擋土結結構與與基坑坑工程程木林隆隆博博士士巖土大大樓820室65982005mulinlong@第十講講基基坑降降水設設計與與施工工概述集水明明排設設計與與施工工導滲法法疏干降降水承壓水水降水水基坑降降水井井施工工概述降排水水的作作用(1)防止基基坑底底面與與坡面面滲水水，保保證坑坑底干干燥，，便于于施工工。(2)增加邊邊坡和和坑底底的穩穩定性性，防防止邊邊坡或或坑底底的土土層顆顆粒流流失，，防止止流砂砂產生生。(3)減少被被開挖挖土體體含水水量，，便于于機械械挖土土、土土方外外運、、坑內內施工工作業業。(4)有效提提高土土體的的抗剪剪強度度與基基坑穩穩定性性。對對于放放坡開開挖而而言，，可提提高邊邊坡穩穩定性性。對對于支支護開開挖，，可增增加被被動區區土抗抗力，，減少少主動動區土土體側側壓力力，從從而提提高支支護體體系的的穩定定性和和強度度保證證，減減少支支護體體系的的變形形。(5)減少承承壓水水頭對對基坑坑底板板的頂頂托力力，防防止坑坑底突突涌。。概述降排水水的常常用方方法常用降排水方法和適用條件適用范圍降水方法降水深度(m)滲透系數(cm/s)適用地層集水明排<51x10-7~2x10-4含薄層粉砂的粉質黏土，粘質粉土，砂質粉土，粉細砂輕型井點<6多級輕型井點6~10噴射井點8~20砂(礫)滲井按下臥導水層性質確定>5x10-7電滲井點根據選定的井點確定<1x10-7黏土，淤泥質黏土，粉質黏土管井（深井）>6>1x10-6含薄層粉砂的粉質黏土，砂質粉土，各類砂土，砂礫，卵石集水明明排設設計與與施工工適用范范圍(1)地下水水類型型一般般為上上層滯滯水，，含水水土層層滲透透能力力較弱弱；(2)一般為為淺基基坑，，降水水深度度不大大，基基坑或或涵洞洞地下下水位位超出出基礎礎底板板或洞洞底標標高不不大于于2.0m；(3)排水場場區附附近沒沒有地地表水水體直直接補補給；；(4)含水層層土質質密實實，坑坑壁穩穩定（（細粒粒土邊邊坡不不易被被沖刷刷而塌塌方）），不不會產產生流流砂、、管涌涌等不不良影影響的的地基基土，，否則則應采采取支支護和和防潛潛蝕措措施。。集水明明排設設計與與施工工措施(1)基坑外外側設設置由由集水水井和和排水水溝組組成的的地表表排水水系統統，避避免坑坑外地地表明明水流流入基基坑內內。排排水溝溝宜布布置在在基坑坑邊凈凈距0.5m以外，，有止止水帷帷幕時時，基基坑邊邊從止止水帷帷幕外外邊緣緣起計計算；；無止止水帷帷幕時時，基基坑邊邊從坡坡頂邊邊緣起起計算算。(2)多級放放坡開開挖時時，可可在分分級平平臺上上設置置排水水溝。。(3)基坑內內宜設設置排排水溝溝、集集水井井和盲盲溝等等，以以疏導導基坑坑內明明水。。集水水井中中的水水應采采用抽抽水設設備抽抽至地地面。。盲溝溝中宜宜回填填級配配礫石石作為為濾水水層。。導滲法法適用范范圍(1)地下水水類型型一般般為上上層滯滯水，，含水水土層層滲透透能力力較弱弱；(2)一般為為淺基基坑，，降水水深度度不大大，基基坑或或涵洞洞地下下水位位超出出基礎礎底板板或洞洞底標標高不不大于于2.0m；(3)排水場場區附附近沒沒有地地表水水體直直接補補給；；(4)含水層層土質質密實實，坑坑壁穩穩定（（細粒粒土邊邊坡不不易被被沖刷刷而塌塌方）），不不會產產生流流砂、、管涌涌等不不良影影響的的地基基土，，否則則應采采取支支護和和防潛潛蝕措措施。。導滲法法設施與與布置置導滲設設施一一般包包括鉆孔、砂（礫礫）滲滲井、管井等，統統稱為為導滲滲井。。導滲法法導滲設設計計計算Q為導滲滲井群群的總總流量量(m3/d)；q為導滲滲井的的流量量(m3/d)；n為導滲滲井總總數；；k’為導滲滲井的的垂向向滲透透系數數(m/d)；F為導滲滲井的的水平平截面面積(m2)；I為滲透坡坡降，對對于均質質填料，，I=1.0。疏干降水水目的有效降低低開挖深深度范圍圍內的地地下水位位標高之之外，還還必須有有效降低低被開挖挖土體的的含水量量，達到到提高邊邊坡穩定定性、增增加坑內內土體的的固結強強度、便便于機械械挖土以以及提供供坑內干干作業施施工條件件等諸多多目的對象一般包括括基坑開開挖深度度范圍內內上層滯滯水、潛潛水類型疏干降水水降水方法法一般包括括輕型井井點(含多級輕輕型井點點)降水、噴噴射井點點降水、、電滲井井點降水水、管井井降水(管材可采采用鋼管管、混凝凝土管、、PVC硬管等)、真空管管井降水水等方法法。控制與檢檢驗疏干降水水效果可可從兩個個方面檢檢驗：一、觀測測坑內地地下水位位是否已已達到設設計或施施工要求求的埋深深；二、通過過觀測疏疏干降水水的總排排水量或或其它測測試手段段，判別別被開挖挖土體含含水量是是否已下下降到有有效范圍圍內。疏干降水水設計方法法1.基坑涌水水量估算算Q=μAsQ為基坑涌涌水量(疏干降水水排水總總量，m3)；μ為疏干含含水層的的給水度度；A為基坑開開挖面積積(m2)；s為基坑開開挖至設設計深度度時的疏疏干含水水層中平平均水位位降深(m)。封閉型疏疏干降水水半封閉型型或敞開開型疏干干降水r0為假想半半徑，與與基坑形形狀及開開挖面積積有關；；l為基坑長長度(m)；b為基坑寬寬度(m)；ξ為基坑形形狀修正正系數疏干降水水優點：采采用輕型型井點降降水其井井點間距距小，能能有效地地攔截地地下水流流入基坑坑內，盡盡可能地地減少殘殘留滯水水層厚度度，對保保持邊坡坡和樁間間土的穩穩定較有有利，因因此降水水效果較較好。缺點是：：占用場場地大、、設備多多、投資資大，特特別是對對于狹窄窄建筑場場地的深深基坑工工程，其其占地和和費用一一般使建建設單位位和施工工單位難難以接受受，在較較長時間間的降水水過程中中，對供供電、抽抽水設備備的要求求高，維維護管理理復雜等等。輕型井點點降水—優缺點疏干降水水設計方法法輕型井點點降水為為例輕型井點點設備輕型井點點設備主主要由井井點管(包括過濾濾器)、集水總總管、抽抽水泵、、真空泵泵等組成成。a.井點管：：一般采采用直徑徑為38-50mm的鋼管制制作，長長度為5.0-9.0m，整根或或分節組組成。b.過濾器：：采用與與井點管管相同規規格的鋼鋼管制作作，一般般長度為為0.8-1.5m。c.集水總管管：采用用內徑為為100-127mm的鋼管制制作，長長度為50.0-80.0m，分節組組成，每每節長度度為4.0-6.0m。每個集集水總管管與40-60個井點管管采用軟軟管連接接。d.抽水設備備：主要要由真空空泵(或射流泵泵)、離心泵泵和集水水箱組成成1-過濾器；；2-外管；3-集水總管；4-濾網；5-過濾室；6-集水箱；7-浮筒；8-分水室；9-真空泵；10-電動機；11-冷卻水箱；12-冷卻循環水泵；13-離心泵；；14-真空計疏干降水水設計方法法2.井管最大大允許出出水量qmax為單根井井點管的的允許最最大出水水量(m3/d)；rw為濾水管管的半徑徑(m)；L為濾水管管的長度度(m)；k為疏干層層的滲透透系數(m/d)。3.井管數目目4.井管長度度D為地面以以上的井井點管長長度(m)；hw為初始地地下水位位埋深(m)；lw為濾水管管長度(m)；rq為井點管管排距。。單排井井點α=4；雙排或或環形井井點α=10輕型井點點降水為為例承壓水降降水目的防止坑內內突涌降水方案案1.坑內減壓壓降水——適用條件件a.隔水帷幕幕部分插插入減壓壓降水承承壓含水水層中，，隔水帷帷幕進入入承壓含含水層頂頂板以下下的長度度L不小于承承壓含水水層厚度度的1/2，或不小小于10.0m隔水帷幕幕對基坑坑內外承承壓水滲滲流具有有明顯的的阻隔效效應；b.隔水帷幕幕進入承承壓含水水層，并并進入承承壓含水水層底板板以下的的半隔水水層或弱弱透水層層中，隔隔水帷幕幕已完全全阻斷了了基坑內內外承壓壓含水層層之間的的水力聯聯系。（a）坑內承壓含水半封閉（（b）懸掛式止水帷幕（（c）坑內承壓含水層全封閉承壓水降降水降水方案案2.坑外減壓壓降水——適用條件件a.當隔水帷帷幕未進進入下部部降水目目的承壓壓含水層層中；b.隔水帷幕幕進入降降水目的的承壓含含水層頂頂板以下下的長度度L遠小于承承壓含水水層厚度度，且不不超過5.0m。（a)坑內外承壓含水層全連通（（b））坑內外承壓含水層幾乎全連通承壓水降水降水方案3.坑內-坑外聯合減壓壓降水——適用條件當現場客觀條條件不能完全全滿足前述關關于坑內減壓壓降水或坑外外減壓降水的的選用條件時時，可綜合考考慮現場施工工條件、水文文地質條件、、隔水帷幕特特征以及基坑坑周圍環境特特征與保護要要求等，選用用合理的坑內內-坑外聯合減壓壓方案運行控制承壓水降水運運行控制應滿滿足兩個基本本要求：其一，通過承承壓水降水運運行，應能保保證將承壓水水位控制在安安全埋深以下下；其二，從保護護基坑周邊環環境的角度考考慮，在承壓壓水位降深滿滿足基坑穩定定性要求的前前提下，應避避免過量抽水水、水位降深深過大。承壓水降水設計與計算1.基坑內安全承承壓水位埋深深基坑內的安全全承壓水位埋埋深必須同時時滿足基坑底底部抗滲穩定定與抗突涌穩穩定性要求D為坑內安全承承壓水位埋深深(m)；H0為承壓含水層層頂板埋深的的最小值(m)；h為基坑開挖面面深度(m)；Hd為基坑開挖深深度(m)；fw為承壓水分項項安全系數，，取值為1.05~1.2；γs為坑底至承壓壓含水層頂板板之間的土的的天然重度的的層厚加權平平均值(kN/m3)；γw為地下水重度度。承壓水降水設計與計算2.單井最大允許許涌水量Q為單井涌水量量(m3/d)；l為過濾管長度度(m)；rw為過濾管半徑徑(m)3.滲流解析法設設計計算n為管井總數(口)；x1x2???xn為計算點到各各管井中心距距離(m)基坑降水井施施工輕型井點施工工1.井點成孔施工工(1)水沖法成孔施施工：利用高高壓水流沖開開泥土，沖孔孔管依靠自重重下沉。砂性性土中沖孔所所需水流壓力力為0.4～0.5MPa，粘性土中沖沖孔所需水流流壓力為0.6～0.7MPa。(2)鉆孔法成孔施施工：適用于于堅硬地層或或井點緊靠建建筑物，一般般可采用長螺螺旋鉆機進行行成孔施工。。(3)成孔孔徑一般般為300mm，不宜小于250mm。成孔深度宜宜比濾水管底底端埋深大0.5m左右。2.井點管埋設(1)水沖法成孔達達到設計深度度后，應盡快快減低水壓、、拔出沖孔管管，向孔內沉沉入井點管并并在井點管外外壁與孔壁之之間快速回填填濾料（粗砂砂、礫砂）。。(2)鉆孔法成孔達達到設計深度度后，向孔內內沉入井點管管，在井點管管外壁與孔壁壁之間回填濾濾料（粗砂、、礫砂）。(3)回填濾料施工工完成后，在在距地表約1m深度內，采用用粘土封口搗搗實以防止漏漏氣。(4)井點管埋設完完畢后，采用用彎聯管(通常為塑料軟軟管)分別將井點管管連接到集水水總管上。基坑降水井施施工基坑寬<6m，降水深度不不超過6m時，一般可用用單排井點。。基坑兩端部宜宜將井點間距距加密以利降降水。輕型井點布置置條件可能時單單排井點可采采在基坑端部部延伸10~15m，而不加密井井點間距(對長距離分段段施工更應充充分利用延伸伸井點)。基坑降水井施施工輕型井點布置置單排井點亦可可布置成端部部彎轉的形式式。對端部有有上游來水更更為適用。基坑降水井施施工輕型井點布置置對寬度>6m的基坑，則宜宜采用雙排井井點降水。對對滲透性較大大的土層，坑坑寬不大于6m，也宜采用雙雙排布置。基坑降水井施施工輕型井點布置置寬的基坑可采采用U形布置，但應應將兩側井點點延長，延長長部分一般為為B/2。基坑降水井施施工輕型井點布置置對寬度不大于于40m的大型基坑宜宜采用環形井井點：總管中中間應安置一一閘閥或將其其斷開，使集集水總管內水水流分向流入入泵浦設備，，避免紊流；；在四角附近