基坑降排水方法：明沟与集水井降水法

进行基坑降排水时，可根据基坑开挖深度及地下水位情况采用以下两类方法。

1.明沟排水法

当基坑开挖深度较小，地下水位高出基坑底面不多，边坡土层不易产生管涌、流砂或坍塌时，可采用此方法。在土方开挖至接近地下水位标高时，在基坑底沿周边开挖出排水沟，水沟纵向最小坡度为0.2%～0.5%，并每隔一定距离（最大30～40m）设集水井，使坑内渗出的地下水经排水沟流入集水井，然后用水泵排出坑外。随着基坑开挖深度的增加，排水沟与集水井的底标高也相应下移，直至基坑开挖至设计标高为止。水沟与集水井应布置在基础轮廓线之外且距基础边缘有一定距离，以方便基础施工并保证基础施工的质量。

排水沟和集水井的截面尺寸取决于基坑内涌水量的大小，排水沟除应具一定纵向坡度外，沟底应低于基坑底面0.3～0.4m，集水井底应低于排水沟底0.4～0.5m，集水井应设在地下水的上游方向，其容量应保证停止抽水10～15min后不致使井水溢出井外为宜。

采用明沟排水法使基坑边坡地下水位下降属重力降水法，工程中也称集水井降水法。

2.井点降水法

当基坑开挖深度较大、地下水埋深较浅时，若采用明沟排水法，则不易保持基底及坑壁土体的稳定，此时一般应采用井点降水法。井点又可分为轻型井点、喷射井点、管井井点、深井井点及电渗井点几种类型。各类井点的适用范围如表5-15所示，在选用降水方法时，应按土层的渗透系数、水位降深要求及工程特点，经过技术经济比较后再确定。

表5-15　各类井点的适用范围

（1）轻型井点。该方法是沿基坑周围按一定间距（0.8～1.6m）用水冲下沉或钻孔沉管法将井管埋入土层中，井管下部为滤水管，由地面的集水总管与各井管连通，在泵房内安设真空泵及离心泵，当真空泵工作时，管道内形成一定程度的真空，地下水由滤管进入井管并汇集至总管，由离心泵排除，如图5-52所示。

降水时主要设备为井管（下端为滤管）、集水总管、水泵及动力装置。井管长6m左右，滤管长1.0～1.2m。外径由φ38mm或φ51mm的无缝钢管加工而成，其上为占滤管表面积20%～25%的多个φ12mm的滤孔，滤管底端封闭，使用前一般在滤管外按螺旋状缠绕一层梯形截面的铅丝，再包以两层不同孔径的塑料滤网，其外层再包以粗铁丝保护网。总管为内径φ127mm的无缝钢管，每段长4m左右，由短接头与井管连通，离心泵及真空泵等抽水设备与总管相连。由于该井点降水法是利用真空原理抽吸地下水，故其降深效果取决于抽吸系统中真空度的大小，因一般单级轻型井点的抽吸高度可达7～8m，对基坑中央部分相当于4～5m降深，当要求更大降深时，则需采用二级甚至多级轻型井点系统，所需配置设备及其占地范围也相应增加。

图5-52　轻型井点降低地下水位全貌

1—地面；2—水泵房；3—总管；4—弯联管；5—井点管；6—滤管；7—原有地下水位线；8—降低后地下水位线；9—基坑

（2）喷射井点。当降水深度较大时，势必要设置多级轻型井点，使设备投入量增加，工期也延长。此时可考虑采用喷射井点。

喷射井点可分为喷水井点和喷气井点，前者以高压水为工作流体，后者以压缩空气作为工作流体，而工作原理相同。采用该方法降水时，一级井点即可将地下水位降低8～20m甚至更多。

施工时先将管下端装有扬水装置（喷射器）的井点管沉入土层中，井管间距2～3m，井管与孔壁间用粗砂填实，其上部0.5～1.0m深度内用黏土封填严密。各井管与总管连通，利用高压水泵（压力700～800kPa）或空压机与排水泵组成一抽水系统，将地下水抽走，如图5-53所示。

由于在井管下部装有能从较深土层中抽水的喷射器，使井管下部形成较高真空度，降水效果明显优于一般轻型井点。当喷射井点工作时，由地面高压离心水泵供应的高压工作水，经过内外管之间的环形空间直达底端，在此处高压工作水由特制内管的两侧进水孔进入至喷嘴并喷出，因喷嘴处过水断面突然收缩变小，使工作水流的流速大增（达30～60m/s），在喷嘴附近造成负压形成真空，因而可将地下水经滤管吸入管内，吸入的地下水在混合室内与工作水流混合，之后进入扩散室，此时水流的流速相对变小，而水流压力相对增大，把地下水连同工作水一起扬升出地面，经排水总管排至水池（图5-54）。

图5-53　喷射井点布置图

（a）喷射井点设备简图；（b）喷射井点平面布置图
1—喷射井管；2—滤管；3—供水总管；4—排水总管；5—高压离心水泵；6—水池；7—排水泵；8—压力表(www.xing528.com)

采用该方法降水时，若基坑宽度小于10m可单排布置井点，大于10m则宜采用双排井点，当基坑面积较大时宜按环形布置井点，埋管时成孔直径400～600mm，且孔深应大于滤管埋深1m以上。喷射井点工作时能量消耗较大，能量转换次数多，工作效率一般只30%左右，且对喷射器的加工质量及精度要求高，设计也较复杂，当井管外围填料不合适时常有细砂带入管内，若工作用水也含泥砂及杂物，更易造成喷嘴及混合室等部位磨损，所以需经常检查喷嘴，一旦磨损则应及时更换。

（3）管井井点。在含水层厚度不大，但渗透系数较大，地下水较丰富的土层中进行降水，若采用轻型井点不易满足要求时，可采用管井井点法，如图5-55所示。

图5-54　喷射井点构造原理图

（a）外接式；（b）同心式（喷嘴φ6.5mm）
1—输水导管；2—喷嘴；3—混合室（喉管）；4—吸入管；5—内管；6—扩散室；7—工作水流

图5-55　管井井点

施工时，先在基坑外围以10～50m的间距用泥浆护壁钻孔，孔径一般应大于滤管外径150～250mm，成孔完毕后应先清孔再下沉井管，井管直径150～250mm，其滤管部位包有直径1～2mm孔眼的滤网，滤管每节长2～3m，外围用粒径3～15mm的砾石填充作为过滤层。根据抽水泵排水量及单孔滤水井管的涌水量，可选择一泵一孔，也可一泵多孔，以达到设计降深要求。

（4）深井井点。当渗透系数较大的含水层厚度较大，且要求的降深也较大（大于15m）时，则采用深井井点法降水更为合适。

钻孔时可根据需穿越的土层条件及孔深选择不同的成孔方法，如回转成孔、冲击成孔或水冲法成孔。成孔实际深度应根据抽水期间井管内可能沉积的沉淀物厚度适当加深。井管及滤管外径大于300mm，滤管按含水层的分布情况设置，由于需采用深井泵抽水，水泵需下至井管内，故井管内径一般宜大于水泵外径50mm。孔径宜大于井管外径200～300mm，待清孔后再下沉井管，并在滤管外围填入粒径大于滤网孔径的充填料。

井管外围位于地表以下一定深度范围内用黏土填实，并根据每一井管的抽水量及扬程确定深水泵型号。

（5）电渗井点。在渗透系数小于0.1m/d的土层中（如黏质粉土、黏土、淤泥质土及淤泥土层），若采用前面介绍的方法进行降水，则难以达到预期效果，此时采用电渗井点法较为合适。

该方法是将金属棒（钢筋、钢管等）打入土层中（位于井点管的内侧）作为阳极，以井管作为阴极并通入直流电，其工作电压不宜大于60V，土中通电的电流密度宜为0.5～1.0A/m2，由于通电后产生电渗现象，地下水从阳极向阴极（井管）移动，同时土颗粒从阴极向阳极移动，即电泳现象，如图5-56所示。此时，细粒土中的自由水甚至结合水也能转移至井管内而达到降水的目的。

作为阳极的钢筋（φ20～φ25）或钢管（φ50～φ75）与阴极并列或交错排列。当阴极为轻型井点时，阴阳极的间距为0.8～1.0m；当阴极为喷射井点时，两极的间距为1.2～1.5m。阳极的入土深度应大于井管深度0.5m，其地面出露高度为0.2～0.4m。施工时采用直流发电机提供电源，相应电极与钢筋及井管联成通路。

为了消除通电后因电解作用产生的气体积聚在电极附近，使土体电阻增大而加大电能消耗，一般宜采用每通电24h再停电2～3h的间隔通电法。为了保持电渗效果，避免大部分电流从土体表层通过，应使地面保持干燥，清除地面两电极间导电物，有条件时在地面涂一层沥青可增加绝缘效果。

施工时，应严防短路事故；雷雨时，工作人员应避开两极之间的地带。若需对有关部位进行维修，应在停电后进行。

图5-56　电渗井点布置图

1—水泵；2—发电机；3—井点管；4—金属棒