井点降水法,就是预先将带有滤管的降水管布设在基坑周围,在基坑开挖前和开过程中用抽水设备从中抽水,使地下水位降低到基坑底面以下,防止流砂或管涌的发生,实现土方开挖的干作业。
井点降水法有:轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点等。
井点降水方法和设备选择,可根据土层的渗透系数、要求降水深度及工程特点,作技术经济比较后确定。各类井点降水法的适用范围可参考表4-2 。
上述各类井点降水法中,以轻型井点降水法应用最为广泛,下面着重叙述。
(1) 轻型井点降水法工作概况。见图4 -1 。
(2) 轻型井点设备。主要包括:井管 (下段为滤管)、集水总管、水泵和动力设备等。
①井管。井管长6m ,滤管长1.0 ~1.2m ,井管与滤管用螺丝套头连接。滤管构造见图4 -2 。滤管的骨架钢管为外径38m m 或51m m 的无缝钢管,管面上钻有φ12m m 的星棋状排列的滤孔,滤孔面积为滤管面积的20 %~25 %。骨架管外面包有两层孔径不同的滤网。在骨架管与滤网之间用梯形铅丝隔开,梯形铅丝沿骨架管绕成螺旋形。滤网外面再绕一层粗铁丝保护网,滤管下端为一铸铁给水泵密封水塞头。
②集水总管。集水总管为内径127m m 的无缝钢管,每段长4m ,总管上装有与井管联结的短接头,间距0.8m 或1.2m ,总管与井管以90°弯头相连接。
③轻型井点系统的主机。由真空泵、离心水泵和集水箱等组成。主机系统示意图见图4 -3 。主机工作概况为:开动真空泵19 ,使集水箱10 抽成一定的真空度,在真空吸力作用下,地下水经滤管1 、井管2 吸上经弯管和阀门进入集水总管5 ,由此再经过滤室8 再过滤后进入集水箱10 ,集水箱内有一浮筒11 ,可沿中间导杆升降,进入集水箱的水多时,浮筒上升,开动离心泵24 将集水箱内的水排出。为保证真空泵干式工作,在真空泵19 与进水管14 之间装有分水室16 。为了对真空泵进行冷却,专设一冷却循环水泵23 。
一个真空泵的负荷长度 (即集水总管长度) 约为100 ~120m 。表4-3 为一套轻型井点降水系统设备的技术性能。
(3) 轻型井点系统的布置方式:
①井点系统的平面布置。取决于基坑的平面形状和要求降低水位的深度,应尽可能将施工的建筑物基坑的主要部分包围在井点系统以内。开挖长而窄的沟槽可按线状布置井点,如宽度小于6m 、降水深度不大于5m ,可采用单排线状井点,布置在地下水流的上游侧,两端各延伸一个槽宽,见图4 -4 。
面积较大的基坑宜用环状井点布置,或一端开口 (留出进出基坑道路) 的 U 形井点布置,环状井点的四角部分应适当加密。见图4 -5 。
井管距离基坑壁应大于0.8m ,防止局部漏气,破坏真空。井管间距一般为0.8 ~1.6m 。
②井点系统的高程布置。井管 (不包括滤管) 的埋设深度 H 按下式计算 (图4-5b):
式中
H 1 ———井管埋设面至基坑底的距离,m ;
h ———降低后的地下水位至基坑底的距离,m ,一般为0.5 ~1.0m ;
i———地下水降落坡度,环状井点取1/10 ,单排线状井点取1/5 ;
L ———井管至基坑中心的水平距离,m 。
确定井管埋设深度时,还要考虑井管一般宜露出地面0.2m 。为充分利用抽吸能力,总管标高宜接近原地下水位。水泵轴心标高宜与总管齐平。各段总管和滤管宜在同一水平面上。
(4) 涌水量计算。井点系统涌水量 (需抽排的地下水量) 计算是以水井理论为依据的。水井位于两不透水层之间的承压含水层内的,称为承压井;水井位于无压潜水层的,称为无压井。根据井底是否到达不透水层,又可分为完整井或不完整井。四种不同类型并 (见图4 -6) 各有不同的涌水量计算公式。
①无压完整井井点系统涌水量计算:
A.单井涌水量:
式中
Q ———单井涌水量,m3 /d ;
K ———渗透系数,m/d ;
H ———含水层厚度,m ;
R ———抽水影响半径,m ;
S ———水位降低值,m ;
r———井点的半径,m 。
抽水影响半径R ,可在现场抽水试验确定,也可按下式估算:
B.环形井点系统涌水量:
式中 X 0 ———基坑的假想半径,m 。对于矩形基坑,当长宽比小于5 时,可将其化成一个假想半径为X 0 的圆形井:
式中 A ———基坑井点管所包围的面积,m2。其它符号同上。
②无压非完整井井点系统涌水量计算。为简化起见,一般仍用无压完整井的计算公式,但式中的H 换成有效带深度H0 (图4-6b),环形井点系统无压非完整井涌水量计算公式为:
H0值按表4 -4 查出。
考虑地下潜水从侧面和底面同时渗入,则式 (4 -8) 可修正为:
③承压完整井井点系统的涌水量:
式中符号见图3 -15 (c)。
④承压非完整井井点系统的涌水量:
式中符号见图3 -15 (d)
(5) 确定井点管理的数量与间距。井点管需要根数n :
式中
n ———井点管根数;
Q ———井点系统水量,m3/d ;
1.1 ———考虑井点管堵塞因素的备用系数;
q ———单根井点管的出水量,m3/d 。按下式计算
塑料排水板施工设备式中
d ———滤管的直径,m ;
l———滤管的长度,m ;
K ———渗透系数,m/d
井点管的间距D :
式中
D地基加固基础 ———井点管的平均间距,m ;
L 、B ———距形井点系统的长度、宽度、m 。
求出的D 值应>15d ,并应符合总管接头的间距 (如:0.8 、1.2 、1.6m 等)。
(6) 轻型井点系统的埋设、安装和使用。轻型井点系统的安装和程序为:按布置方案先排放总管,再埋设井点管,用变联管将井点管与总管联接,最后安装抽水设备、试抽。井点管的埋设,一般使用冲水管冲孔,先将高压水泵的射水高压胶管连接在冲孔管,冲孔管可由滑车组悬挂在人字架上,利用0.6 ~0.8MPa 高压水经由冲孔管头部的三个喷水小孔以急速的射塑料排水板型号大全水冲刷土壤,同时将冲孔管作上下、左右转动,冲孔管边冲边下沉,在土中形成一个孔洞。孔洞必须体质垂直,孔径一般不小于300mm ,孔径要上下一致,并及时在井点管与孔壁之间填灌砂滤层,至此人字架可搬至下一个冲孔位置。井点管的埋设和砂滤层的填灌,是保证轻型井点系统顺利抽水,达到降水目的关键。砂滤层宜选用级配良好、洁净粗砂,以免堵塞滤管的网眼。砂滤层灌好后,距地面0.5 ~1.0m深度内,再粘土捣实封堵,防止漏气。井点管埋设完毕,可接通总管和抽水系统试行抽水,检查有无漏水、漏气现象,出水是否正常。
使用轻型井点系统,应保证连续抽水。时抽时停,滤网易于堵塞;中途停抽,地下水位回升,可能引起边坡坍方等事故。正常出水规律是 先大后小、先浑后清。
真空泵的真空度是判断井点系统运行是否良好的尺度,必须经常观测,造成真空度不足的原因,通常是由于管路系统连接存在漏气,应及时检查并采取措施。
井点管淤塞,一般可从听管内水流声响,手扶管壁感到振动,夏、冬季手摸管子有夏冷、冬暖的感觉等简便方法检查。如发现淤塞井点管较多,严重影响降水效果时,应逐根用高压水冲洗,或拔出重新埋设。
并点系统降水时,尚应对邻近现有建筑物进行沉降观测,如发现过大沉陷,应及时采取防护措施。