第五节 基坑地下水位控制
一、降水井及观察井
1.示意图和现场照片
降水井及观察井示意图和降水井现场照片分别见图1-29和图1-30。
图1-29 降水井及观察井示意图
图1-30 降水井现场照片
2.注意事项
①井点管口应有保护措施，可在井口周边砌筑保护台，防止杂物掉入井管内。
②为防止滤网损坏，在井管放入前，应认真检查，以保证滤网完好。
③降水时应采取措施，防止或减少降水对周围环境的影响。
④检查抽水设备时，除采用仪器仪表量测外，也可采用摸、听等方法并结合经验对井点出水情况逐个进行判断。
⑤当发现井点管不出水时，应判别井点管是否淤塞。发现井点失效，严重影响降水效果时，应及时拔管进行处理。
3.施工做法详解
施工工艺流程：测设井位、铺设总管→钻机就位→钻（冲）井孔→沉设井点管→投放滤料→洗井→井点拆除。
（1）测设井位、铺设总管
①根据设计要求测设井位、铺设总管。为增加降深，集水总管平台应尽量放低，当低于地面时，应挖沟使集水总管平台标高符合要求，平台宽度为1.0～1.5m。当地下水位降深小于6m时，宜用单级真空井点；当井深6～12m且场地条件允许时，宜用多级井点，井点平台的级差宜为4～5m。
②开挖排水沟。
③根据实地测放的孔位排放集水总管，集水总管应远离基坑一侧。
④布置观测孔。观测孔应布置在基坑中部、边角部位和地下水的来水方向。
（2）钻机就位
①当采用长螺旋钻机成孔时，钻机应安装在测设的孔位上，使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置，孔位误差不得大于150mm。使用双侧吊线坠的方法校正调整钻杆垂直度，钻杆倾斜度不得大于1％。
②当采用水冲法成孔时，起重机安装在测设的孔位上，用高压胶管连接冲管与高压水泵，起吊冲管对准钻孔中心，冲管倾斜角度不得大于1％。
（3）钻（冲）井孔
①对于不易产生塌孔缩孔的地层，可采用长螺旋钻机施工成孔，孔径为300～400mm，孔深比井深大0.5m。塌土冲孔需加套管。
②对易产生塌孔缩孔的松软地层采用水冲法成孔时，使用起重设备将冲管起吊插入井点位置，开动高压水泵边冲边沉，同时将冲管上下左右摆动，以加剧土体松动。冲水压力根据土层的坚实程度确定：砂土层采用0.5～1.25MPa；黏性土采用0.25～1.50MPa。冲孔深度应低于井点管底0.5m。冲孔达到预定深度后应立即降低水压，迅速拔出冲管，下入井点管，投放滤料，以防止孔壁坍塌。
（4）沉设井点管
沉设井点管应缓慢，保持井点管位于井孔正中位置，禁止剐蹭井壁和插入井底，发现有上述现象发生，应提出井点管对过滤器进行检查，合格后重新沉设。井点管应高于地面300mm，管口应临时封闭以免杂物进入。
（5）投放滤料
①滤料应从井管四周均匀投放，保持井点管居中，并随时探测滤料深度，以免堵塞架空。滤料顶面距离地面应为2m左右。
②向井点内投入的滤料数量，应大于计算值的5％～15％，滤料填好后再用黏土封口。
（6）洗井
①投放滤料后应及时洗井，以免泥浆与滤料产生胶结，增大洗井难度。洗井可用清水循环法和空压机法。应注意采取措施防止洗出的浑水回流入孔内。洗井后如果滤料下沉应补投滤料。
②清水循环法：可用集水总管连接供水水源和井点管，将清水通过井点管循环洗井，浑水从管外返出，水清后停止，立即用黏性土将管外环状间隙进行封闭以免塌孔。
③空压机法：采用直径20～25mm的风管将压缩空气送入井点管底部过滤器位置，利用气体反循环的原理将滤料空隙中的泥浆洗出。宜采用洗、停间隔进行的方法洗井。
（7）黏性土封填孔口
洗井后应用黏性土将孔口填实封平，防止漏气和漏水。
（8）连接、固定集水总管
井点管施工完成后应使用高压软管与集水总管连接，接口必须密封。各集水总管之间宜设置阀门，以便对井点管进行维修。各集水总管宜稍向管道水流下游方向倾斜，然后将集水总管进行固定。为减少压力损失，集水总管的标高应尽量降低。
（9）安装抽水机组
抽水机组应稳固地设置在平整、坚实、无积水的地基上，水箱吸水口与集水总管处于同一高程。机组宜设置在集水总管中部，各接口必须密封。
（10）安装排水管
排水管径应根据排水量确定，并连接严密。
（11）抽水
轻型井点管网安装完毕后，进行试抽。当抽水设备运转一切正常后，整个抽水管路无漏气现象，可以投入正式抽水作业。开机一周后，将形成地下降水漏斗，并趋向稳定，土方工程一般可在降水10d后开挖。
（12）井点拆除
地下建、构筑物竣工并进行回填土后，方可拆除井点系统，井点管拆除一般多借助于倒链、起重机等，所留孔洞用土或砂填塞，对地基有防渗要求时，地面以下2m应用黏土填实。
4.施工总结
①降水期间应对抽水设备的运行状况进行维护检查，每天不应少于3次并做好记录。发现有地下水管线漏水、地表水入渗时，应及时采取断水、堵漏、隔水等措施进行治理。
②井点系统应以单根集水总管为单位，围绕基坑布置。当井点环宽度超过40m时，可征得设计同意，在中部设置临时井点系统进行辅助降水。当井点环不能封闭时，应在开口部位向基坑外侧延长1/2井点环宽度作为保护段，以确保降水效果。
③在抽水工程中，应经常检查和调节离心泵的出水阀门以控制流水量，当地下水位降到所要求的水位后，减少出水阀门的出水量，尽量使抽吸与排水保持均匀，达到细水长流。
④在抽水过程中，特别是开始抽水时，应检查有无井点淤塞的死井，如死井数量超过10％，则严重影响降水效果，应及时采取措施，采用高压水反复冲洗处理。
⑤井点位置应距坑边2～2.5m，以防止井点设置影响边坑土坡的稳定性。
⑥井点抽水时应保持要求的真空度，除降水系统做好密封外，还应采取保护坡面的措施，以避免随着开挖的进行使坡面因暴露造成漏气。
二、局部降水
1.示意图和现场照片
局部降水示意图和现场照片分别见图1-31和图1-32。
图1-31 局部降水示意图
图1-32 局部降水现场照片
2.注意事项
①为防止滤网破坏，在井管放入前，应认真检查，以保证滤网完好。
②经施工完毕后，应在井口设置护栏，高度不低于1.2m，并加装井盖，防止杂物掉进井内。
③雨季施工，井口周边地面硬化，并做排水沟。
④冬期施工，井点联结总管上要覆盖保温材料，或回填30cm厚以上干松土，以防冻坏管道。
3.施工做法详解
施工工艺流程：放线定井位→钻机就位→成孔→下放井管→填滤料→封井→洗井。
（1）放线定井位
采用经纬仪及钢尺等进行定位放线。挖泥浆池、泥浆沟：泥浆池的位置可根据现场实际情况进行确定，但必须保证其离基坑开挖上口线的安全距离，确保其对后期基坑边坡的开挖及支护不会带来不良影响。
（2）钻机就位
采用反循环钻机进行施工，钻机中心位置尽量与所放的井位中心线相吻合，偏差不得超过50mm；先对钻机进行垂直度校验，确保钻杆的垂直度符合要求，垂直偏差不得超过5％。多台钻机同时施工时，钻机之间要有安全距离，进行跳打。
（3）成孔
以上各项准备就绪且均满足规定的要求后，即可进行井孔钻进施工，为保证洗完井后，井深满足设计的要求，可以根据情况适当加深。
（4）下放井管
井管为ф400无砂砾石滤水管，底部2m作为沉淀用。在混凝土预制托底上放置井管，四周拴10号钢丝，缓缓下放，当管口与井口相差200mm时，接上节井管，接头处用玻璃丝布密封，以免挤入混砂淤塞井管，竖向用4条30mm宽竹条固定井管。为防止上下节错位，在下管前将井管立直。吊放井管要垂直，并保持在井孔中心。为防止雨水泥砂或异物流入井中，井管要高出地面500mm，井口加盖。
（5）填滤料
井管下入后立即填入滤料。滤料采用水洗砂料，粒径为2～6mm，含泥量<5％，滤料沿井孔四周均匀填入，宜保持连续，将泥浆挤出井孔。填滤料时，应随填随测滤料填入高度，当填入量与理论计算量不一致时，及时查找原因，不得用装载机直接填料，应用铁锹或小车下料，以防不均匀或冲击井壁。
（6）井管四周用黏土封井
在离打井地面约1.0m范围内，采用黏土或杂填土填充密实。
（7）洗井
①在以上各项均完成后，必须及时进行洗井工作，防止井孔淤死，且在正反循环成孔中有少量泥皮影响降水井抽降效果的发挥，也要通过洗井将泥皮洗出。
②洗井采用空压气举法，成孔时尽量采用清水护壁，采用大功率的空压机洗井并下入优质的滤管滤料，这样才能保证最良好的透水性。洗井时要将井底泥砂吹净洗透，直至洗出清水。
③水泵安装、排水。清孔完毕后，根据降水设计计算中的降水井出水量情况，及井深选用3～5t/h的潜水泵抽水，同时还可根据现场地下水的出水量调整水泵的容量。用钢丝绳吊放至距井底2.0m处，铺设电缆和电闸箱，安装漏电保护系统。
④在完成其使用目的并拆除井泵后，按设计要求和施工方案进行处理，近地面部分按原貌予以修复。
4.施工总结
①井点使用时，基坑周围井点应对称、同时抽水，使水位差控制在要求的限度内。
②潜水泵在运行时应经常观测水位变化情况，检查电缆线是否和井壁相碰，以防磨损后水沿电缆芯渗入电动机内。同时，还必须定期检查密封的可靠性，以保证正常运转。
③采用沉井成孔法，在下沉过程中，应控制井位和井深垂直度偏差在允许范围内，使井管竖直准确就位。
④降水时应采取措施，防止或减少降水对周围环境的影响。
三、明沟排水与盲沟排水
1.示意图和现场照片
明沟排水与盲沟排水示意图和盲沟排水现场照片分别见图1-33和图1-34。
图1-33 明沟排水与盲沟排水示意图
图1-34 盲沟排水现场照片
2.注意事项
①雨水倒灌：雨季施工时，应注意在基坑（槽）周围设置挡水设施，以防雨水灌入基坑（槽）而引起边坡坍塌。
②水流不畅：冬季施工时，在排水管上部覆盖保温材料或覆盖30～50cm的松干土，以防温度过低而引起水流不畅。
3.施工做法详解
施工工艺流程：测量放线→排水沟开挖→细节施工→进行排水。
（1）排水沟的布置
排水沟布置在基坑两侧或四周，集水坑在基坑四角每隔30～40m设置，坡度宜为1‰～2‰。排水沟宜布在拟建建筑基础边0.4m以外，集水坑地面应比沟底低0.5m。水泵型号依据水量计算确定。明沟排水应注意保持排水通道畅通。视水量大小可以选择连续抽水或间断抽水。肥槽宽阔时宜采用明沟，狭隘时宜采用盲沟。
（2）普通明沟排水法
①在基坑（槽）的周围一侧或两侧设置排水边沟，每隔20～30m设置一集水井，使地下水汇集于井内。
②集水井的截面为600mm×600mm～800mm×800mm，井底保持低于沟底0.4～0.1m，井壁用竹筏、模板加固。
③若一侧设排水沟，应设在地下水的上游。
④一般小面积的基坑（槽）排水沟深0.3～0.6m，底宽等于或大于0.4m，水沟的边坡为（1:1.1）～（1:1.5），沟底设有0.1％～0.2％的纵坡，使水流不至于堵塞。
（3）分层明沟排水法
①基坑深度较大，地下水位较高以及多层土中上部有透水性较强的土时采用。
②在基坑（槽）边坡上设置2～3层明沟及相应集水井，分层阻截上部土体中的地下水。
（4）深沟降水法
①降水深度大的大面积地下室、箱形基础及基础群施工降低地下水位时采用。
②在建筑物内或附近适当位置于地下水上游开挖。纵长深沟作为主沟，自流或用泵将地下水排走。
③在建筑物、构筑物四周或内部设支沟与主沟沟通，将水流引至主沟排出。
④主沟的沟底应较最深基坑低1～2m。
⑤支沟比主沟浅500～800mm，通过基础部位填碎石及砂作盲沟，在基础回填前分段夯填黏土截断。
4.施工总结
①应注意防止上层排水沟下水流向下层排水沟，冲坏边坡造成塌方。
②抽水应连续进行，直到基础回填土后方可停止。