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关于降水的一些总结

发布于：2022-10-12 14:35:12 来自：道路桥梁/道路工程 [复制转发]

最近接触的几个工程都是地下水位很浅，隧道开挖均需要考虑基坑降水的问题，便自学了一下降水的设计规范。现在做一下总结和聊聊心得体会与大家分享。

一、基坑降水的目的与意义

1.保证地下结构的安全施工（干槽作业）

2.防止工程事故：流砂、管涌、坑底失稳

3.提高土体边坡的稳定性

4.减少板桩和支撑的压力

5.改善基坑和填土的岩土特性

6工程降水不当会引起工程事故，因此深基坑要做降水专项设计。

二、地下水的不良地质作用

1. 流砂

流砂是土体的一种现象，通常细颗粒、颗粒均匀、松散、饱和的非粘性土容易发生这个现象。当基坑开挖到地下水位以下时，土的松散颗粒被地下水饱和后，在渗透力即水头差的作用下，产生悬浮后进入流动状态，随地下水涌入基坑，这种现象称为流砂现象。此时，基底土完全丧失承载能力，施工条件恶化，严重时会造成边坡塌方，甚至危及邻近建筑物。

2. 侵蚀

地下水的流动状态分为两类，一是水量较大、流速较快的地下暗河，动水作用下，土粒受到冲刷、冲走，导致土体结构破坏；二是地下岩土层中缓慢渗透的地下水，因为它们水量较小，流速较慢，所以机械冲击力较小，其侵蚀作用主要以化学溶蚀为主。水的溶解作用导致土颗粒之间胶结作用的破坏，结合力减弱。

3. 管涌

指疏松的砂土层时，地基土在具有一定渗透速度（水力坡度）的水流作用，其细小颗粒被冲走，土中孔隙逐渐增大，形成细管状渗流通道，从而掏空地基或坝体，使之变形、失稳，此现象为管涌。

4. 基坑突涌

当基坑开挖，基底有承压水，承压水顶板厚度小时，水头压力能顶穿基坑底板的现象，称为基坑突涌。基底被顶裂，出现网状或树枝状裂缝，地下水涌入，带出下部土颗粒。基底发生流砂现象，边坡失稳，地基悬浮流动。基底发生类似于“沸腾”的喷水现象，使基坑积水，地基土被扰动。

三、降水方法

地下水降水方法有：明排法、井点法（轻型井点、喷射井点、电渗井点）、引渗法、管井法、大口井法、辐射井法。

1.明排法：

（1）适用条件

1）不易产生流砂、流土、管涌和塌陷等现象的粘性土、砂土和碎石土

2）基坑地下水位超过基础底板标高不大于2.0m

3）渗透系数小于0.5m/d，降水深度小于2.0m

4）单独使用或联合使用

（2）排水沟和集水井的设置

1）布置在距拟建建筑物基础边净距0.4m以外，排水沟离开坡脚不小于0.3m，在基坑四角或每隔30～40m设置1个集水井（坑）

2）排水沟底面应比挖土面低0.3～0.4m，集水井（坑）比沟底低0.5m

3）沟、井截面根据排量确定：

4）基础较深或地下水位较高时，应分层明排或导排法

2.轻型井点降水

（1）井点设置

沿基坑周围布置，布置形式有线状或封闭状（如下图所示），距边坡线不小于0.7~1.2m，井点间距0.8～2.40m。

（2）适用范围

轻型井点降水一般适用于粉、细砂，粉土，粘质粉土和粉质粘土等渗透系数较小（0.1~20m/d）的弱含水层中降水，降水深度单层不大于6m，双层不大于12m。

（3）主要设备

集水管：直径100 ～127mm，分节连接，长度5 m，法兰盘连接，每隔0.8 ～1.6m设一连接井点管的接头。

抽水设备有真空泵和射流泵。

3.喷射井点降水

（1）原理图：

（2）适用条件

土层渗透系数K=0.1～20m/d ；降水深度大于6m，最大可达20m

（3）井点布置

基本同轻型井点，井距1.5～3m 。成孔直径400～600mm 。

4.电渗井点降水

（1）原理图：

（2）适用条件

饱和粘土，特别是淤泥、淤泥质粘土；渗透系数K小于0.1m/d的土层；配合轻型井点和喷射井点布置。

（3）井点布置

同轻型井点和喷射井点。极距:轻型井点0.8~1.0m；喷射井点1.2~1.5m。

5.管井降水法

（1）管井构造详图

管井井点由两部分组成，一是井壁管，一是滤水管。井壁管可用直径200～350mm的铸铁管、无砂混凝土管、塑料管。滤水管可用钢筋焊接骨架，外包滤网（孔眼为1～2mm），长2～3m（如图），也可用铸铁管打孔，外缠镀锌铅丝。

降水井宜在基坑外缘采用封闭式布置，井间距应大于15倍井管直径，在地下水补给方向应适当加密；当基坑面积较大、开挖较深时，也可在基坑内设置降水井。

降水井的深度应根据设计降水深度、含水层的埋藏分布和降水井的出水能力确定。设计降水深度在基坑范围内不宜小于基坑底面以下0.5m。

（2）适用范围

井点不易解决的含水层颗粒较粗的粗砂或卵石层。管井渗透系数大、水量大，降深8 ~ 20m，潜水或承压水都适合。含水层厚度大于5m ；基岩裂隙和溶洞含水层，厚度可小于5m ；渗透系数大于10m/d 的土层。

（3）布置原则

基坑开挖上口线1.0m外，设置观测井，井径600 ~ 800mm，井管外径400 ~ 600mm 。抽水设备为潜水泵。

（4）管井分类如下图

四、降水实例

雄安某工程地下潜水水位约为-5m，承压水头在-12.22m。暗挖隧道连接综合管廊和变电站出线隧道，隧道顶覆土在5.6~10.65m。由于是暗挖隧道，需要考虑降水，降水深度在12m，属于一级降水，不再适用真空井点降水和喷射井点降水，采用管井降水。降水井直径600mm，内放置直径300mm的PVC波纹管，井管部分打孔，并用滤网包裹。井内用瓜子片和粗砂填。降水井底位于不透水层粉质黏土层，属于完整潜水井。降水区域面积约为16.5*41.2（宽x长）。根据公式求出，基坑涌水量。