井點降水法,就是預(yù)先將帶有濾管的降水管布設(shè)在基坑周圍,在基坑開挖前和開過程中用抽水設(shè)備從中抽水,使地下水位降低到基坑底面以下,防止流砂或管涌的發(fā)生,實現(xiàn)土方開挖的干作業(yè)。

井點降水法有:輕型井點、噴射井點、電滲井點、管井井點、深井井點等。

井點降水方法和設(shè)備選擇,可根據(jù)土層的滲透系數(shù)、要求降水深度及工程特點,作技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。各類井點降水法的適用范圍可參考表4-2 。

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上述各類井點降水法中,以輕型井點降水法應(yīng)用最為廣泛,下面著重敘述。

(1) 輕型井點降水法工作概況。見圖4 -1 。

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(2) 輕型井點設(shè)備。主要包括:井管 (下段為濾管)、集水總管、水泵和動力設(shè)備等。

①井管。井管長6m ,濾管長1.0 ~1.2m ,井管與濾管用螺絲套頭連接。濾管構(gòu)造見圖4 -2 。濾管的骨架鋼管為外徑38m m 或51m m 的無縫鋼管,管面上鉆有φ12m m 的星棋狀排列的濾孔,濾孔面積為濾管面積的20 %~25 %。骨架管外面包有兩層孔徑不同的濾網(wǎng)。在骨架管與濾網(wǎng)之間用梯形鉛絲隔開,梯形鉛絲沿骨架管繞成螺旋形。濾網(wǎng)外面再繞一層粗鐵絲保護(hù)網(wǎng),濾管下端為一鑄鐵塞頭。

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②集水總管。集水總管為內(nèi)徑127m m 的無縫鋼管,每段長4m ,總管上裝有與井管聯(lián)結(jié)的短接頭,間距0.8m 或1.2m ,總管與井管以90°彎頭相連接。

③輕型井點系統(tǒng)的主機(jī)。由真空泵、離心水泵和集水箱等組成。主機(jī)系統(tǒng)示意圖見圖4 -3 。主機(jī)工作概況為:開動真空泵19 ,使集水箱10 抽成一定的真空度,在真空吸力作用下,地下水經(jīng)濾管1 、井管2 吸上經(jīng)彎管和閥門進(jìn)入集水總管5 ,由此再經(jīng)過濾室8 再過濾后進(jìn)入集水箱10 ,集水箱內(nèi)有一浮筒11 ,可沿中間導(dǎo)桿升降,進(jìn)入集水箱的水多時,浮筒上升,開動離心泵24 將集水箱內(nèi)的水排出。為保證真空泵干式工作,在真空泵19 與進(jìn)水管14 之間裝有分水室16 。為了對真空泵進(jìn)行冷卻,專設(shè)一冷卻循環(huán)水泵23 。

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一個真空泵的負(fù)荷長度 (即集水總管長度) 約為100 ~120m 。表4-3 為一套輕型井點降水系統(tǒng)設(shè)備的技術(shù)性能。

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(3) 輕型井點系統(tǒng)的布置方式:

①井點系統(tǒng)的平面布置。取決于基坑的平面形狀和要求降低水位的深度,應(yīng)盡可能將施工的建筑物基坑的主要部分包圍在井點系統(tǒng)以內(nèi)。開挖長而窄的溝槽可按線狀布置井點,如寬度小于6m 、降水深度不大于5m ,可采用單排線狀井點,布置在地下水流的上游側(cè),兩端各延伸一個槽寬,見圖4 -4 。

面積較大的基坑宜用環(huán)狀井點布置,或一端開口 (留出進(jìn)出基坑道路) 的 U 形井點布置,環(huán)狀井點的四角部分應(yīng)適當(dāng)加密。見圖4 -5 。

井管距離基坑壁應(yīng)大于0.8m ,防止局部漏氣,破壞真空。井管間距一般為0.8 ~1.6m 。

②井點系統(tǒng)的高程布置。井管 (不包括濾管) 的埋設(shè)深度 H 按下式計算 (圖4-5b):

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式中 

H 1 ———井管埋設(shè)面至基坑底的距離,m ;

h ———降低后的地下水位至基坑底的距離,m ,一般為0.5 ~1.0m ;

i———地下水降落坡度,環(huán)狀井點取1/10 ,單排線狀井點取1/5 ;

L ———井管至基坑中心的水平距離,m 。

確定井管埋設(shè)深度時,還要考慮井管一般宜露出地面0.2m 。為充分利用抽吸能力,總管標(biāo)高宜接近原地下水位。水泵軸心標(biāo)高宜與總管齊平。各段總管和濾管宜在同一水平面上。

(4) 涌水量計算。井點系統(tǒng)涌水量 (需抽排的地下水量) 計算是以水井理論為依據(jù)的。水井位于兩不透水層之間的承壓含水層內(nèi)的,稱為承壓井;水井位于無壓潛水層的,稱為無壓井。根據(jù)井底是否到達(dá)不透水層,又可分為完整井或不完整井。四種不同類型并 (見圖4 -6) 各有不同的涌水量計算公式。

①無壓完整井井點系統(tǒng)涌水量計算:

A.單井涌水量:

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式中 

Q ———單井涌水量,m3 /d ;

K ———滲透系數(shù),m/d ;

H ———含水層厚度,m ;

R ———抽水影響半徑,m ;

S ———水位降低值,m ;

r———井點的半徑,m 。

抽水影響半徑R ,可在現(xiàn)場抽水試驗確定,也可按下式估算:

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B.環(huán)形井點系統(tǒng)涌水量:

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式中 X 0 ———基坑的假想半徑,m 。對于矩形基坑,當(dāng)長寬比小于5 時,可將其化成一個假想半徑為X 0 的圓形井:

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式中 A ———基坑井點管所包圍的面積,m2。其它符號同上。

②無壓非完整井井點系統(tǒng)涌水量計算。為簡化起見,一般仍用無壓完整井的計算公式,但式中的H 換成有效帶深度H0 (圖4-6b),環(huán)形井點系統(tǒng)無壓非完整井涌水量計算公式為:

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H0值按表4 -4 查出。

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考慮地下潛水從側(cè)面和底面同時滲入,則式 (4 -8) 可修正為:

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③承壓完整井井點系統(tǒng)的涌水量:

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式中符號見圖3 -15 (c)。

④承壓非完整井井點系統(tǒng)的涌水量:

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式中符號見圖3 -15 (d)

(5) 確定井點管理的數(shù)量與間距。井點管需要根數(shù)n :

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式中 

n ———井點管根數(shù);

Q ———井點系統(tǒng)水量,m3/d ;

1.1 ———考慮井點管堵塞因素的備用系數(shù);

q ———單根井點管的出水量,m3/d 。按下式計算

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式中 

d ———濾管的直徑,m ;

l———濾管的長度,m ;

K ———滲透系數(shù),m/d

井點管的間距D :

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式中 

D ———井點管的平均間距,m ;

L 、B ———距形井點系統(tǒng)的長度、寬度、m 。

求出的D 值應(yīng)>15d ,并應(yīng)符合總管接頭的間距 (如:0.8 、1.2 、1.6m 等)。

(6) 輕型井點系統(tǒng)的埋設(shè)、安裝和使用。輕型井點系統(tǒng)的安裝和程序為:按布置方案先排放總管,再埋設(shè)井點管,用變聯(lián)管將井點管與總管聯(lián)接,最后安裝抽水設(shè)備、試抽。井點管的埋設(shè),一般使用沖水管沖孔,先將高壓水泵的射水高壓膠管連接在沖孔管,沖孔管可由滑車組懸掛在人字架上,利用0.6 ~0.8MPa 高壓水經(jīng)由沖孔管頭部的三個噴水小孔以急速的射水沖刷土壤,同時將沖孔管作上下、左右轉(zhuǎn)動,沖孔管邊沖邊下沉,在土中形成一個孔洞?锥幢仨汅w質(zhì)垂直,孔徑一般不小于300mm ,孔徑要上下一致,并及時在井點管與孔壁之間填灌砂濾層,至此人字架可搬至下一個沖孔位置。井點管的埋設(shè)和砂濾層的填灌,是保證輕型井點系統(tǒng)順利抽水,達(dá)到降水目的關(guān)鍵。砂濾層宜選用級配良好、潔凈粗砂,以免堵塞濾管的網(wǎng)眼。砂濾層灌好后,距地面0.5 ~1.0m深度內(nèi),再粘土搗實封堵,防止漏氣。井點管埋設(shè)完畢,可接通總管和抽水系統(tǒng)試行抽水,檢查有無漏水、漏氣現(xiàn)象,出水是否正常。

使用輕型井點系統(tǒng),應(yīng)保證連續(xù)抽水。時抽時停,濾網(wǎng)易于堵塞;中途停抽,地下水位回升,可能引起邊坡坍方等事故。正常出水規(guī)律是 “先大后小、先渾后清”。

真空泵的真空度是判斷井點系統(tǒng)運(yùn)行是否良好的尺度,必須經(jīng)常觀測,造成真空度不足的原因,通常是由于管路系統(tǒng)連接存在漏氣,應(yīng)及時檢查并采取措施。

井點管淤塞,一般可從聽管內(nèi)水流聲響,手扶管壁感到振動,夏、冬季手摸管子有夏冷、冬暖的感覺等簡便方法檢查。如發(fā)現(xiàn)淤塞井點管較多,嚴(yán)重影響降水效果時,應(yīng)逐根用高壓水沖洗,或拔出重新埋設(shè)。

并點系統(tǒng)降水時,尚應(yīng)對鄰近現(xiàn)有建筑物進(jìn)行沉降觀測,如發(fā)現(xiàn)過大沉陷,應(yīng)及時采取防護(hù)措施。