當基地面標高處于地下水位以下時，則必須采取人工降水措施，降水的方法有集水井降水法和井點降水法。

今天就為大家講講集水井降水法。

（1）集水井的工作原理

集水井降水也稱基坑排水，是指在基坑開挖過程中，在基坑底設置集水井，并在基坑底四周或中央開挖排水溝，使水流入集水井內(nèi)，然后用水泵抽走的一種施工方法（圖1.2.4）。

特點為設備簡單，管理維護方便，主要適應于土質(zhì)情況較好，地下水不很旺的情況。

圖1.2.4-a 集水井降水立面圖

1-排水溝；2-集水井；3-反濾層；4-進水口；5-撐杠；6-豎撐板；7-撐板

圖1.2.4-b 集水井降水剖面圖

1-水泵；2-排水溝；3-集水井；4-排水管；5-降落曲線；6-水流曲線

（2）集水井及排水溝的設置

集水井應設置在基礎范圍以外，地下水走向的上游。根據(jù)地下水量大小、基坑平面形狀及水泵能力，集水井每隔20～40m設置一個。直徑和寬度0.6～0.8m；深度低于挖土面0.7～1m；集水井底低于基坑底1～2m；井底鋪碎石濾水層，坑壁加固以免泥砂流失。

排水溝底寬應不少于0.3m。溝底設有0.2%-0.5%的縱坡，使水流不致堵塞。在開挖階段，排水溝深度應始終保持比挖土面低0.4-0.5m。在基礎施工階段，排水溝應距離基礎有足夠遠的距離且適當保護，并保證排水暢通。

（3）降水設備的選用

集水降水法是用水泵從集水井中排水，常用的水泵有潛水泵（圖1.2.5）、離心式水泵（圖1.2.6）和泥漿泵（圖1.2.7）。

圖1.2.5 潛水泵

圖1.2.6 離心式水泵

圖1.2.7 泥漿泵

（4）流砂以及防治

1）動水壓力

靜水中有靜水壓力，動水中有動水壓力。在地下水流同樣也有壓力，它在地下水動力學中稱為“滲透壓力”。當坑底和地下水面存在水頭差，水在滲流過程中受到土粒的阻力（T），而水則對土粒產(chǎn)生一種反力（Gd），這種反力叫動水壓力。動水壓力Gd的大小與水力坡度成正比，如圖1.2.8所示：

圖1.2.8 動水壓力原理圖

（a）水在土中滲流的力學現(xiàn)象； （b）動水壓力對地基土的影響

1、2－土顆粒

由上式可以看出，動水壓力GD與水力坡度 I 成正比，水位差越大，動水壓力越大，而滲透路程越長，動水壓力越小。

2）流砂現(xiàn)象

產(chǎn)生流砂現(xiàn)象主要是由于地下水的水力坡度大，即動水壓力大，而且動水壓力的方向（與水流方向一致）與土的重力方向相反。因此，土不僅受到水的浮力，而且受到動水壓力的作用，有向上舉的趨勢，如圖1.2.8所示。

當動水壓力等于或大于土的浸水密度時，土顆粒處于懸浮狀態(tài)，并隨地下水一起涌入基坑，即發(fā)生流砂現(xiàn)象。即：

流砂宜發(fā)生在細砂、粉砂、亞砂土中。在粗大砂礫中，因孔隙大，水在其間流過時阻力小，動水壓力也小，不易出現(xiàn)流砂。

3） 流砂的防治：

發(fā)生流砂的重要條件是動水壓力的大小和方向。防止流砂的途徑：減小或平衡動水壓力；設法使動水壓力的方向向下；增加滲流路線和截斷地下水流。防止流砂的主要措施：

①在枯水期施工 ，減少動水壓力；

②拋大石塊， 以平衡動水壓力；

③打板樁，增加水流途徑，減少動水壓力；

④水下挖土 ，平衡或減少動水壓力；

⑤井點降低地下水位，使動水壓力向下；

⑥攪拌樁或地下連續(xù)墻，截水，支承土水壓力；

⑦采用凍結(jié)法施工工藝[1] 。

4）管涌冒沙

此外當基坑坑底位于不透水層內(nèi)，而其下面為承壓水的透水層，基坑不透水層的覆蓋厚度的重量小于承壓水的頂托力時，基坑底部便可能發(fā)生管涌現(xiàn)象(圖1.2.9)，即：

圖1.2.9 管涌冒砂

1－不透水層；2－透水層；3－壓力水位線；4－承壓水的頂托力

式中：

H--壓力水頭（m）

h--坑底不透水層厚度（m）

rw--水的重力密度（1000kg/m3）

r--土的重力密度（kg/m3）