城镇施工排水方法及要求

施工排水主要指地下自由水的排除，同时也包括地面水和雨水的排除。在开挖基坑或沟槽时，使坑（槽）内的水位低于原地下水位，导致地下水易于流入坑（槽）内，地面水也易于流入坑（槽）内。由于坑（槽）内有水，使施工条件恶化，严重时，会使坑（槽）壁土体坍落，地基土承载力下降，影响土的强度和稳定性。会导致排水管道、新建的构筑物或附近的已建构筑物破坏。因此，在施工时必须做好施工排水。

施工排水有明沟排水和人工降低地下水位排水两种方法。

明沟排水是在基坑或沟槽开挖时在其周围筑堤截水或在其内底四周或中央开挖排水，将地下水或地面水汇集到集水井内，然后用水泵抽走。人工降低地下水位是在沟槽或基坑开挖之前，预先在基坑周侧埋设一定数量的井点管利用抽水设备将地下水位降至基坑地面以下，形成干槽施工的条件。

不论采用哪种方法，都应将地下水位降到槽底以下一定深度，改善槽底的施工条件；稳定边坡；稳定槽底；防止地基土承载力下降。

4.2.1.1 明沟排水

基坑或沟槽开挖时，为排除渗入坑（槽）的地下水和流入坑（槽）内的地面水，可采用明沟排水，一般适用于开挖基础不深或水量不大的基坑或沟槽。

明沟排水是将流入坑（槽）内的水，经排水沟将水汇集到集水井，然后用水泵抽走的排水方法，如图4.7所示。

图4.7　明沟排水系统

1—集水井；2—进水口；3—横撑；4—竖撑板；5—排水沟

图4.8　排水沟开挖示意图

1—排水沟；2—集水井；3—水泵

明沟排水通常是当坑（槽）开挖到接近地下水位时，先在坑（槽）中央开挖排水沟，使地下水不断地流入排水沟，再开挖排水沟两侧土。如此一层层挖下去，直至挖到接近槽底设计高程时，将排水沟移至沟槽一侧或两侧。排水沟和集水井应在基础范围之外，井底应低于坑底1～2m，并铺设30cm左右碎石或粗砂滤水层，以免抽水时将泥沙抽出，并防止井底的土被搅动。开挖过程，如图4.8所示。

排水沟的断面尺寸，应根据地下水量及沟槽的大小来决定，一般排水沟的底宽不小于0.3m，排水沟深应大于0.3m，排水沟的纵向坡度不应小于1%～5%，且坡向集水井。若在稳定性较差的土壤中，可在排水沟内埋设多孔排水管，并在周围铺卵石或碎石加固，也可在排水沟内设支撑。集水井一般设在管线一侧或设在低洼处，以减少集水井土方开挖量；为便于集水井集水，应设在地下水来水方向上游的坑（槽）一侧，同时在基础范围以外。通常集水井距坑（槽）底应有1～2m的距离。

集水井的直径（或边长）不小于0.7m，集水井底与排水沟底应有一定的高差，一般开挖过程中集水井底始终低于排水沟底0.5～1.0m，当坑（槽）挖至设计标高后，集水井底应低于排水沟底1～2m。

集水井间距应根据土质、地下水量及水泵的抽水能力确定，一般间隔50～150m设置一个集水井。一般都在开挖坑（槽）之前就已挖好。

目前主要是用人工开挖集水井，为防止开挖时或开挖后集水井井壁的塌方，须进行加固。

当土质较好、地下水量不大时，一般采用木框法加固；当土质不稳定、地下水量较大时，通常先打入一圈至井底以下约0.5m的板桩加固。也可以采用混凝土管下沉法。

集水井井底还需铺垫约0.3m厚的卵石或碎石组成反滤层，以免从井底涌入大量泥沙造成集水井周围地面塌陷。

为保证集水井附近的槽底稳定，集水井与槽底有一定距离，在坑（槽）与集水井间设进水口，进水口的宽度一般为1～1.2m。为了保证进水口的坚固，应采用木板、竹板支撑。

排水沟、进水口需要经常疏通，集水井需要经常清除井底的积泥，保持必要的存水深度以保证水泵的正常工作。

明沟排水是一种常用的较简易的降水方法，适用于少量地下水、槽内地表水和雨水的排除。一般不宜用于软土或土层中含有细砂、粉砂或淤泥层的土质降水。

4.2.1.2 涌水量的计算

明沟排水采用的抽水设备主要有离心泵、潜水泵和潜污泵，为了合理选择水泵型号，应对总涌水量进行计算。

1.干河床

式中 Q——基坑总涌水量，m3/d；

K——渗透系数，m/d，见表4.2；

H——稳定水位至坑底的深度，m；当基底以下为深厚透水层时，H值可增加3～4m，以保安全；

R——影响半径，m，见表4.2；

r0——基坑半径，m，矩形基坑，r0=α（L+B）/4；不规则基坑，r0=（F/π）1/2。其中L与B分别为基坑的长与宽，F为基坑面积；α值见表4.3。

表4.2　各种岩层的渗透系数及影响半径

表4.3　α值

2.基坑近河沿时

式中 D——基坑近河边线距离，m。

其余符号意义同式（4.6）。

选择水泵时，水泵的总排水量一般采用基坑总涌水量Q的1.5～2.0倍。

4.2.1.3 人工降低地下水位

图4.9　人工降低地下水位示意图

1—抽水时水位；2—原地下水位；3—井管；4—基坑（槽）

当基坑开挖深度较大，地下水位较高、土质较差（如细砂、粉砂等）等情况下，可采用人工降低地下水位的方法。人工降低地下水位常采用井点排水的方法，是在基坑周围或一侧埋入深于基底的井点滤水管或管井，以总管连接抽水，使地下水位低于基坑底，以便在干燥状态下挖土，这样不但可防止流沙现象和增加边坡稳定，而且便于施工。人工降低地下水位示意如图4.9所示。

人工降低地下水位一般有轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点等。表4.4所列各类井点降水方法的适用范围可供参考。

表4.4　各种井点的适用范围

1.轻型井点系统

轻型井点系统适用于在粗砂、中砂、细砂、粉砂等土层中降低地下水位，降水效果显著，应用广泛，并有成套设备可选用。

（1）轻型井点系统的组成。轻型井点系统由滤管、井点管、弯联管、总管和抽水设备所组成，如图4.10所示。

1）滤管。滤管是进水设备，构造是否合理对抽水效果影响很大。一般用直径38～55mm的钢管制成，长度为0.9～1.7m。管壁上有直径为12～18mm、呈梅花形布置的孔，外包粗、细两层滤网。为了避免滤孔淤塞，在管壁与滤网间用塑料管或铁丝绕成螺旋状隔开，滤网外层再围一层粗铁丝保护层。滤管下端配有堵头，上端同井点管相连，如图4.11所示。

2）井点管。井点管（简称井管）一般采用镀锌钢管制成，管壁上不设孔眼，直径与滤水管相同，其长度视含水量埋深深度确定，一般是6～9m，井管与滤水管间用管箍连接。

3）弯联管。弯联管用于连接井管和总管，一般采用内径38～55mm的加固橡胶管，这种弯联管的安装和拆卸都很方便，允许偏差较大；也可采用弯头管箍等管件组装而成，这种弯联管气密性较好，但安装不太方便。

图4.10　轻型井点系统的组成

1—井点管；2—滤水管；3—总管；4—弯联管；5—抽水设备

4）总管。总管一般采用直径为100～150mm的钢管，每节长为4～6m，在总管的管壁上开孔焊有直径与井管相同的短管，用于弯联管与井管的连接，短管的间距应与井点布置间距相同，但是由于不同的土质、不同的降水要求，所计算的井点间距不同，因此在选购时，应根据实际情况而定。总管上短管间距通常按井点间距的模数而定，一般为1.0～1.5m，总管间采用法兰连接。

图4.11　滤水管构造图

1—钢管；2—管壁上的滤水孔；3—钢丝；4—细滤网；5—粗滤网；6—粗钢丝保护网；7—井点管；8—铁头

图4.12　射流式抽水设备

1—射流器；2—加压泵；3—隔板；4—排水口；5—接口

5）抽水设备。轻型井点通常采用射流泵或真空泵抽水设备，也可采用自引式抽水设备。

射流式抽水设备是由水射器和水泵共同工作来实现的，其设备组成简单，工作可靠，减少泵组的压力损失，便于设备的保养和维修。射流式抽水设备工作过程如图4.12所示。离心水泵从水箱抽水，水经水泵加压后，高压水在射流器的喷口出流形成射流，产生一定的真空度，使地下水经井管、总管进入射流器，经过能量变换，将地下水提升到水箱内，一部分水经过水泵加压，使射流器工作，另一部分水经水管排除。

自引式抽水设备是用离心水泵直接自总管抽水，地下水位降落深度仅为2～4m。

无论采用哪种抽水设备，为了提高水位降落深度，保证抽水设备的正常工作，除保证整个系统连接的严密性外，还要在地面下1.0m深度的井管外填黏土密封，避免井点与大气相通，破坏系统的真空。

（2）轻型井点的设计。轻型井点的设计包括轻型井点布置（平面布置、高程布置），涌水量计算，井点管的数量和间距的确定，抽水设备的确定等。井点计算由于受水文地质和井点设备等许多因素的影响，所计算的结果只是近似数值，对重要的工程，其计算结果必须经过现场试验进行修正。

1）轻型井点布置。布置原则是：所有需降水的范围都包括在井点范围内，若在主要构筑物基坑附近有一些小面积的附属构筑基坑，应将这些小面积的基坑包括在内。

a.平面布置。根据基坑平面形状与大小，土质与地下水的流向，降低地下水的深度等要求而定。当沟槽宽小于2.5m，降水深小于4.5m，可采用单排线状井点，如图4.13所示，布置在地下水流的上游一侧；当基坑或沟槽宽度较大或土质不良、渗透系数较大时，可采用双排线状井点，如图4.14所示；当基坑面积较大时，应采用环形井点如图4.15所示，挖土运输设备出入道路处可不封闭。

图4.13　单排井点系统

1—滤水管；2—井管；3—弯联管；4—总管；5—降水曲线；6—沟槽

图4.14　双排井点系统

1—滤水管；2—井管；3—弯联管；4—总管；5—降水曲线；6—沟槽

图4.15　环形井点布置简图

1—总管；2—井点管；3—抽水设备

（a）井点管布置。井点管距离基坑或沟槽上口宽不应小于1.0m，以防局部漏气，一般取1.0～1.5m，布置过近，影响施工，而且可能使空气从基坑或沟槽壁进入井点系统，从而使抽水系统遭到破坏，影响施工质量。井点的埋深应满足降水深度要求。

（b）总管布置。为提高井点系统的降水深度，总管的设置高程应尽可能接近地下水位，并应以1‰～2‰的坡度坡向抽水设备，当环围井点采用多个抽水设备时，应在每个抽水设备所负担总管长度分界处设阀门将总管分段，以便分组工作。

（c）抽水设备布置。抽水设备通常布置在总管的一端或中部，水泵进水管的轴线尽量与地下水位接近，常与总管在同一高程上，水泵轴线不低于原地下水位以上0.5～0.8m。

（d）观察井的布置。为了解降水范围内的水位降落情况，应在降水范围内设置一定数量的观察井，观察井的位置及数量视现场的实际情况而定，一般设在基坑中心、总管末端、局部挖深处等位置。

b.高程布置。井点管的埋深应根据降水深度、储水层所在位置、集水总管的高程等决定，但必须将滤管埋入储水层内，并且比所挖基坑或沟槽底深0.9～1.2m。集水总管标高应尽量接近地下水位线并沿抽水水流方向有0.25‰～0.5‰的上仰坡度，水泵轴心与总管齐平。

井点管埋深可按下式计算，如图4.16所示。

式中 H——井点管的埋设深度，m；

H1——井点管埋设面基坑底面的距离，m；

Δh——降水后地下水位至基坑底面的安全距离，m，一般为0.5～1m；

i——水力坡度，与土层渗透系数、地下水流量等因素有关，根据扬水试验和工程实测确定。对环状或双排井点可取1/10～1/15；对于单排线状井点可取1/4；环状井点外取1/8～1/10。

L——井点管中心至最不利点（沟槽内底边缘或基坑中心）的水平距离，m；

l——滤管长度，m。

井点露出地面高度，一般取0.2～0.3m。

轻型井点的降水深度以不超过6m为宜。如求出的H值大于6m，则应降低井点管和抽水设备的埋置面，如果仍达不到降水深度的要求，可采用二级井点或多级井点，如图4.17所示。根据施工经验，两级井点降水深度递减0.5m左右，布置平台宽度一般为1.0～1.5m。

图4.16　高程布置

图4.17　二级轻型井点降水示意图

1—第一级井点；2—第二级井点；3—集水总管；4—连接管；5—水泵；6—基坑；7—原有地下水位线；8—降水后地下水位线

2）涌水量计算。工程实际中，井点系统是各单井之间相互干扰的井群，井点系统的涌水量显然较数量相等互不干扰的单井的各井涌水量总和小。工程上为应用方便，按单井涌水量作为整个井群的总涌水量，而“单井”的直径按井群各个井点所环围面积的直径计算。由于轻型井点的各井点间距较小，可以将多个井点所封闭的环围面积当作一口钻井，即以假想环围面积的半径代替单井井径计算涌水量。

a.无压完整井的涌水量，如图4.18所示。

式中 Q——井点系统总涌水量，m3/d；

K——渗透系数，m；

S——水位降深，m；

H——含水层厚度，m；

R——影响半径，m；

X0——井点系统的假想半径，m。

图4.18　无压完整井

图4.19　无压非完整井

b.无压非完整井的涌水量，如图4.19所示。工程上遇到的大多为潜水非完整井，其涌水量可按下式计算：

式中 Q——潜水非完整井涌水量，m3/d；

B——校正系数。

式中 h——地下水位降落后井点中水深，m；

LL——滤管长度，m。

也可以按无压非完整井涌水量计算：

式中 H0——含水层有效带的深度，m，计算见表4.5；

其他符号意义同式（4.9）。

表4.5　H0计算

3）计算总涌水量时，R、X0、K的值预先确定。

a.抽水影响半径R的确定。

或

b.基坑假想半径X0的确定。假想半径指降水范围内环围面积的半径，根据基坑形状不同有以下几种情况。

当环围面积为矩形（L/B≤5）时

式中 L——井点系统的总长度，m；

B——环围井点总长度，m；

α——系数，参见表4.6。

表4.6　α 值

当环围面积为正方形、圆形或近似圆形时

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式中 F——井点所环围的面积，m2。

当L/B＞5时，可划分为若干计算单元，长度按（4～5）B考虑；当L＞1.5R时，也可取L=1.5R为一段进行计算；当形状不规则时应分块计算涌水量，将其相加即为总涌水量。

c.渗透系数K的确定。以现场抽水试验取得较为可靠，若无资料时可参见表4.7数值选用。

表4.7　土的渗透系数K值

4）单根井点管涌水量：

式中 q——单根井点管涌水量，m3/d；

d——滤管直径，m；

ll——滤管长度，m；

K——渗透系数，m/d。

5）井点管的数量和间距的确定。井点管所需根数

式中 n——井点管所需根数；

1.1——考虑井点管堵塞等因素的备用系数；

Q——井点系统总涌水量，m3/d；

q——单根井点管涌水量，m3/d。

式中 D——井点管的间距，m；

L1——总管长度，m。

D值求出后要取整数，并应符合总管接头的间距。

井点管数量与间距确定以后，可根据下式校核所采用布置方式是否能将地下水位降低到规定的标高，即h值是否小于规定的数值。

式中 h——滤管外壁处或坑底任意点的动水位高度，m，对完整井算至井底，对非完整井算至有效带深度；

x1，x2，…，xn——所核算的滤管外壁或坑底任意点至各井点管的水平距离，m。

6）抽水设备的确定。确定抽水设备有真空泵（干式、湿式）、离心泵等，一般按涌水量、渗透系数、井点数量与间距来确定。

（3）轻型井点施工、运行及拆除。轻型井点系统的安装顺序是：测量定位、敷设集水总管、冲孔、沉放井点管、填滤料、用弯联管将井点管与集水总管相连、安装抽水设备、试抽。

井点管埋设方法有：射水法、套管法、冲孔或钻孔法等。

1）射水法。射水法井点管示意图如图4.20所示。井点管下设射水球阀，上接可旋动节管与高压胶管、水泵等。冲射时，先在地面井点位置挖一小坑，将射水式井点管插入，利用高压水在井管下端冲刷土体，使井点管下沉。下沉时，随时转动管子以增加下沉速度并保持垂直。射水压力一般为0.4～0.6MPa。当井点管下沉至设计深度后取下软管，与集水总管相连，抽水时球阀自动关闭。冲孔直径不小于300mm，冲孔深度应比滤管深0.5～1m，以利沉泥。井点管与孔壁间应及时用洁净粗砂灌实，井点管要位于砂滤中间。灌砂时，管内水面应同时上升，否则可向管内注水，水如果能很快下降，则认为埋管合格。

图4.20　射水式井点管示意图

图4.21　套管冲沉井点管

1—水枪；2—套管；3—井点管；4—水槽；5—高压水泵

2）套管法。套管法冲设备由套管、翻浆管、喷射头和储水室4部分组成，如图4.21所示。套管直径150～200mm（喷射井点为300mm），一侧每1.5～2.0m设置250mm×200mm排泥窗口，套管下沉时，逐个开闭窗口，套管起导向、护壁作用。储水室设在套管上、下。用4根φ38mm钢管上下连接，其总截面积是喷嘴面积总和的3倍。为了加快翻浆速度及排除土块，在套管底部内安装两根φ25mm压缩空气管，喷射器是该设备的关键部件，由下层储水室、喷嘴和冲头3部分组成。套管冲枪的工作压力随土质情况加以选择，一般取0.8～0.9MPa。

当冲孔至设计深度，继续给水冲洗一段时间，使出水含泥量在5%以下。此时在孔底填一层砂砾，将井点管居中插入，在套管与井点管之间分层填入粗砂并逐步拔出套管。

3）冲孔或钻孔法。采用直径为50～70mm的冲水管或套管式高压水冲枪冲孔，或用机械、人工钻孔后再沉放井点管。冲孔水压采用0.6～1.2MPa。为加速冲孔速度，可在冲管两旁设置两根空气管，将压缩空气接入。所有井点管在地面以下0.5～1.0m的深度内，应用黏土填实以防漏气。井点管埋设完毕，应接通总管与抽水设备进行试抽，检查有无漏气、淤塞等异常现象。轻型井点使用时，应保证连续抽水，并准备双电源或自备发电机。正常出水规律是“先大后小、先混后清”。如不出水或浑浊，应检查纠正。在降水过程中，要对水位降低区域内的建筑物或构筑物检查有无沉陷现象，发现沉陷或水平位移过大，应及时采取防护技术措施。

坑（槽）内的施工过程全部完毕并在回填土后，方可拆除井点系统，拆除工作是在抽水设备停止工作后进行，井管常用起重机或吊链经井管拔出。当井管拔出困难时，可用高压水进行冲洗后再拔。拆除后的滤水管、井管等应及时进行保养检修，存放指定地点以备下次使用。井孔应用砂或土填塞，应保证填土的最大干密度满足要求。

拆除多级轻型井点时应自底层开始，逐层向上进行，在下层井点拆除期间，上部各层井点应继续抽水。

冬季施工时，应对抽水机组及管路系统采取防冻措施，停泵后必须立即把内部积水放空，以防冻坏设备。

（4）轻型井点工程项目实例。

【案例4.1】 某地建造一座地下式水池，其平面尺寸为10m×10m，基础底面标高为12.00m，自然标高为17.00m，根据地质勘探资料，底面以下1.5m以上为亚黏土，以下为8m厚的细砂土，地下水净水位标高为15.00m，土的渗透系数为5m/d，试进行轻型井点系统的布置与计算。

【解】 根据本工程基坑的平面形状及降水深度不大，拟定采用环状单排布置，布置如图4.22所示。

图4.22　井点系统布置图

1—抽水设备；2—排水总管；3—井管

井管、滤水管选用直径为50mm的钢管，布设在距基坑上口边缘外1.0m，总管布置在距基坑上口边缘1.5m处，总管底埋设标高为16.4m，弯联管选用直径50mm的弯联管。

井点埋设深度的确定：

H≥H1+Δh+iL+l

式中 H1——基坑深度：17.00-12.00=5.00（m）；

Δh——降水后地下水位至基坑底面的安全距离，取1.0m；

i——降水曲线坡度，环状井点取1∶10；

L——井点管中心至基坑中心的水平距离，m。基坑侧壁边坡率n=0.5，边坡的水平投影为

Hn=5×0.5=2.5（m）

则

L=5+2.5+1.0=8.5（m）

所以H≥5.0+1.0+0.1×8.5=6.85（m）

则井管的长度为6.85-（17.0-16.4）+0.4=6.65（m）

滤水管选用长度为1.0m。

由于土层的渗透系数不大，初步选定井点间距为0.8m，总管直径选用150mm的钢管，总长度为

4×（2×2.5+10+2×1.5）=4×18=72（m）

抽水设备选用两套，其中一套备用，布置如图4.22所示，核算如下。

（1）涌水量计算按无压非完整井计算，采用式（4.10）。

其中S=（15.00-12.00）+1.0+0.85=4.85（m）

滤水管LL=1.0m，根据表4.5，按，查得

H0=1.85×（4.85+1.0）=10.82（m）

影响半径按式（4.13）计算，其中K=5m/d，。

假想半径按式（4.14）计算，其中B/L=1.0，查表4.3，α=1.0，则X0=1.0。

因此，井的涌水量为Q=624.9m3/d。

（2）井点管数量与间距的计算，单根井点管出水量按式（4.16）计算。

抽水设备选择

Q=624.9m3/d=26.04m3/h

井点系统真空值取6.7kPa。

选用两套QJD-45射流式抽水设备。

2.喷射井点降水

当基坑开挖较深，降水深度要求大于6m或采用多级轻型井点不经济时，可采用喷射井点系统。它适用于渗透系数为0.1～50m/d的砂性土或淤泥质土，降水深度可达8～20m。

根据工作介质不同，喷射井点分为喷气井点和喷水井点两种，目前多采用喷水井点。

（1）喷射井点系统组成。其设备主要由喷射井点、高压水泵（或空气压缩机）和管路系统组成，如图4.23所示。喷水井点是借喷射器的射流作用将地下水抽至地面。喷射井管由内管和外管组成，内管下端装有喷射器，并与滤管相连。喷射器由喷嘴、混合室、扩散室等组成，如图4.23（b）。工作时，高压水经过内外管之间的环形空隙进入喷射器，由于喷嘴处截面突然缩小，高压水高速进入混合室，使混合室内压力降低，形成一定的真空，这时地下水被吸入混合室与高压水汇合，经扩散管由内管排出，流入集水池中，用水泵抽走一部分水，另一部分由高压水泵压往井管循环使用。如此不断地供给高压水，地下水便不断地抽出。

高压水泵宜采用流量为50～80m3/h的多级高压水泵，每套约能带动20～30根井管。

（2）喷射井点布置。喷射井点的平面布置，当基坑宽小于10m时，井点可做单排布置；当基坑宽大于10m时，可做双排布置；当基坑面积较大时，宜采用环形布置，如图4.23所示。井点距一般采用1.5～3.0m。喷射井点的高程布置及管路布置方法和要求与轻型井点基本相同。

（3）喷射井点的施工与使用。喷射井点的施工顺序为：安装水泵及进水管路；敷设进水总管和回水总管；沉没井点管并灌填砂滤料，接通进水总管后及时进行单根井点试抽、检验；全部井点管沉设完毕后，接通回水总管，全面试抽，检查整个降水系统的运转状况及降水效果。然后让工作水循环进行正式工作。喷射井点埋设时，宜用套管冲孔，加水及压缩空气排泥。当套管内含泥量小于5%时方可下井管及灌砂，然后再将套管拔起。下管时水泵应先开始运转，以便每下好一根井管，立即与总管接通（不接回水管），之后及时进行单根试抽排泥，并测定真空度，待井管出水变清后为止，地面测定真空度不宜小于93300Pa。全部井点管埋设完毕后，再接通回水总管，全面试抽，然后让工作水循环，进行正式工作。各套进水总管均应用阀门隔开，各套回水总管应分开。开泵时，压力要小于0.3MPa，以后再逐渐正常。抽水时如发现井管周围有泛砂、冒水现象，应立即关闭井点管进行检修。工作水应保持清洁。试抽2d后应更换清水，以减轻工作水对喷嘴及水泵叶轮等的磨损。

图4.23　喷射井点设备及布置

1—喷射井管；2—滤管；3—进水总管；4—排水总管；5—高压水泵；6—集水池；7—水泵；8—内管；9—外管；10—喷嘴；11—混合室；12—扩散管；13—压力表

（4）喷射井点的计算。喷射井点的涌水量计算及确定井点管数量与间距，抽水设备等均与轻型井点计算相同，水泵工作水需用压力按下式计算：

式中 P——水泵工作水压力，MPa；

P0——扬水高度，m，即水箱至井管底部的总高度；

A——水高度与喷嘴前面工作水头之比。

混合室直径一般为14mm，喷嘴直径为5～6.5mm。

喷射井点出水量见表4.8。

表4.8　喷射井点出水量

【案例4.2】 某钢厂均热炉基坑，地处冲积平原，基础施工涉及的四层土见表4.9，该基坑呈长方形：长330m、宽67m，基坑底深9.32m。地下水位-1.2m。试设计井点。

表4.9　土质、层厚与渗透系数

【解】（1）井点设计。根据降深要求、土质和设备情况，设计采用西部二级轻型井点，东部喷射井点构成封闭式联合降水。图4.23是喷射井点设备及布置图。

共计下沉井点82根，设3个水泵房，1号、2号、3号水泵各连接井点31根、25根、26根。井点间距2m，另设12个水位观测井。

井点埋深（不包括露出地面高和滤水管长度）：

（2）井管埋设。井管用套管水冲法施工。用此法由于在过滤器外壁滤砂层厚度为5～8cm以上，套管内填砂均匀充实，改善了垂直渗透性，同时滤砂层防止大量细颗粒土的流失，保证地基土不受破坏，提高水的清洁度，为喷射井点深层降水成功打下良好的基础。

（3）降水效果。抽水量统计列于表4.10。抽水量与时间关系曲线如图4.24所示，从曲线看有波动，这是受雨水、潮汐的影响，但总趋势是稳定的。

表4.10　抽水量统计

图4.24　流量与时间关系曲线

1号泵有10根井点为导杆式水冲法施工，不仅流量少，而且含泥量高，虽然多次更换清水，却发现粉细土被抽出，局部地基土陷落。

运行300余天后，部分喷嘴已坏，但3号泵尚余8根井点，井点间距为4～6m，实际出水量为15.36m3/d，平均单井抽水量为1.92m3/d。比开始时0.84m3/d（井点间距2m）提高1倍。这一现象说明扩大井点间距是可行的。

水位降低：水位降低是降水效果的主要标志，从12个观测井收集资料如图4.25所示。开挖深度-10.82m时，地基土仍干燥。抽水35天后距基坑40m远处观测井水位降低至-2.36m，影响半径约为60m。

图4.25　降水曲线

真空度：真空度衡量井点抽水正常与否。过分要求高真空度就须提高工作水压力，这对喷嘴有害，因此严格控制水压是非常重要的。实际中对三个泵房井点真空度变化作了测定和记录。

土工分析：在基坑内地面以下-3m、-6m、-9m处取土作含水量变化分析。含水量降低至7%～18%，达到了良好的降水效果。

3.电渗井点降水

在渗透系数小于0.1m/d的黏土、粉土和淤泥等土质中，采用重力或真空作用的一般轻型井点排水效果很差，因此，宜采用电渗井点降水。此法一般与轻型井点或喷射井点结合使用。降深也因选用井点类型的不同而异。如降深小于8m，可使用轻型井点与电渗井点配套；如降深大于8m，可使用喷射井点与电渗井点配套时。

（1）电渗井点的降水原理。电渗井点降水的原理来自电动作用，就是根据胶体化学的双电层理论，在含水的细土颗粒中，插入正负电极并通以直流电后，土颗粒即自负极向正极移动，水自正极向负极移动，这样把井点沿坑槽外围埋入含水层中，作为负极，导致弱渗水层中的黏滞水移向井点中，然后用抽水设备将水排除，从而降低地下水位。

（2）电渗井点的布置。电渗井点的具体布置如图4.26所示。电渗井点利用井点管作为阴极，用DN50～75的钢管、直径不小于25mm的钢筋或其他金属材料作为阳极。采用直流电源，电压不宜大于60V，电流密度宜为0.5～1A/m2。

图4.26　电渗井点布置

正极和负极自成一列布置，一般正极布置在井点的内侧，与负极并列或交错，正极埋设应垂直，严禁与相邻负极相碰。正极的埋设深度应比井点深50cm，露出地面0.2～0.4m，并高出井点管顶端，正负极的数量宜相等，必要时正极数量可多于负极数量。正负极的间距，一般采用轻型井点与之配套时，为0.8～1.0m，采用喷射井点与之配套时时，为1.2～1.5m。

正负极应用电线或钢筋连成电路，与电源相应电极相接，形成闭合回路，导线上的电压降不应超过规定电压的5%。因此，要求导线的截面较大，一般选用直径6～10mm的钢筋。

（3）电渗井点的施工与使用。电渗井点施工与轻型井点相同。电渗井点安装完毕后，为避免大量电流从表面通过，降低电渗效果，减少电耗，通电前应将地面上的金属或其他导电物处理干净。电路系统中应安装电流表和电压表，以便操作时观察，电源必须设有接地线。电渗井点运行时，为减少电耗，应采用间歇通电，即通电24h后，停电2～3h再通电。

电渗井点运行时，应按时观测电流、电压、耗电量及观测井水位变化等，并做好记录。电渗井点的电源，一般采用直流电焊机，其功率计算：

其中

F=HL

式中 P——电焊机功率，kW；

U——电渗电压，一般为45～65V；

F——电渗面积，m2；

H——导电深度，m；

L——井点长度，m；

I——电流密度，宜为0.5～1A/m2。

4.管井井点降水

管井适用于中砂、粗砂、砾砂、砾石等渗透系数大、地下水丰富的土、砂层或轻型井点不易解决的地方。

管井井点系统由滤水井管、吸水管、抽水机等组成，如图4.27所示。

管井井点排水量大、降水深，可以沿基坑外围或沟槽的一侧或两侧作直线布置。井中心距基坑边缘的距离为：采用冲击式钻孔用泥浆护壁时为0.5～1m；采用套管护壁时不小于3m。管井埋设的深度与间距，依据降水面积、深度以及含水层的渗透系数而定，最大埋设深度可达10余米，间距为10～50m。

井管的埋设可采用冲击钻进或螺旋钻进、泥浆或套管护壁。钻孔直径应比滤水井管大200mm以上。井管下沉前应进行清洗，并保持滤网的畅通，滤水井管放于孔中心，用圆木堵塞管口。壁与井管间距用3～15mm砾石填充作为过滤层，地面下0.5m以内用黏土填充、夯实。其高度不小于2m。

管井井点降水过程中应经常检查抽水机械的电机、传动轴、电流、电压等，对管井内水位下降和流量进行观测和记录。

管井使用完毕，采用人工拔杆，用钢丝绳导链将管口套紧慢慢拔出，洗净后供再次使用，所留空洞用砾砂回填夯实。

图4.27　管井井点构造（单位：mm）