集水坑降水法

集水坑降水法是一种设备简单、应用普遍的人工降低地下水位的方法。集水坑降水法又称明排水法，即在基坑或沟槽开挖的过程中，当基底挖至地下水位以下时，沿坑底周围开挖具有一定坡度的排水沟，设置集水坑，使地下水经排水沟流入坑内，然后用水泵抽出坑外，如图1-37所示。

图1-37 集水坑降水

1—排水沟；2—集水坑；3—水泵

（1）集水坑设置。集水坑应当设置在基础范围以外，地下水流的上游。根据地下水的大小、基坑的平面形状及水泵的抽水能力，一般每隔20～40m设置一个集水坑。

集水坑的直径或宽度一般为0．7～0．8m。其深度应当随挖土深度的加深而加深，且始终低于挖土面0．7～1．0m，井壁可以用竹、木板等简易结构加固。

当基坑挖至设计标高后，井底应低于坑底1～2m，并铺设碎石为滤水层，以避免在抽水时将泥砂抽出，同时，防止井底土体被搅动。

（2）水泵的选择。在建筑工程中，用于排水的水泵主要有离心泵、潜水泵和软轴水泵等。

①离心泵。离心泵由泵壳、泵轴、叶轮等主要部件组成，如图1-38所示。

图1-38 离心泵的工作原理

1—泵壳；2—泵轴；3—叶轮；

4—滤网；5—吸水管；6—出水管

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。叶轮中心形成部分真空，水在大气压力的作用下就能源源不断地从吸水管内自动上升进入水泵。

离心泵的主要性能指标包括流量、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。扬程是指水泵能扬水高度，也称水头。实际总扬程包括实际吸水扬程式和实际出水扬程两部分。因水经过管路遇到阻力引起水头损失，实际吸水扬程为3．5～8．5m。

选择离心泵的主要依据是需要的流量与扬程。一般离心泵的排水量为基坑涌水量的1．5～2．0倍，离心泵吸水扬程要满足降水深度要求，如果不够则需要另选水泵或将水泵降低至坑壁台阶或坑底上。

安装离心泵时，需特别注意保证吸水管接头不漏气及吸水口至少应在水面以下0．5m，以免吸入空气，影响水泵正常运行。使用离心泵时，要先进行泵体与吸水管内灌水，排除空气，然后再开泵抽水。离心泵抽水能力大，适用于地下水量较大的基坑。

②潜水泵。潜水泵由立式水泵和电动机组合而成，水泵装在电动机上端，叶轮可以制成离心式或螺旋桨式，密封电动机能够完全浸在水中工作。

潜水泵具有体积小、质量轻、移动方便、安装简单和开泵时不需引水等优点，在基坑排水中采用较广。使用潜水泵时，不得脱水动转或陷入泥中，防止电动机烧坏；也不得排灌含泥量较高的水或泥浆水，防止水泵叶轮被杂物堵塞。

（3）流砂及其防治。集水坑排水法设备简单、排水方便，采用较为普遍，宜用于粗粒土层和渗水量较小的黏性土。当土质为细砂和粉砂时，随着地下水渗出抽走会带走细粒，有时坑底下面的土会形成流动状态，随地下水涌入基坑，即发生流砂现象，土完全丧失承载能力，坑底凸起，使施工条件恶化，难以达到设计深度，严重时甚至会造成边坡塌方，如果附近有建筑物，会引起地基被掏空而使建筑物下沉、倾斜，甚至倒塌。

①流砂现象的形成原因。流砂现象是水在土中渗流所产生的结果，其形成有内因和外因。内因取决于土壤的性质，根据分析和实践经验来看，细颗粒（粒径为0．005～0．05mm）、颗粒均匀、松散（土的天然孔隙比大于0．75）、饱和的土极易发生流砂。但是否会发生流砂现象，还需具备一定的外因条件，即地下水及其产生动力水压力的大小及作用方向。当地下水位较高，基坑内排水所造成的水位差较大时，动水压力增加，当动水压力大于或等于浮土重度时，会推动土体失去稳定，形成流砂现象。

②流砂的防治方法。防治流砂总的原则是“治砂必治水”。根据水在土中渗流的分析和实践经验可知，流砂的产生与动水压力大小及方向有关，因此，在基坑开挖过程中，防治流砂的途径有三种：一是减小或平衡动水压力；二是改变动水压力的方向；三是截断地下水流。

防治流砂的具体措施如下：

a．枯水期施工法。枯水期地下水位低，坑内外水位差小，动水压力减小，从而预防或减轻流砂现象。

　B．打钢板桩法。将钢板桩沿基坑周围打入不透水层，从而截住水流；或是打入基坑周围一定深度，将地下水引至坑底以下流入基坑，不仅增加渗流长度，而且改变动水压力方向，从而达到减小动水压力的目的。

C．抛大石块法。向基坑内抛大石块，增加土的压重，以平衡动水压力。采用此方法时，宜组织分段抢挖，使挖土速度超过冒砂速度，挖至设计标高后立即铺设芦席并抛大石块把流砂压住。

　D．水下挖土法。即不排水施工，使坑内外地下水压相平衡，防止流砂。如沉井施工、不排水下沉、进行水中挖土、水下浇筑混凝土，这些是防治流砂的有效措施。

e．人工降低地下水位法。如采用轻型井点、喷射井点等，截住水流，使地下水流方向向下，动水压力方向向下，增大土粒之间的压力，有效阻止流砂发生。

f．地下连续墙法。沿基坑四周浇筑一道连续的钢筋混凝土墙，从而起到承重、截水和防治流砂的作用。