎn)所封閉的環(huán)圍面積為非圓形時，用假想半徑確定X0，假想半徑X0的圓稱為假想圓。這樣根據(jù)井點(diǎn)位置的實(shí)際尺寸就容易確定了。

當(dāng)井點(diǎn)所環(huán)圍的面積近似正方形或不規(guī)則多邊形時，假想半徑為：

X0=（F/π）1/2　　　　　（2.11）

式中：X0——假想半徑（m）；

F——井點(diǎn)所環(huán)圍的面積（m2）。

當(dāng)井點(diǎn)所環(huán)圍的面積為矩形時，假想半徑X0按下式計(jì)算：

X0=a（L+B）/4　　　　　（2.12）

式中：L——井點(diǎn)系統(tǒng)的總長度（m）；

B——環(huán)圍井點(diǎn)總寬度（m）；

a——系數(shù)，如表2.6所示。

當(dāng)L/B>5時，不能用一個假想圓計(jì)算，而應(yīng)劃分為若干個假想圓。

狹長的坑（槽），一般B=0，即

X0=L/4　　　　　（2.13）

L值愈大，即井點(diǎn)系統(tǒng)長度愈大；但當(dāng)L>1.5R時，宜取L=1.5R為一段進(jìn)行計(jì)算。

（4）井點(diǎn)數(shù)量和井點(diǎn)間距的計(jì)算

井點(diǎn)數(shù)量：

n=1.1Q/q　　　　　（2.14）

式中：n——井點(diǎn)根數(shù)；

Q——井點(diǎn)系統(tǒng)涌水量（m3/d）；

q——單個井點(diǎn)的涌水量（m3/d）。

q值按下式計(jì)算：

q=65πdLL（K）1/3　　　　　（2.15）

式中：d——濾水管直徑（m）；

LL——濾水管長度（m）；

K——滲透系數(shù)（m/d）。

井點(diǎn)管的間距

D=L1/（n-1）　　　　　（2.16）

式中：L1——總管長度（m），對矩形基坑的環(huán)形井點(diǎn)，L1=2（L+B）；雙排井點(diǎn)，L1=2L等；D值求出后要取整數(shù)，并應(yīng)符合總管接頭的間距。

井點(diǎn)數(shù)量與間距確定以后可根據(jù)下式校核所采用的布置方式是否能將地下水位降低到規(guī)定的標(biāo)高，即h值是否不小于規(guī)定的數(shù)值。

式中：h——濾管外壁處或坑底任一點(diǎn)的動水位高度（m），對完整井算至井底，對非完整井算至有效帶深度；

x1，…，xn——所核算的濾管外壁或坑底任意點(diǎn)至各井點(diǎn)管的水平距離（m）。

（5）確定抽水設(shè)備

常用抽水設(shè)備有真空泵（干式、濕式）、離心泵等，一般按涌水量、滲透系數(shù)、井點(diǎn)數(shù)量與間距來確定。水泵流量應(yīng)按倍涌水量計(jì)算。

3.輕型井點(diǎn)施工、運(yùn)行及拆除

輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的安裝順序：測量定位；敷設(shè)集水總管；沖孔；沉放井點(diǎn)管；填濾料；用彎聯(lián)管將井點(diǎn)管與集水總管相連；安裝抽水設(shè)備；試抽。井點(diǎn)管埋設(shè)有射水法、套管法、沖孔或鉆孔法。

（1）射水法

井點(diǎn)管下設(shè)射水球閥，上接可旋動節(jié)管與高壓膠管、水泵等，如圖2.15所示。沖射時，先在地面井點(diǎn)位置挖一小坑，將射水式井點(diǎn)管插入，利用高壓水在井管下端沖刷土體，使井點(diǎn)管下沉。下沉?xí)r，隨時轉(zhuǎn)動管子以增加下沉速度并保持垂直。射水壓力一般為0.4～0.6MPa。當(dāng)井點(diǎn)管下沉至設(shè)計(jì)深度后取下軟管，與集水總管相連，抽水時，球閥自動關(guān)閉。沖孔直徑不小于300mm，沖孔深度應(yīng)比濾管深0.5～1m，以利沉泥。井點(diǎn)管與孔壁間應(yīng)及時用潔凈粗砂灌實(shí)，井點(diǎn)管要位于砂濾中間。灌砂時，管內(nèi)水面應(yīng)同時上升，否則可向管內(nèi)注水，水如很快下降，則認(rèn)為埋管合格。

（2）套管法

套管法沖設(shè)備由套管、翻漿管、噴射頭和儲水室四部分組成，如圖2.16所示。套管直徑150～200mm（噴射井點(diǎn)為300mm），一側(cè)每1.5～2.0m設(shè)置250mm×200mm排泥窗口，套管下沉?xí)r，逐個開閉窗口，套管起導(dǎo)向、護(hù)壁作用。儲水室設(shè)在套管上、下，用4根ф38mm鋼管上下聯(lián)結(jié)，其總截面積是噴嘴面積總和的3倍。為了加快翻漿速度及排除土塊，在套管底部內(nèi)安裝兩根ф25mm壓縮空氣管，噴射器是該設(shè)備的關(guān)鍵部件，由下層儲水室、噴嘴和沖頭三部分組成。套管沖槍的工作壓力隨土質(zhì)情況加以選擇，一般取0.8～0.9MPa。

當(dāng)沖孔至設(shè)計(jì)深度，繼續(xù)給水沖洗一段時間，使出水含泥量在5％以下。此時，于孔底填一層砂礫，將井點(diǎn)管居中插入，在套管與井點(diǎn)管之間分層填入粗砂并逐步拔出套管。

（3）沖孔或鉆孔法

采用直徑為50～70mm的沖水管或套管式高壓水沖槍沖孔，或用機(jī)械、人工鉆孔后再沉放井點(diǎn)管。沖孔水壓采用0.6～1.2MPa。為加速沖孔速度，可在沖管兩旁設(shè)置兩根空氣管，將壓縮空氣接入。所有井點(diǎn)管在地面以下0.5～1.0m的深度內(nèi)，應(yīng)用黏土填實(shí)以防漏氣。井點(diǎn)管埋設(shè)完畢，應(yīng)接通總管與抽水設(shè)備進(jìn)行試抽，檢查有無漏氣、淤塞等異常現(xiàn)象。輕型井點(diǎn)使用時，應(yīng)保證連續(xù)不斷地抽水，并準(zhǔn)備雙電源或自備發(fā)電機(jī)。

井點(diǎn)系統(tǒng)使用過程中，應(yīng)繼續(xù)觀察出水是否澄清，并應(yīng)隨時做好降水記錄，一般按表2.7填寫。

井點(diǎn)系統(tǒng)使用過程中，應(yīng)經(jīng)常觀測系統(tǒng)的真空度，一般不應(yīng)低于55.3～66.7kPa，若出現(xiàn)管路漏氣，水中含砂較多等現(xiàn)象時，應(yīng)及早檢查，排除故障，保證井點(diǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

坑（槽）內(nèi)的施工過程全部完畢并在回填土后，方可拆除井點(diǎn)系統(tǒng)，拆除工作是在抽水設(shè)備停止工作后進(jìn)行，井管常用起重機(jī)或吊鏈將井管拔出。當(dāng)井管拔出困難時，可用高壓水進(jìn)行沖刷后再拔。拆除后的濾水管、井管等應(yīng)及時進(jìn)行保養(yǎng)檢修，存放指定地點(diǎn)，以備下次使用。井孔應(yīng)用砂或土填塞，應(yīng)保證填土的最大干密度滿足要求。

4.輕型井點(diǎn)工程實(shí)例

【工程案例】某地建造一座地下式水池，其平面尺寸為10m×10m。基礎(chǔ)底面標(biāo)高為12.00m，自然標(biāo)高為17.00m，根據(jù)地質(zhì)勘探資料，地面以下1.5m以上為亞黏土，以下為8m厚的細(xì)砂土，地下水靜水位標(biāo)高為15.00m，土的滲透系數(shù)為5m/d，試進(jìn)行輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的布置與計(jì)算。

【解】根據(jù)本工程基坑的平面形狀及降水深度不大，擬定采用環(huán)狀單排布置，如圖2.17所示。

井管、濾水管選用直徑為50mm的鋼管，布設(shè)在距基坑上口邊緣外1.0m，總管布置在距基坑上口邊緣外1.5m，總管底埋設(shè)標(biāo)高為16.4m，彎聯(lián)管選用直徑50mm的彎聯(lián)管。

井點(diǎn)埋設(shè)深度（不包括濾管）的確定：

H≥H1+Δh+iL

式中：H1——井點(diǎn)管埋設(shè)面至基坑底面的距離：16.4-12=4.4m；

Δh——降落后水位距坑底的距離，取1.0m；

i——降水曲線坡度，環(huán)狀井點(diǎn)取1∶10；

L——井點(diǎn)中心距基坑中心的距離，基坑側(cè)壁邊坡率n=0.5，邊坡的水平投影為

H1×n=4.4×0.5=2.2m，則L=5+2.2+1.0=8.2m

所以　　　H≥4.4+1.0+0.1×8.2=6.22m

則井管的長度取7m。據(jù)安裝要求，井點(diǎn)露出地面0.2m，則7-0.2=6.8m>6.22m，滿足要求。

濾水管選用長度為1.0m。

由于土層的滲透系數(shù)不大，初步選定井點(diǎn)間距為0.8m，總管直徑選用150mm的鋼管，總長度為

4×（2×2.2+10+2×1.5）=4×17.4=69.6m

抽水設(shè)備選用兩套，其中一套備用，布置見圖2.17，核算如下：

（1）涌水量計(jì)算按無壓非完整井計(jì)算，采用式（2.8）。其中：

S=（15.00-12.00）+1.0+6.8-6.22=4.58m

濾水管LL=1.0m，根據(jù)表2.4，按S/（S+LL）=4.58/5.58=0.82，查得：

H0=1.85（S+LL）=1.85（4.58+1.0）=10.32m>（1.5+8）-（17.2-15）=7.3m，取7.3m。

影響半徑按式（2.10）計(jì)算，其中K=5（m/d）

R=1.95S（KH）1/2=1.95×4.58×（5×7.3）1/2=53.96m

假想半徑按式（2.11）計(jì)算，即：

X0=（F/π）1/2=[（2×2.2+10+2×1.5）2/3.14]1/2=9.82m

故，井的涌水量為：

Q=1.366×5（2×7.3-4.58）×4.58/（lg53.96-lg9.82）=423.59（m3/d）

（2）井點(diǎn)數(shù)量與間距的計(jì)算。

單井出水量按式（2.15）計(jì)算：

q=65πdLL（K）1/3=65×3.14×0.05×1.0×（5）1/3=17.45（m3/d）

井點(diǎn)數(shù)量按式（2.4）計(jì)算：n=1.1×（423.59/17.45）=27根

井點(diǎn)管間距按式（2.16）計(jì)算：D=65.6/（27-1）=2.52m（取2.4m）

抽水設(shè)備選擇。抽水量為Q=423.59m3/d=17.65m3/h，井點(diǎn)系統(tǒng)真空值取80kPa。選用兩套QJD-45射流式抽水設(shè)備。

5.輕型井點(diǎn)降水技術(shù)交底

（1）工程概況

某清水池容積8000m3，土方工程采用機(jī)械施工大開挖施工方案，開挖面積40m×58m，開挖深度為5.2m，地下水位為15.00m。本場地地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，由東向西發(fā)現(xiàn)有古道路、古河道及新近代沖積物為沉積軟弱黏性土層，均橫向穿越本場地，地質(zhì)柱狀表如表2.8所示。

由于開挖深度較大，地下水位高，在土方開挖前，設(shè)計(jì)要求進(jìn)行人工降水，以保證施工質(zhì)量和順利進(jìn)行施工，施工組織設(shè)計(jì)確定降水方案為輕型井點(diǎn)降水及井點(diǎn)布置。

（2）準(zhǔn)備工作

①施工機(jī)具：

·濾管：ф50mm，壁厚3.0mm無縫鋼管，長2.8m，一端用厚為4.0mm鋼板焊死，在此端1.4m長范圍內(nèi)，在管壁上鉆有ф15mm的小圓孔，孔距為25mm，外包兩層濾網(wǎng)，濾網(wǎng)采用編織布，外再包一層網(wǎng)眼較大的尼龍絲網(wǎng)，每隔50～60mm用10號鋼絲綁扎一道，濾管另一端與井點(diǎn)管進(jìn)行連接。

·井點(diǎn)管：ф50mm，壁厚為3.0mm無縫鋼管，長6.2m。

·連接管：膠皮管，與井點(diǎn)管和總管連接，采用8號鋼絲綁扎，應(yīng)扎緊以防漏氣。

·總管：ф102mm鋼管，壁厚為4mm，每節(jié)長度為4～5m，用法蘭盤加橡膠墊圈連接，防止漏氣、漏水。

·抽水設(shè)備：3BA-35單級單吸離心泵，共5臺，其中兩臺備用，自制反射水箱。

·移動機(jī)具：自制移動式井架、牽引能力為6t的絞車。

·鑿孔沖擊管：ф219mm×8mm的鋼管，由加工廠自制，其長度為10m。

·水槍：ф50mm×5mm無縫鋼管，下端焊接一個ф16mm的槍頭噴嘴，上端彎成大約直角，且伸出沖擊管外，與高壓膠管連接。

·蛇形高壓膠管：壓力應(yīng)達(dá)到1.50MPa以上，長120m。

·高壓水泵：100TSW-7高壓離心泵，配備一個壓力表，做下井管之用。

②材料：粗砂與豆石，不得采用中砂，嚴(yán)禁使用細(xì)砂，以防堵塞濾管網(wǎng)眼。

③技術(shù)準(zhǔn)備：詳細(xì)查閱工程地質(zhì)報(bào)告，了解工程地質(zhì)情況，分析降水過程中可能出現(xiàn)的技術(shù)問題和采取的對策。鑿孔設(shè)備與抽水設(shè)備檢查。

④平整場地：為了節(jié)省機(jī)械施工費(fèi)用，不使用履帶式吊車，采用碎石樁振沖設(shè)備的自制簡易車架，因此場地平整度要高一些，設(shè)備進(jìn)場前進(jìn)行場地平整，以便于車架在場地內(nèi)移動。

（3）井點(diǎn)安裝

①安裝程序：井點(diǎn)放線定位—安裝高位水泵—鑿孔安裝埋設(shè)井點(diǎn)管—布置安裝總管—井點(diǎn)管與總管連接—安裝抽水設(shè)備—試抽與檢查—正式投入降水程序。

②井點(diǎn)管埋設(shè)：根據(jù)建設(shè)單位提供測量控制點(diǎn)，測量放線確定井點(diǎn)位置，然后在井位先挖一個小土坑，深大約500mm，以便于沖擊孔時集水，埋管時灌砂，并用水溝將小坑與集水坑連接，以便于排泄多余水。用絞車將簡易井架移到井點(diǎn)位置，將套管水槍對準(zhǔn)井點(diǎn)位置，啟動高壓水泵，水壓控制在0.4～0.8MPa，在水槍高壓水射流沖擊下套管開始下沉，并不斷地提升與降落套管和水槍。一般含砂的黏土，按以往經(jīng)驗(yàn)，套管落距在1000mm之內(nèi)，在射水與套管沖切作用下，大約在10～15min，井點(diǎn)管可下沉10m左右，若遇到較厚的純黏土?xí)r，沉管時間要延長，此時可采取增加高壓水泵的壓力，以達(dá)到加速沉管的速度。沖擊孔的成孔直徑應(yīng)達(dá)到300～350mm，保證管壁與井點(diǎn)管之間有一定間隙，以便于填充砂石，沖孔深度應(yīng)比濾管設(shè)計(jì)安置深度深500mm以上，以防止沖擊套管提升拔出時部分土塌落，并使濾管底部存有足夠的砂石。

鑿子沖擊管上下移動時應(yīng)保持垂直，這樣才能使井點(diǎn)降水井壁保持垂直，若在鑿孔時遇到較大的石塊和磚塊，會出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象，此時成孔的直徑也應(yīng)盡量保持上下一致。

井孔沖擊成型后，應(yīng)拔出沖擊管，通過單滑輪，用繩索拉起井點(diǎn)管插入，井點(diǎn)管的上端應(yīng)用木塞塞住，以防砂石或其他雜物進(jìn)入，并在井點(diǎn)管與孔壁之間填灌砂石濾層。該砂石濾層的填充質(zhì)量直接影響輕型井點(diǎn)降水的效果，應(yīng)注意砂石必須采用粗砂，以防止堵塞濾管的網(wǎng)眼；濾管應(yīng)放置在井孔的中間，砂石濾層的厚度應(yīng)在60～100mm之間，以提高透水性，并防止土粒滲入濾管堵塞濾管的網(wǎng)眼。填砂厚度要均勻，速度要快，填砂中途不得中斷，以防孔壁塌土；濾砂層的填充高度，至少要超過濾管頂以上1000～1800mm，一般應(yīng)填至原地下水位線以上，以保證土層水流上下暢通；井點(diǎn)填砂完后，井口以下1.0～1.5m用黏土封口壓實(shí)，防止漏氣而降低降水效果。

③沖洗井管：將ф15～30mm的膠管插入井點(diǎn)管底部進(jìn)行注水清洗，直到流出清水為止。應(yīng)逐根進(jìn)行清洗，避免出現(xiàn)“死井”。

④管路安裝：首先沿井點(diǎn)管外側(cè)，鋪設(shè)集水干管，并用膠墊螺栓把干管連接起來，主干管連接水箱水泵，然后拔掉井點(diǎn)管上端的木塞，用膠管與主管連接好，再用10號鋼絲綁好，防止管路不嚴(yán)漏氣而降低整個管路的真空度。主管路的流水坡度按坡向泵房5‰的坡度，并用磚將主干管墊好，并做好冬季降水防凍保溫。

⑤檢查管路：檢查集水干管與井點(diǎn)管連接的膠管的各個接頭在試抽水時是否有響聲漏氣現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)這種情況應(yīng)重新連接或用油膩?zhàn)佣氯匦聰Q緊法蘭盤螺栓和膠管的鋼絲，直至不漏氣為止。在正式運(yùn)轉(zhuǎn)抽水之前必須進(jìn)行試抽，以檢查抽水設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，管路是否存在漏氣現(xiàn)象。在水泵進(jìn)水管上安裝一個真空表，在水泵的出水管上安裝一個壓力表。為了觀測降水深度是否達(dá)到施工組織設(shè)計(jì)所要求的降水深度，在基坑中心設(shè)置一個觀測井點(diǎn)，以便于通過觀測井點(diǎn)測量水位，并描繪出降水曲線。在試抽時，應(yīng)檢查整個管網(wǎng)的真空度，當(dāng)真空度達(dá)到550mmHg（73.33kPa）時，方可進(jìn)行正式投入抽水。

（4）抽水

輕型井點(diǎn)管網(wǎng)全部安裝完畢后進(jìn)行試抽。當(dāng)抽水設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)一切正常后，整個抽水管路無漏氣現(xiàn)象，可以投入正常抽水作業(yè)。開機(jī)一個星期后將形成地下降水漏斗，并趨向穩(wěn)定，土方工程可在降水10天后開工。

（5）注意事項(xiàng)

土方挖掘運(yùn)輸車道不設(shè)置井點(diǎn)，這并不影響整體降水效果。在正式開工前，由電工及時辦理用電手續(xù)，并做好備用電源，保證在抽水期間不停電。因?yàn)槌樗畱?yīng)連續(xù)進(jìn)行，特別是開始抽水階段，時停時抽，井點(diǎn)管的濾網(wǎng)易于阻塞，出水混濁。同時，由于中途長時間停止抽水，造成地下水位上升，會引起土方邊坡塌方等事故。

輕型井點(diǎn)降水應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行檢查，其出水規(guī)律應(yīng)“先大后小，先混后清”。若出現(xiàn)異常情況，應(yīng)及時進(jìn)行檢查。在抽水過程中，應(yīng)經(jīng)常檢查和調(diào)節(jié)離心泵的出水閥門以控制流水量，當(dāng)?shù)叵滤唤档剿蟮乃缓螅瑴p少出水閥門的出水量，盡量使抽吸與排水保持均勻，達(dá)到細(xì)水長流。真空度是輕型井點(diǎn)降水能否順利進(jìn)行降水的主要技術(shù)指數(shù)，現(xiàn)場設(shè)專人經(jīng)常觀測，若抽水過程中發(fā)現(xiàn)真空度不足，應(yīng)立即檢查整個抽水系統(tǒng)有無漏氣環(huán)節(jié)，并應(yīng)及時排除。

在抽水過程中，特別是開始抽水時，應(yīng)檢查有無井點(diǎn)管淤塞的死井，可通過管內(nèi)水流聲、管子表面是否潮濕等方法進(jìn)行檢查；如“死井”數(shù)量超過10％，則嚴(yán)重影響降水效果，應(yīng)及時采取措施，采用高壓水反沖洗處理。在打井點(diǎn)之前應(yīng)踏勘現(xiàn)場，若發(fā)現(xiàn)場內(nèi)表層有舊基礎(chǔ)、隱性墓地應(yīng)及早處理。

本工程場地黏土層較厚，沉管速度會較慢，當(dāng)超過常規(guī)沉管時間時，可采取增大水泵壓力，大約在1.0～1.4MPa，但不要超過1.5MPa。

主干管應(yīng)按本交底做好流水坡度，流向水泵方向。本工程土方開挖后期已到冬季，應(yīng)做好主干管保溫，防止受凍。

基坑周圍上部應(yīng)挖好排水溝，防止雨水流入基坑。

井點(diǎn)位置應(yīng)距坑邊2～2.5m，以防止井點(diǎn)設(shè)置影響邊坑土坡的穩(wěn)定性。水泵抽出的水應(yīng)按施工方案設(shè)置的明溝排出，離基坑越遠(yuǎn)越好，以防止地表水滲下回流，影響降水效果。

由于本工程場地內(nèi)的黏土層較厚，將影響降水效果。因?yàn)轲ね恋耐杆阅懿睿蠈铀灰诐B透下去，采取套管和水槍在井點(diǎn)軸線范圍之外打孔，用與埋設(shè)井點(diǎn)管相同的成孔作業(yè)方法，井內(nèi)填滿粗砂，形成2～3排砂樁，使地層中上下水貫通。在抽水過程中，由于下部抽水，上層水因重力作用和抽水產(chǎn)生的負(fù)壓，上層水系很容易漏下去，將水抽走。

由于地質(zhì)情況比較復(fù)雜，工程地質(zhì)報(bào)告與實(shí)際情況往往不符，應(yīng)因地制宜采取相應(yīng)措施，并向公司技術(shù)科通報(bào)。

2.2.2　噴射井點(diǎn)

工程上，當(dāng)坑（槽）開挖較深，降水深度大于6.0m時，單層輕型井點(diǎn)系統(tǒng)不能滿足要求時，可采用多層輕型井點(diǎn)系統(tǒng)。但是，多層輕型井點(diǎn)系統(tǒng)存在著設(shè)備多、施工復(fù)雜、工期長等缺點(diǎn)，此時，宜采用噴射井點(diǎn)降水。降水深度可達(dá)8～12m。在滲透系數(shù)為3～20m/d的砂土中應(yīng)用本法最為有效。滲透系數(shù)為0.1～3m/d的粉砂淤泥質(zhì)土中效果也較顯著。

根據(jù)工作介質(zhì)不同，噴射井點(diǎn)分為噴氣井點(diǎn)和噴水井點(diǎn)兩種，目前多采用噴水井點(diǎn)。

1.噴射井點(diǎn)設(shè)備

（1）噴射井點(diǎn)系統(tǒng)組成

噴射井點(diǎn)設(shè)備由噴射井管、高壓水泵及進(jìn)水排水管路組成，如圖2.18所示。噴射井管有內(nèi)管和外管，在內(nèi)管下端設(shè)有噴射器與濾管相連。高壓水（0.7～0.8MPa）經(jīng)外管與內(nèi)管之間的環(huán)形空間，并經(jīng)噴射器側(cè)孔流向噴嘴。由于噴嘴處截面突然縮小，壓力水經(jīng)噴嘴以很高的流速噴入混合室，使該室壓力下降，造成一定的真空度。此時，地下水被吸入混合室與高壓水匯合，流經(jīng)擴(kuò)管。由于截面擴(kuò)大，水流速度相應(yīng)減小，使水的壓力逐漸升高，沿內(nèi)管上升經(jīng)排水總管排出。高壓水泵宜采用流量為50～80m3/h的多級高壓水泵，每套約能帶動20～30根井管。

（2）噴射井點(diǎn)布置

噴射井點(diǎn)的平面布置，當(dāng)基坑寬小于10m時，井點(diǎn)可作單排布置，當(dāng)大于10m時，可作雙排布置；當(dāng)基坑面積較大時，宜采用環(huán)形布置。井點(diǎn)距一般采用1.5～3m。

噴射井點(diǎn)高程布置及管路布置方法和要求與輕型井點(diǎn)基本相同。

2.噴射井點(diǎn)的施工與使用

噴射井點(diǎn)的施工順序：安裝水泵及進(jìn)水管路；敷設(shè)進(jìn)水總管和回水總管，沉設(shè)井點(diǎn)管并灌填砂濾料，接通進(jìn)水總管后及時進(jìn)行單根井點(diǎn)試抽、檢驗(yàn)；全部井點(diǎn)管沉設(shè)完畢后，接通回水總管，全面試抽，檢查整個降水系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況及降水效果，然后讓工作水循環(huán)進(jìn)行正式工作。

噴射井點(diǎn)埋設(shè)時，宜用套管沖孔、加水及壓縮空氣排泥。當(dāng)套管內(nèi)含泥量小于5％時方可下井管及灌砂，然后再將套管拔起。下管時水泵應(yīng)先開始運(yùn)轉(zhuǎn)，以便每下好一根井管，立即與總管接通（不接回水管），之后及時進(jìn)行單根試抽排泥，并測定真空度，待井管出水變清后為止，地面測定真空度不宜小于93300Pa。全部井點(diǎn)管埋設(shè)完畢后，再接通回水總管，全面試抽，然后讓工作水循環(huán)，進(jìn)行正式工作。各套進(jìn)水總管均應(yīng)用閥門隔開，各套回水總管應(yīng)分開。開泵時，壓力要小于0.3MPa，以后再逐漸正常。抽水時若發(fā)現(xiàn)井管周圍有泛砂冒水現(xiàn)象，應(yīng)立即關(guān)閉井點(diǎn)管進(jìn)行檢修。工作水應(yīng)保持清潔，試抽兩天后應(yīng)更換清水，以減輕工作水對噴嘴及水泵葉輪等的磨損。

3.噴射井點(diǎn)的計(jì)算

噴射井點(diǎn)的涌水量計(jì)算及確定井點(diǎn)管數(shù)量與間距，抽水設(shè)備等均與輕型井點(diǎn)計(jì)算相同，水泵工作水需用壓力按下式計(jì)算：

P=P0/A　　　　　（2.18）

式中：P——水泵工作水壓力（m）；

P0——揚(yáng)水高度（m），即水箱至井管底部的總高度；

A——水高度與噴嘴前面工作水頭之比。

混合室直徑一般為14mm，噴嘴直徑為5～7mm。噴射井點(diǎn)出水量如表2.9所示。

2.2.3　電滲井點(diǎn)

在飽和黏土或含有大量黏土顆粒的沙性土中，土分子引力很大，滲透性較差。采用重力或真空作用的一般輕型井點(diǎn)排水，效果很差。此時，宜采用電滲井點(diǎn)降水。電滲井點(diǎn)適用滲透系數(shù)小于0.1m/d的土層中。

1.電滲井點(diǎn)的原理

電滲井點(diǎn)的基本原理就是根據(jù)膠體化學(xué)的雙電層理論，在含水的細(xì)土顆粒中，插入正負(fù)電極并通以直流電后，土顆粒即自負(fù)極向正極移動，水自正極向負(fù)極移動，這樣把井點(diǎn)沿坑槽外圍埋入含水層中，作為負(fù)極，導(dǎo)致弱滲水層中的黏滯水移向井點(diǎn)中，然后用抽水設(shè)備將水排除，以使地下水位下降。

2.電滲井點(diǎn)的布置

電滲井點(diǎn)布置如圖2.19所示。采用直流電源，電壓不宜大于60V。電流密度宜為0.5～1A/m；陽極采用DN50～DN75的鋼管或DN<25mm的鋼筋；負(fù)極采用井點(diǎn)本身。

正極和負(fù)極自成一列布置，一般正極布置在井點(diǎn)的內(nèi)側(cè)，與負(fù)極并列或交錯，正極埋設(shè)應(yīng)垂直，嚴(yán)禁與相鄰負(fù)極相碰。正極的埋設(shè)深度應(yīng)比井點(diǎn)深50cm，露出地面0.2～0.4m，并高出井點(diǎn)管頂端，正負(fù)極的數(shù)量宜相等，必要時正極數(shù)量可多于負(fù)極數(shù)量。正負(fù)極的間距，一般采用輕型井點(diǎn)時，為0.8～1.0m，采用噴射井點(diǎn)時，為1.2～1.5m。

正負(fù)極應(yīng)用電線或鋼筋連成電路，與電源相應(yīng)電極相接，形成閉合回路，導(dǎo)線上的電壓降不應(yīng)超過規(guī)定電壓的5％。因此，要求導(dǎo)線的截面較大，一般選用直徑6～10mm的鋼筋。

3.電滲井點(diǎn)的施工與使用

電滲井點(diǎn)施工與輕型井點(diǎn)相同。電滲井點(diǎn)安裝完畢后，為避免大量電流從表面通過，降低電滲效果，減少電耗，通電前應(yīng)將地面上的金屬或其他導(dǎo)電物處理干凈。電路系統(tǒng)中應(yīng)安裝電流表和電壓表，以便操作時觀察，電源必須設(shè)有接地線。

電滲井點(diǎn)運(yùn)行時，為減少電耗，應(yīng)采用間歇通電，即通電24h后，停電2～3h再通電；應(yīng)按時觀測電流、電壓、耗電量及觀測井水位變化等，并做好記錄。

2.2.4　管井井點(diǎn)

管井適用于中砂、粗砂、礫砂、礫石等滲透系數(shù)為1～200m/d，地下水豐富的土、砂層或輕型井點(diǎn)不易解決的地方。

管井井點(diǎn)系統(tǒng)由濾水井管、吸水管、水泵等組成，如圖2.20所示。管井井點(diǎn)排水量大，降水深，可以沿基坑或溝槽的一側(cè)或兩側(cè)作直線布置，也可沿基坑外圍四周呈環(huán)狀布設(shè)。井中心距基坑邊緣的距離：采用沖擊式鉆孔用泥漿護(hù)壁時為0.5～1m；采用套管法時不小于3m。管井埋設(shè)的深度與間距，根據(jù)降水面積、深度及水層的滲透系數(shù)等而定，最大埋深可達(dá)10m，間距10～50m。

井管的埋設(shè)可采用沖擊鉆或螺旋鉆，泥漿或套管護(hù)壁。鉆孔直徑應(yīng)比濾水井管大200mm以上。井管下沉前應(yīng)進(jìn)行清洗，并保持濾網(wǎng)的暢通，濾水井管放于孔中心，用圓木堵塞管口。壁與井管間用3～15mm礫石填充作過濾層，地面下0.5m以內(nèi)用黏土填充夯實(shí)，高度不小于2m。

管井井點(diǎn)抽水過程中應(yīng)經(jīng)常對抽水機(jī)械的電動機(jī)、傳動軸、電流、電壓等進(jìn)行檢查，對管井內(nèi)水位下降和流量進(jìn)行觀測和記錄。管井使用完畢，采用人工拔桿，用鋼絲繩導(dǎo)鏈將管口套緊慢慢拔出，洗凈后供再次使用，所留孔洞用砂礫回填夯實(shí)。

2.2.5　深井井點(diǎn)

當(dāng)土的滲透系數(shù)大于20～200m/d，地下水有比較豐富的土層或沙層，要求地下水位降深較大時，宜采用深井井點(diǎn)，其構(gòu)造如圖2.21所示。

1.深井井點(diǎn)系統(tǒng)的主要設(shè)備

（1）井管及濾水管

井管部分由DN200鋼管、混凝土管或塑料管等制成；濾水管可用鋼筋焊接骨架，外纏鍍鋅鋼絲并包孔眼為1～2mm的濾網(wǎng)，長2～3m。

（2）吸水管

用直徑50～100mm的膠皮管或鋼管制成，其底部裝有底閥，吸水管進(jìn)口應(yīng)低于管井內(nèi)最低水位。

（3）水泵

一般多采用深井泵，每個管井設(shè)一臺，若因水泵吸水真空高度的限制，也可選用潛水泵。

2.管井布置及埋設(shè)

管井一般沿基坑（槽）外圍每隔一定距離設(shè)置一個，其間距為10～50m，管井中心距基坑（槽）上口邊緣的距離，依據(jù)鉆孔方法而定。

管井的埋深應(yīng)根據(jù)降水面積和降水深度以及含水層滲透系數(shù)而定。

管井的埋設(shè)可采用回轉(zhuǎn)鉆成孔，亦可用沖擊鉆成孔。鉆孔直徑應(yīng)比濾水管大200mm以上。井管放于孔中心，井壁與土壁間用3～15mm礫石填充濾層，地面以下0.5m內(nèi)用黏土密封。

3.水泵設(shè)置

水泵的設(shè)置標(biāo)高應(yīng)根據(jù)降水深度和水泵最大吸水真空高度而定，若高度不夠，可設(shè)在基坑內(nèi)。

計(jì)劃單

決策單

實(shí)施單

作業(yè)單

技術(shù)（質(zhì)量）交底記錄

檢查單

評價單