| 详细介绍： 常熟井点降水（常熟基坑、排污水池降水施工工程）。
1、工程简介
着中重说明基础工程中的地质概况、地下水概况以及与降水有关的情况，即为什么要降水？
2、降水方式方法及采取的措施
现场井点布置，采用的设备型号，技术参数等。
3、降水工作中应注意的事项
在降水施工过程中，技术、质量、安全、环保应注意的事项
4、计算书（附后）
本节主要讨论轻型井点降水有关计算
轻型井点降水计算
一、 总涌水量计算
1.基坑总涌水量Q（m3/d），即环形井点系统用水量，常按无压完整井井群，
用下式计算公式：
Q＝1.366K （2H―s）s/ lgR―lgx0
2.单井井点涌水量q（m3/d）常按无压完整井，按下计算公式：
q＝1.366K（2H―s）s/lgR―lgr
式中：K—土的渗透系数（m/d）；
H—含水层厚度（m）；
s—水的降低值（m）；
R—抽水影响半径（m），由现场抽水试验确定，也可用下式计算：R＝1.95 s√H K
r—井点的半径（m）；
x0—基坑的假想半径（m，当矩形基坑长宽比小于5时，可化成假想半径x0的圆形井，按下式计算：x0＝√F/π
F—基坑井点管所包围的平面面积（m2）；
π—圆周率，取3.1416；
二、井点管需要根数
井点管需要根数n可按下式计算：
n＝m Q/ q
式中 q＝65πdl 3√ K
式中：
n—井点管根数；
m—考虑堵塞等因素的井点备用系数，一般取m＝1.1；
q—单根井点管的出水量（m3/d）；
d—滤管直径（m）；
l—滤管长度（m）；
三、井点管平均间距
井点管平均间距D（m），可按下式计算：
D＝ 2（L＋B）/n－1
求出的D应大于15d，并应符合总管接头的间距（一般为80、120、160mm）要求。
式中：L—矩形井点系统的长度（m）；
B—矩形井点系统的宽度（m）；
四、例题
某工程基坑平面尺寸见图，基坑宽10m，长19m，深4.1m，挖土边坡1：0.5。地下水位－0.6m。根据地质勘察资料，该处地面下0.7m，为杂填土，此层下面有6.6m的细砂层，土的渗透系数K＝5m/d，再往下为不透水的粘土层。现采用轻型井点设备进行人工降低地下水位，机械开挖土方，试对该轻型井点系统进行计算。
解：（1）井点系统布置
该基坑顶部平面尺寸为14m×23m，布置环状井点，井点管离边坡为0.8m。要求降水深度s＝4.10－0.6＋0.5＝4.0m，因此，用一级轻型井点系统即可满足要求，总管和井点布置在同一水平面上。由井点系统布置处至下面一层不透水粘土层的深度为0.7＋6.6＝7.3m，设井点管长度为7.2m（井管长6m，滤管1.2m，直径0.05m），因此，滤管底距离不透水粘土层只差0.1m，可按无压完整井进行设计和计算。
（2）基坑总涌水量计算
含水层厚度：H＝7.3－0.6＝6.7 m
降水深度：s＝4.1－0.6＋0.5＝4.0m
基坑假想半径：由于该基坑长宽比不大于5，所以可化简为一个假想半径为x0的圆井进行计算：
x0＝√F/π ＝√（14＋0.8×2）（23＋0.8×2）／3.14 ＝11m
抽水影响半径：R＝1.95 s√H K ＝1.95×4√6.7×5 ＝45.1m
基坑总涌水量：
Q＝1.366K （2H―s）s /lgR―lgx0
＝1.366×5（2×6.7―4）×4/lg45.1―lg11
＝419 m3/d
（3）计算井点管数量和间距
单井出水量：
q＝65πdl3√ K
＝65 ×3.14 ×0.05×1.23 √ 5
＝20.9 m3/d
井点管数量：
n＝m Q/ q＝1.1×419 / 20.9 ＝22根
在基坑四角处井点管应加密，如考虑每个角加2根井管，采用的井点管数量为22＋8＝30根。
井点管间距平均为：
D＝ 2×（24.6＋15.6）/30―1＝2.77 m 取2.4m
井点管布置时，为让开机械挖土开行路线，宜布置成端部开口（即留3根井管数量距离），因此，实际需要井点管数量为：
D＝2×（24.6＋15.6）/2.4 ―2≈31.5根 用32根。
在土方开挖过程中，地下水渗入坑内，不但会使施工条件恶化，而更严重的是会造成边坡塌方和地基承载能力下降。因此，在基坑土方开挖前和开挖过程中，必须采取措施降低地下水位。降低地下水位的方法有集水坑降水法和井点降水法。
（一）集水坑降水法
1．集水坑设置
集水坑应设置在基础范围以外，地下水走向的上游。根据地下水量大小、基坑平面形状及水泵能力，集水坑每隔20～40m设置一个。
集水坑的直径或宽度，一般为0.6～0.8m。其深度，随着挖土的加深而加深，要经常低于挖土面0.7～1.0m。井壁可用竹、木或钢筋笼等简易加固。当基坑挖至设计标高后，井底应低于坑底1～2m，并铺设碎石滤水层，以免在抽水时将泥砂抽出，并防止井底的土被搅动。
2．水泵性能与选用
在建筑工地上，排水用的水泵主要有：离心泵、潜水泵和软轴水泵等。
（1）离心泵：
由泵壳、泵轴及叶轮等主要部件组成，其管路系统包括滤网与底阀、吸水管及出水管等。
离心泵的抽水原理：是利用叶轮高速旋转时所产生的离心力，将轮心部分的水甩往轮边，沿出水管压向高处。此时叶轮中心形成部分真空，这样，水在大气压力作用下，就能源源不断地从吸水管自动上升进入水泵。
水泵的主要性能：包括流量、总扬程、吸水扬程和功率等。
流量是指水泵单位时间内的出水量。
吸水扬程表示水泵能吸水的最大高度，是确定水泵安装高度的一个重要数据。（从理论上说，水泵能将水吸上10.3m，但水泵限于构造关系，其最大吸水扬程只有3.5～8.5m。实际吸水高度（扬程）还要扣除吸水管路阻力损失和水泵进口处的流速水头损失。在水泵口径不大、吸水管不长时，实际吸水高度可按性能表上的最大吸水扬程减去1.2m（有底阀）～0.6m（无底阀）估算。
总扬程(H)包括吸水扬程和出水扬程两部分。
常用离心泵性能(见表)。
常用离心泵性能
型 号 流 量 总扬程 最大吸水扬程 电动机功率
? (m3/h) (m) (m) (kW)
B17 6~14 20.3~14 6.6~6.0 1.7
2B19 11~15 21~16 8.0~6.0 2.8
2B31 10~30 34.5~24 8.7~5.7 4.5
3B19 32.4~52.2 21.5~15.6 6.5~5.0 4.5
3B33 30~55 35.5~28.8 7.0~3.0 7.0
4B20 65~110 22.6~17.1 5 10.0
注：2B19表示进水口直径为2英寸，总扬程为19m(最佳工作时)的单级离心泵。
离心泵的选择：主要根据需要的流量与扬程而定。对基坑来说，离心泵的流量应大于基坑的涌水量，一般选用吸水口径2～4英寸的离心泵；离心泵的扬程在满足总扬程的前提下，主要是考虑吸水扬程是否能满足降水深度要求，如果不够，则可另选水泵或将水泵降低至坑壁台阶或坑底上。离心泵的抽水能力大，宜用于地下水量较大的基坑。离心泵的安装，要特别注意吸水管接头不漏气及吸水至少应在水面以下0.5m，以免吸入空气，影响水泵正常进行。
离心泵的使用：要先向泵体与吸水管内灌满水，排除空气，然后开泵抽水。为了防止所灌的水漏掉。在底阀内装有单向阀门。离心泵在使用中要防止漏气与脏物堵塞等。
（2）潜水泵
是由立式水泵与电动机组合而成，工作时完全浸在水中。 水泵装在电动机上端，叶轮可制成离心式或螺旋桨式；电动机设有密封装置。
潜水泵的出水口径，常用的有：40、50、100、125mm，其流量相应为：15、25、65、100 m/h
，扬程相应为25、15、7、3.5m。这种泵具有体积小、重量轻、移动方便、安装简单和开泵时不需引水等优点，因此在基坑排水中采用较广。
使用潜水泵时，为了防止电机烧坏，不得脱水运转，或陷入泥 中，也不得排灌含泥量较高的水质或泥浆水，以免泵叶轮被杂物堵塞。
(二）井点降水法
井点降水法就是在基坑开挖前，预先在基坑四周设一定数量的滤水管（井），利用抽水设备从中抽水，使地下水位降落到坑底以下；同时在基坑开挖过程中仍不断抽水。这样，可使开挖的土始终保持干燥状态，从根本上防止流砂发生，避免了地基隆起，改善了工作条件；同时土内水分排除后，边坡可以陡一些，以减少挖土量。此外，还可以加速地基土的固结，保证地基土的承载力，以利用提高工程质量。
井点降水法有：轻型井点、喷射井点、管井井点、深井井点及电渗井点等，可根据土的渗透系数、降低水位的深度、工程特点及设备条件等选用。(见表)
各种井点的适用范围
项次 井点类别 土的渗透系数（m/d） 降低水位深度（m）
1 单级轻型井点 0.1～50 3～6
2 多级轻型井点 0.1～50 6～12
3 电渗井点 <0.1 根据选用的井点确定
4 管井井点 20～200 3～5
5 喷射井点 0.1～2 8～20
6 深井井点 10～250 >15
1.轻型井点
轻型井点就是沿基坑的四周将许多井点管埋入地下蓄水层内，井点管的上端通过弯联管与总管相连接，利用抽水设备将地下水从井点管内不断抽出，这样便可将原有地下水位降至坑底以下。
（1）轻型井点设备
轻型井点设备是由管路系统和抽水设备组成。
管路系统包括：滤管、井点管、弯联管及总管等。（图示）
1—井点管；2—滤管；3—总管；4—弯联管 1—钢管；2—小孔；3—塑料管
5—水泵房；6—原地下水位 ； 4—细滤网；5—粗滤网；6—粗铁丝
7—降水后地下水位 保护网；7—井点管；8—铸铁头
轻型井点全貌图 滤管构造
滤管是井点设备的一个重要部分，其构造是否合理，对抽水效果影响较大。
滤管的直径为38或50mm，长度为1.0～1.5m，管壁上钻有直径为13～19mm的按梅花状排列的滤孔，滤孔面积为滤管表面积的20～25%，滤管外包以两层滤网。
内层细滤网采用每厘米30～40眼的铜丝布或尼龙丝布，外层粗滤网采用每厘米5～10眼塑料纱布。为使水流畅通，避免滤孔淤塞时影响水流进入滤管，在管壁与滤网间用小塑料管（或铁丝）饶成螺旋形隔开。滤网的外边用带眼的薄铁管，或粗铁丝网保护。滤管的下端为一铸铁头，滤管的上端与井点管连接。
井点管直径与滤管同，其长度为5～7m，可整根或分节组成。井点管的上端用弯联管与总管相连。
弯联管装有阀门，以便检修井点。弯联管宜用透明塑料管能随时看到井点管的工作情况。
总管宜采用直径为100～127mm的钢管，其上每隔0.8m或1.2m设有一个与井点管连接的短接头。总管每节长度为4m，其间用橡皮套管连接，并用钢箍拉紧，以防漏水。
抽水设备是由真空泵、离心泵和水气分离等组成。其工作原理(图示)。
抽水时先开动真空泵13，使土中的水分和空气受真空吸力形成产水气混合液，经管路系统向上流到水气分离器6中，然后开动离心泵14。在水气分离器内水气分离，水经离心泵由出水管16排出；空气则由真空泵排出。如水多，来不及排出时，水分分离器内浮筒7上浮，由阀门9将通向真空泵的通路关住，保护真空泵不使水进入缸体。副水气分离器12的作用是滤清从空气中带来的少量水分使其落入该器下层放出，以保证水不致吸入真空泵内。压力箱15除调节出水量外，并阻止空气由水泵部分窜入水气分离器，影响真空度。过滤箱4是用以防止由水流带来的部分细砂磨损机械。此外，在水气分离器上还装有真空调节阀21。当抽水设备所负担的管路较短，管路漏气轻微时，可将调节阀打开，让少量空气进入水气分离器内，使真空度能适应水泵的要求。当水位降低较深需要较高的真空度时，则将调节阀关闭。为对真空泵进行冷却，设有一个冷循环水泵17。
（2）轻型井点布置
1）平面布置(图示)
当基坑或沟槽宽度小于6m，且降水深度不超过5m时，一般可采用单排井点，布置在地下水流的上游一侧（上图），其两端的延伸长度不小于基坑（槽）宽度为宜。如基坑宽度小于6m或土质不良，则宜采用双排井点。当基坑面积较大时，宜采用环形井点（下图）；有时为了施工需要，也可留出一段（地下水流下游方向）不封闭。井点管距离基坑壁一般不宜小于0.7～1.0m，以防局部发生漏气。井点管间距应根据土质、降水深度、工程性质等按计算或经验确定，一般采用0.8或1.6m。靠近河流处与总管四角部位，井点应适当加密。
一套抽水设备能带动的总管长度，一般为100～200m。采用多套抽水设备时，井点系统要分段，各段长度应大致相等，其分段地点宜选择在基坑拐弯处，以减少总管弯头数量，提高水泵抽吸能力，泵宜设置在各段总管的中部，使泵两边水流平衡。采用环形井点时，宜在泵的对面（即环圈的一半处）的总管上装设阀门或将总管断开，以控制总管内水流方向，改善总管内的水流状态，提高抽水效果。采用多套井点设备时，各套总管之间应装设阀门隔开，这样，当其中一套泵组发生故障时，可开启相邻阀门，借助邻近的泵组来维持抽水。同时，装设阀门也可以避免总管内水流紊乱。
2）高程布置轻型井点的降水深度，从理论上说，利用真空泵抽吸地下水可达10.3m，但考虑抽水设备的水头损失后，一般不超过6m。
井点管的埋置深度HA（不包括滤管），可按下式计算：
式中：H1——总管平台面至基坑底面的距离（m）；
h——基坑底面至降低后的地下水位线的距离，一般取0.5～1.0m；
i——水力坡度，根据实测：环形井点为1/10，单排线状井点为1/4；
L——井点管至基坑中心的水平距离（m）。
HA值如大于降水深度6m，则应降低总管平台面标高以满足降水深度要求。此外在确定井点管埋置深度时，还要考虑到井点管的长度一般为6m，且井点管通常露出地面为0.2～0.3m。在任何情况下，滤管必须埋在含水层内。
当一级轻型井点达不到降水深度要求时，可视土质情况，先用其他方法降水（如集水坑降水），然后将总管安装在原有地下水位线以下，以增加降水深度；或采用二级轻型井点，即先挖去第一层井点所疏干的土，然后再在其底部装设在第二层井点。
3）轻型井点计算
轻型井点的计算内容包括：涌水量计算、井点管数量与井距的确定，以及抽水设备选用等。
井点计算受水文地质和井点设备等许多因素影响，算出的数值只是近似值。
轻型井点涌水量计算之前，先要确定井点系统布置方式和基坑计算图形面积。如矩形基坑的长宽比大于5或基坑宽度大于抽水影响半径的两倍时，需将基坑分块，使其符合计算公式的适用条件；然后分块计算涌水量，将其相加即为总涌水量。
1）涌水量计算
无压完整井抽水时，水位的变化如图所示。当抽水一段时间后，井周围的水面最后将会降落成渐趋稳定的漏斗状曲面，称之为降落漏斗。水井轴至漏斗外缘（该处原有水位不变）的水平距离称为抽水影响半径R。
根据达西定律以及群井的相互干扰作用，可推导出无压完整井,群井涌水量如下：
式中：K——渗透系数（m/d），由实验测定；
H——含水层厚度（m）；
S——水位降低值（m）；
R——抽水影响半径（m）；
x0——环形井点的假想半径（m）；
F——环形井点所包围的面积（m2）。
井点系统涌水量计算是按水井理论进行的。当滤管底达到不透水层顶面时，称为完整井，否则称为非完整井。根据地下水有无压力，又分为无压井与承压井（即水井布置在承压水埋藏区）。各类井的涌水量计算方法都不同，其中以无压完整井的理论较为完善。
渗透系数K值，确定得是否准确，对计算结果影响较大。
渗透系数的测定方法有：现场抽水试验与实验室测定两种。对重大的工程，宜采用现场抽水试验，以获得较为准确的渗透系数值，其方法是在现场设置抽水孔，并距抽水孔为x1与x2处设两个观测井（三者在同一直线上），根据抽水稳定后，观测井的水深y1和y2及抽水孔相应的抽水量Q，按下式计算K值。
在实际工程中往往会遇到无压非完整井点系统，其涌水量精确计算较为复杂，可近似按下式计算。
其中有效带的深度H0值系经验数值，可查下表得到。
有效带的深度H0值
S’/(S’+l) 0.2 0.3 0.5 0.8
H0 1.3(S’+l) 1.3(S’+l) 1.7(S’+l) 1.85(S’+l)
当查表得到的H0值大于实际含水层厚度H时，则取H0=H
同理，也可推导出承压完整井环形井点涌水量计算公式为：
式中：M——承压含水层厚度（m）；
K、R、x0、S同前。
2）井点管数量与井距的确定
单根井点管的最大出水量q，按下式确定：
式中：d——滤管直径（m）；
l——滤管长度（m）；
K——渗透系数（m/d）。
井点管的最少根数n，按下式确定：
（根）
井点管数量算出后，便可根据井点系统布置方式，求出井点管间距D。
式中：L——总管长度（m）；
n——井点管根数（m）。
井距应与总管上的接头间距（0.8m）相配合。靠近河流处，井管宜适当加密。
根据实际采用的井点管间距，最后确定所需的井点管根数。
3）抽水设备选用
干式真空泵的型号常用的有W3、W4、W5、W6型泵，可根据所带的总管长度、井点管根数及降水深度选用。采用W5型泵时，总管长度一般不大于100m；采用W6型泵时，总管长度一般不大于120m。
真空泵的真空度，根据机械性能，最达可达100kPa。真空泵在抽水过程中所需的最低真空度（hk），根据降水深度及各项水头损失，可按下式计算：
式中：h——降水深度（m）；
Δh——水头损失，包括进入滤管的水头损失、管路阻力损失及漏气损失等，可近似地按1.0～1.5m计算。
水泵的类型，在轻型井点中宜选用单级离心泵（见表）。其型号应根据流量、吸水扬程及总扬程而定。
水泵的流量（3m/h），应比基坑涌水量增大10～20%，因为最初的涌水量较稳定的涌水量大。如采用多套抽水设备共同工作时，则涌水量要除以套数。
水泵的吸水扬程，要克服水气分离器上的真空吸力，也就是要大于或等于降水深度加各项水头损失，参见上式。因此，必须选择吸水扬程较大的水泵，以免水泵排不出水。
水泵的总扬程，应满足吸水扬程与出水扬程之和。出水扬程系包括实际出水高度及出水水头损失。在轻型井点中，出水水头损失可按实际出水高度的15～25%估算。多级井点系统中第二级井点以下的水泵，应选用总扬程较大者，以免需要中途接力。
（4）轻型井点施工
轻型井点系统的施工，主要包括施工准备、井点系统安装与使用。
井点系统的安装顺序是：挖井点沟槽、铺设集水总管；冲孔，沉设井点管，灌填砂滤料；弯联管将井点管与集水总管连接；安装抽水设备；试抽。
井点系统施工时，各工序间应紧密衔接，以保证施工质量。各部件连接头均应安装严密，以防止接头漏气，影响降水效果。
井点管沉设可按现场条件及土层情况选用下列方法：
1）用冲水管冲孔后，沉设井点管；
2）直接利用井点管水冲下沉；
3）套管式冲qiang水冲法或振动水冲法成孔后沉设井点管。
欢迎来电咨询：13282111212.
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