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井点降水法

时间:2022-10-03 百科知识 版权反馈
【摘要】:井点降水有轻型井点、喷射井点、管井井点及电渗井点降水等,可以根据降低地下水位深度、土的渗透系数、工程特点等条件综合选用。井点管的埋置深度H,可以按照下式计算:③轻型井点降水施工。④轻型井点降水的使用。当基坑开挖深度大于6m,土层渗透系数小于0.1~2.0m/d,用多极轻型井点降水已不经济时,可以采用喷射井点降水,设备简单、排水深度大,可达8~20m,基坑土方开挖量小、施工快、费用低。

井点降水法是在基坑开挖前,预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管(井),利用抽水设备从中抽水,使地下水位降低到坑底以下;在基坑开挖过程中仍不断抽水,使所挖的土始终保持干燥状态,从而防止流砂发生。通过井点降水,可以改变边坡坡度,减少挖土方量;还可以防止基底隆起,加速地基固结。但降水前,应当考虑在降水影响范围内的已有建筑物和构筑物可能产生的附加沉降、位移,从而将引起的开裂、倾斜甚至倒塌,必要时应预先采取有效的防护措施。

井点降水有轻型井点、喷射井点、管井井点及电渗井点降水等,可以根据降低地下水位深度、土的渗透系数、工程特点等条件综合选用。

各井点降水法的适用范围见表1-7。

表1-7 各井点降水法的适用范围

(1)轻型井点。轻型井点就是沿基坑的四周将许多直径较细的井点管埋入蓄水层中,井点管上部与总管相连接,通过总管利用抽水设备将地下水从井点管内不断抽出,使原有的地下水位降低至坑底以下,如图1-39所示。

图1-39 轻型井点降水示意图

1—滤管;2—井点管;3—降低后地下水位线;4—原有地下水位线;5—总管;6—弯联管;7—水泵房

①轻型井点设备。轻型井点设备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。

滤管(图1-40)长为1.0~1.5m,管壁上钻有直径为13~19mm梅花形排列的滤孔,管壁外包两层滤网。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眼的塑料纱布。为使水流通畅,避免滤孔淤塞影响水流入滤管,在管壁与滤网间用小塑料管绕成螺旋形将二层隔开。滤网的外面用带孔的薄针管或粗铁丝网保护。

井点管宜采用直径为38~50mm的钢管,其长度为5~7m,可以整根或分节组成。井点管的上端用弯联管与总管相连。弯联管宜用透明塑料管(可随时看到井点管的工作情况)或橡胶软管;总管宜采用直径为100~127mm的钢管。每节长度为4m,其上每隔0.8m或1.2m设置一个与井点管连接的短接头。

图1-40 滤管构造

1—钢管;2—管壁上小孔;3—缠绕的铁丝;

4—细滤网;5—粗滤网;6—粗铁丝保护网;

7—铸铁头;8—井点管

抽水设备常用的有真空泵井点设备和射流泵井点设备。

真空泵井点设备由真空泵、离心泵和水气分离箱等组成,如图1-41所示。该设备适用于重要且较大规模的工程降水。设备形成真空高(67~80MPa)、降水深度较大(5.5~6.0m)、设备复杂、管理困难、耗电量大。

图1-41 真空泵井点设备的工作原理

1—滤管;2—井点管;3—弯管;4—阀门;5—集水总管;6—闸门;7—滤管;

8—过滤箱;9—淘砂孔;10—水气分离器;11—浮筒;12—阀门;13—真空计;

14—进水管;15—真空计;16—副水气分离器;17—挡水板;18—放水口;

19—真空泵;20—电动机;21—冷却水管;22—冷却水箱;23—循环水泵;24—离心水泵

射流泵轻型井点设备由离心泵、射流泵(射流器)、水箱等组成,如图1-42所示。射流泵抽水系统由高压泵供给工作水,经射流泵后产生真空,引射地下水流。设备构造简单、制造容易,降水深度可达9m,成本低、操作维修方便、耗电量少。但其所带的井点管一般为25~40根,总管长度为30~50m。

图1-42 射流泵轻型井点设备的工作简图

(a)工作简图;(b)射流泵构造

1—离心泵;2—射流泵;3—进水管;4—集水总管;

5—井点管;6—循环水箱;7—隔板;8—泄水口;

9—真空表;10—压力表;11—喷嘴;12—喉管

②轻型井点布置。轻型井点布置由基坑平面形状与尺寸、基坑的深度、土质、地下水位高低和流向以及降水深度要求等因素确定。

平面布置:基坑或沟槽宽度小于6m,且降水深度不超过5m时可以采用单排井点,并应当布置在地下水位上游一侧,两端延伸长度以不小于槽宽为宜,如图1-43所示。如宽度大于6m或土质不良、渗透系数较大时,宜采用双排井点,布置在基坑的两侧。当基坑面积较大时,宜采用环形布置,如图1-44所示。运输设备入口一般在地下水下游方向布置,不封闭。井点管距离基坑壁一般为0.7~1.0m,以防止局部发生漏气。井点管间距为0.8m、1.2m、1.6m,由计算或经验确定。井点管在总管四角部位应适当加密。

图1-43 单排井点布置简图

(a)平面布置;(b)高程布置

1—总管;2—井点管;3—抽水设备

图1-44 环形井点布置简图

(a)平面布置;(b)高程布置

1—总管;2—井点管;3—抽水设备

高程布置:考虑抽水设备的水头损失,轻型井点降水深度一般不超过6m。井点管的埋置深度H(m),可以按照下式计算:

式中 H1——井点管埋设面至基坑底面的距离(m);

h——基坑底面至降低后的地下水水位线的最小距离,一般取0.5~1.0m;

i——水力梯度,根据实测,环状或双排井点取1/15~1/10,单排井点取1/4;

L——井点管中心至基坑中心的短边距离(m)。

③轻型井点降水施工。轻型井点安装应当根据降水方案,先铺设总管,再埋设井点管,然后用弯联管连接井点管与总管。

井点管的埋设一般用水冲法施工,分为冲孔和埋管两个过程,如图1-45所示。

图1-45 井点管的埋设

(a)冲孔;(b)埋管

1—冲管;2—冲嘴;3—橡胶管;4—高压水泵;5—压力表;

6—起重机吊钩;7—井点管;8—滤管;9—填砂;10—黏土封口

冲孔借助于高压水冲刷土体,用冲管扰动土体助冲,成孔后埋设井点管。冲孔要垂直,直径一般为300mm,以保证井点管四周有一定厚度的砂滤层,冲孔深度要比滤管底深0.5m左右,以防止冲管拔出时部分土颗粒沉于底部而触及滤管。

井孔冲成后,随即拔出冲管,插入井点管。井点管与井壁之间应当立即用净粗砂灌实,且在距离地面1~1.5m深处用黏土填塞密实,防止漏气。

④轻型井点降水的使用。井点管埋设完毕后应当进行试抽,检查有无漏气、淤塞现象及出水是否正常,如有异常情况,应当经检查维修后方可使用。

井点使用时,应当保证连续不断地抽水,如有井点淤塞,一般可以通过听管内水流声响、手摸管壁感到有震动、手触管壁有冬暖夏凉的感觉等方法进行检查,发现问题,及时排除隐患,并应当备有双电源以防断电。一般在抽水3~5d后水位降落漏斗基本趋于稳定。正常出水规律为“先大后小,先浑后清”。

(2)二级轻型井点。当H值小于降水深度6m时,可以采用一级井点;当H值略大于6m时,可以降低井点管的埋置面,即可满足降水深度的要求;当一级井点降水达不到降水深度的要求时,则采用二级轻型井点,即先挖去第一级井点所疏干的土后,再在其底部装设第二级井点,如图1-46所示。

图1-46 二级轻型井点

1—第一层井点管;2—第二层井点管

(3)喷射井点。喷射井点降水是在井点管内部装设特制的喷射器,用高压水泵或空气压缩机通过井点管的内管喷射器输入高压水或压缩空气,形成水气射流,将地下水经井点外管与内管的间隙抽出排走。当基坑开挖深度大于6m,土层渗透系数小于0.1~2.0m/d,用多极轻型井点降水已不经济时,可以采用喷射井点降水,设备简单、排水深度大,可达8~20m,基坑土方开挖量小、施工快、费用低。

喷射井点的设备由喷射井管、高压水泵及进排水管路系统组成,如图1-47(a)所示。当基坑宽度小于10m时,喷射井点可作单排布置;当基坑宽度大于10m时,可作双排布置;当基坑面积较大时,宜采用环形布置。如图1-47(b)所示,井点间距一般采用2~3m。

图1-47 喷射井点系统

(a)喷射井点设备简图;(b)喷射井点平面布置

1—喷射井管;2—滤管;3—进水点管;4—排水总管;

5—高压水泵;6—集水池;7—水泵;8—压力表

(4)电渗井点。当土的渗透系数很小(K<0.1m/d)、含水量大时,在压缩性、稳定性差的黏性土层中,特别是淤泥或淤泥质黏土中,利用井点管本身作为阴极,沿基坑(槽)外围布置,用钢管(直径50~70mm)或钢筋(直径25mm以上)作阳极,埋设在井点管环圈内侧0.8~1.52m处,外露在地面上200~400mm,其入土深度应当比井点管深500mm,如图1-48所示。对阴、阳极通以直电流,即应当用电压比降使带负电荷的土粒向阳极方向移动,带正电荷的孔隙水向阴极方向集中,产生电渗现象,在电渗与真空的双重作用下,强制黏土中的水从内向外流入井点管附近,由井点管快速排除。

图1-48 电渗井点布置

1—井点管(阴极);2—钢筋(阳极);

3—地下水降水曲线

阴、阳两级应当保持一定距离,严禁相碰。采用轻型井点时,两面极间距为0.8~1.0m,工作电压不宜大于60V,土中通电时的电流密度为0.5~1.0A/m2,通入电流后,地下水会在电场作用下流向井点管,由井点管将地下水抽出。

(5)管井井点。管井井点是沿基坑每隔20~50m设置一个管井,深度为8~15m,每个管井内单独用一台水泵不断抽水来降低地下水位,井内水位降低值可达6~10m,而井中间则为3~5m,如图1-49所示。管井井点降水宜在土的渗透系数大(20~200m/d)、地下水量大的土层中采用。

图1-49 管井井点

(a)钢管管井;(b)混凝土管管井

1—沉砂管;2—钢筋焊接骨架;3—滤网;4—管身;5—吸水管;

6—离心泵;7—小砾石过滤层;8—黏土封口;9—混凝土实管;

10—混凝土过滤管;11—潜水泵;12—出水管

管井井点的设备主要由管井、吸水管及水泵组成。管井可以用钢管管井和混凝土管管井。吸水管可采用直径为50~100mm的钢管或胶皮管,其下端应始终保持沉入管井抽吸时的最低水位以下,同时,为了启动水泵和防止在水泵运转中突然停泵时发生倒灌,在吸水管底部应当装入逆止阀。水泵可采用2~4in潜水泵或单级离心泵。

管井的沉设可采用泥浆护壁钻孔法,用泥浆护住井壁以防坍塌。钻孔的直径要比井管外径大200mm。井孔钻成后要进行清孔,然后下井管,随即用粗砂或砾石填充作为过滤层。

(6)深井井点。当降水深度大,管井井点采用一般的离心水泵和潜水泵不能满足降水要求时,在深基坑周围埋置深于基底的井管,依靠深井泵或深水潜水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,这种泵为深井泵。而电动机和水泵均淹没在深井内工作的为深井潜水泵。

深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;但深井井点一次性投资大,成孔质量要求高。深井井点降水适用于渗透系数较大(10~250m/d)、土质为砂土或碎石土、地下水量富水、降水深度深(10~50m)、面积大的情况。

深井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1-50所示。

图1-50 深井井点构造

(a)钢管深井井点;(b)无砂混凝土管深井井点

1—井孔;2—黏土封口;3—300~375井管;4—潜水泵;5—过滤段(内填碎石);

6—滤网;7—导向段;8—开孔底板(下铺滤网);9—出水管;10—电缆;

11—小砾石或中粗砂;12—中粗砂;13—出水总管;14—钢板井盖;

15—小砾石;16—沉砂管;17—无砂混凝土过滤管

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