高层建筑施工 第5章 深基坑地下水控制

第5章

深基坑地下水控制

地下水的控制方法主要有降水、截水和回灌等几种形式。地下水控制应根据工程地质和水文地质条件、支护形式、周边环境要求，并结合当地经验选用降水、截水、回灌的方法，这几种方法可以单独选用，也可以组合选用。5.1深基坑地下水层上层滞水:埋藏浅，水量小，采取合适的降水措施后，治水效果较好，对深基坑施工影响不大。潜水:对深基坑施工具有一定的影响，需要采取有效降水措施。承压水:埋深大、水头高、水量大等原因，给深基坑的治水工作带来一定的困难。但只要经过精心设计和治理，仍可以保证基坑的顺利施工。大型超深基坑工程有关的地下水一般可分为上层滞水、潜水和承压水三种类型。类型分布特征水量特点水文特征防治特征上层滞水分布于上部松散地层的包气带之中，含水层多为微透水至弱透水层，无统一水面，水位随季节变化，不同场地不同季节的地下水位各不相同；涌水量很小，且随季节和含水层性质的变化而有较大的变化；水质易受污染；其补给与分布区一致，以大气降水补给和垂直蒸发排泄为主，与区域地下水无水力联系，与邻近的地表水体可能有水力联系，但联通性一般较差；是深基坑的第一含水层，由于其埋藏浅、水量小，只要采取合适的基坑降水措施后，对深基坑施工影响不大。潜水分布于松散地层、基岩裂隙破碎带及岩浴等地区，含水层可为弱透水～强透水层；一般无压，局部为低压水；具有统一自由水面，水位受气象因素影响变化明显，同一场地的水位在一定区域内基本相同或变化具有规律性；水量变化较大，由含水的岩性、厚度和渗透性等决定；水质易受污染；地下水的补给一般以降雨为主，同时接受上部含水层的入渗和场地外同层地下水的径流补给：当与地表水体有联系时可接受地表水的补给；以径流流向下游或排泄到沟谷、河流之中；当埋藏较浅或含水层为弱透水层时，以蒸发排泄较明显，对基坑降水较有利，可以用各种方法对地下水进行控制，对深基坑施工危害不大。承压水分布于松散地层，基岩构造盆地、向斜、断裂及岩溶等地区，一般埋藏于场地下部，地下水具有承压性，在上游地带为无压，中游转为低压，至下游为高压；水头随场地位置而变化，一般不受当地气候因素的影响，场地内的水头保持相对稳定；水量由含水层或含水构造的性质、渗透性等决定；水质一般不受污染；地下水的补给与分布区不一致，主要在上游地段和基岩裂隙接受降雨补给，然后以径流形式流向下游，在低谷、河流以泉水排泄，或通过越流补给上下含水层；该承压水对基坑底板和基坑施工的危害较大，一般由于其埋深大、水头高、水量大等原因，给深基坑降水控制工作带来一定困难；但只要经过精心设计和治理，仍可以保证基坑的顺利施工。

地下水的控制方法主要有降水、截水和集水明排等几种形式。地下水回灌不作为独立的地下水控制方法，但可作为一种地补充措施与其它方法一同使用。地下水控制方法应根据工程地质和水文地质条件、支护形式、周边环境要求，并结合当地经验综合确定。5.2地下水控制方法的选择

地下水的控制方法适用条件

降水的方法有集水明排和井点降水两类。

当因降水的原因可能会危及基坑及周边环境安全时，宜采用截水方法或回灌方法。

5.3降水

当降水深度大时，可考虑采用喷射井点降水。这种井点降深大、效果好，其一层井点可将地下水位降低8～20m，适用于土层渗透系数0.1～20m/d的土层。1）

喷射井点

深基坑工程常用喷射井点和深井井点。工作原理：喷射井管分内管和外管两部分，内管下端装有喷射扬水器，并与虑管相连接。喷射扬水器由喷嘴、混合室、扩散室等组成，是喷射井点的主要工作部件。喷嘴喷出的高速水流形成负压，在真空吸力作用下，地下水经过滤管被吸入混合室，与混合室里的工作水混合，然后进入扩散室中，由于扩散室的截面顺着水流方向逐渐扩大，水流速度相应减小，而水流压力相对增大，因而把地下水连同工作水一起扬升出地面。设置泵房，安装进排水总管水冲或钻孔成井安装井点管、填滤料、封口井点管进水口和进水总管接通，启动高压水泵（或空气压缩机）进行洗井，待出水变清止井点管回水口和排水总管接通，总管与循环水池接通全面试抽用低压排水泵排除循环水池中多余的水测量观测井中地下水位的变化喷射井点系统安装工艺流程2）管井及真空深井井点

管井井点降水是在深基坑周围埋置深于基底的井管，依靠深井潜水泵或深井泵将地下水从深井内扬升到地面排出，使地下水位降至坑底以下。电动机安装在地面上，通过长轴传动使深井内的水泵叶轮旋转，这种叫作深井泵。而电动机和水泵均淹没在深井内工作的则称为深井潜水泵。

管井井点降水具有排水量大、降水深、不受吸程限制、井距大等优点。管井井点降水尤其适用于渗透系数较大（10～250m/d），土质为砂土、碎石土，地下水丰富、降水深（10～50m）、面积大的情况，也可用于渗透系数大于0.1m/d的粉质黏土、粉土等。

带真空的深井泵

每一个深井井点由井管和滤头组成，除单独配备一台电动机带动水泵外，还配备一台真空泵（图2-9），真空泵开动后，可使井管内及井点周围形成部分真空，可增加流向井点的水力梯度并改善周围土的排水性。真空深井井点降水深度可达8～18m。

井点系统设备由深井、井管、深井潜水泵和集水井等组成，如图2-10所示。①井点系统设备

井点的布置视基坑面积面定，一般每200～250m2面积设一个井点。井点的排水口应距离坑边一定距离，防止排出水回渗流入坑内。井点滤水管宜设置在透水性较好的土层中，并深入到透水层6～9m，通常还应比所需降水的深度深6～8m。水泵安装应按设计要求置于预定深度，水泵吸水口应始终能保持在动水位以下，且应高于井底1m以上。②井点布置管井井点施工工艺流程。③井点埋设与使用管井井点降水井施工降水井的施工过程：放线定位→挖泥浆坑→钻机成孔→下井管→填滤料→洗井→安排水管装泵。降水井的施工要点：①放线定位

根据降水井设计间距与控制轴线距离，开始对井位进行放线，放线采用十字定位法。定位后对井位进行探孔，由于地面杂填土无法用钻机成孔，因此采用人工开挖，直至遇到下层粉土层，井口埋设护筒。降水井的施工要点：②挖泥浆坑

井位边挖设泥浆池，泥浆池尺寸约为6m×6m×0.5m，周围泥浆池选位时顾及多井使用，减小对现场环境污染。井口与泥浆池之间人工挖回流水沟。③钻机成孔

采用反循环钻机成孔，自造浆护壁，成井由地面开始施工，井深达24米。成孔直径ф700（ф610）mm，成井垂直度偏差控制小于1％。施工时注意对泥浆的保护，不能流入基坑内。降水井的施工要点：④下井管成孔后立即下井管，井管采用无砂水泥管，用竹片夹牢并用8号铁丝绑紧，防止弯曲或脱落。下井时先用钢丝绳绕过井底的堵头垫块将无砂管吊起，慢慢顺入井中。井管要垂直居中。井管口外露出地表约50cm。⑤填滤料填滤料要从井孔四周由孔底向上均匀回填，防止将井孔挤偏。距孔口2m处，上部用粘土封填。水泥砾石管要加井盖。（滤料公称粒径3-7mm，含泥量≤1.0％，泥块含量≤0.5％）降水井的施工要点：⑥洗井洗井采用空压机气举法，从井底逐节、逐层吹洗，将井底泥砂吹净，洗出清水为止。降水井的施工要点：⑦安排水管装泵抽水潜水泵用钢丝绳吊在井内，距井底1m。管井水泵分别连接与出水口径相匹配的橡胶管，与地面排水管相连。抽出水从支管流入坑边总管，经沉砂池沉淀后排入市政雨水管道。土方开挖过程中，地下水位保持在开挖平面以下至少1米，安排人员进行定期监测。降水完成后需要进行封井，封井采用碎石料填至孔口，孔口约60cm范围内用水泥砂浆填实。

当因坑外降水可能会危及基坑及周边环境安全时，宜采用截水的方法来控制地下水。

深基坑工程的截水常采用的是设截水帷幕，它是在基坑开挖前沿基坑四周设置隔水围护壁（亦称隔水帷幕）。截水帷幕的类型有水泥土搅拌桩帷幕、高压旋喷桩或摆喷帷幕、地下连续墙或咬合桩帷幕等，它们往往不只是为了挡水，常常同时作为基坑的支护结构用来挡土。1)截水5.4截水和回灌技术当坑底以下存在连续分布、埋深较浅的隔水层时，为了阻止基坑内外的地下水相互渗流，截水帷幕的底部宜插入到隔水层。落底式竖向截水帷幕当地下含水层渗透性较强、厚度较大时，可采用侧向截水与坑内井点降水相结合或采用侧向截水与水平封底相结合的方案。水平封底可采用化学注浆法或旋喷注浆法。侧向截水与水平封底相结合

回灌措施包括回灌井点、回灌砂井、回灌砂沟等。

回灌井点就是在降水井点与要保护的已有建（构）筑物之间打一排井点，在井点降水的同时，向土层中灌入一定数量的水，形成一道隔水帷幕，使井点降水的影响半径