湖 南 城 建 职 业 技 术 学 院
课 程 授 课 教 案
授课章节 第二讲: 基坑降水与土方开挖 第一节 基坑降水方法<之一>(2课时) 1. 掌握集水井降水施工方法； 2. 熟悉各类井点的特点与适用范围； 3. 了解水井的分类和涌水量的计算； 4. 掌握轻型井点的平面布置与高程布置。 5. 熟悉轻型井点降水原理、施工方法和程序； 教学目的 重点 注：教学进程另纸书写 1. 了解水井的分类和涌水量的计算； 难2. 熟悉轻型井点降水原理、施工方法和程序； 点教具挂图作业试验备注 PPT课件（共33页幻灯片） 见PPT课件及本讲末（共7题） 第二大节 第二讲: 基坑降水与土方开挖
主要内容 (6课时)
第一节 基坑降水方法(4课时) 第二节 土方开挖技术(2课时)
教学目的与要求:
1. 掌握集水井降水施工方法；
2. 熟悉各类井点的特点与适用范围； 3. 了解水井的分类和涌水量的计算； 4. 掌握轻型井点的平面布置与高程布置。 5. 熟悉轻型井点降水施工方法和程序； 6. 熟悉轻型井点和喷射井点的工作原理； 7. 了解抽水对周边环境的影响及其防止措施； 8. 掌握基坑土方开挖的基本原则； 9. 熟悉不同基坑开挖方法的选择； 10. 掌握各种开挖方法的施工流程。
授课内容：
第一节 基坑降水方法
引言:
在基坑开挖过程中，当基底低于地下水位时，由于土的含水层被切断，地下水会不断地渗入坑内。雨期施工时，地面水也会不断流入坑内。如果不采取降水措施，把流入基坑内的水及时排走或把地下水位降低，不仅会使施工条件恶化，而且地基土被水泡软后，容易造成边坡塌方并使地基的承载力下降。另外，当基坑下遇有承压含水层时，若不降水减压，则基底可能被冲溃破坏。因此，为了保证工程质量和施工安全，在基坑开挖前或开挖过程中，必须采取措施，控制地下水位，使地基土在开挖及基础施工时保持干燥。降低地下水位的方法主要有集水井降水和井点降水两大类方法。
一、集水井降水
1. 概述:
集水井一般在基坑或沟槽开挖后设臵，沿坑底的周围或中央开挖排水沟，并在基础范围以外设臵集水井。土方开挖后地下水在重力作用下经排水沟流入集水井内，然后用水泵抽出坑外。一般应在逐层开挖，逐层设臵（如图）。 2.适用范围
集水井降水法适用于降水深度较小且土层为砂性土或渗水量小的粘性土层。 3.施工要点
1). 排水沟一般沿基础四周布臵，纵坡宜控制在1‰～2‰。
2).集水井的间距与土的含水量、渗透系数、基坑平面形状及水泵能力等有关，一般每隔20~40 m设臵一个。集水坑的直径或宽度一般为0.6~0.8 m，并保持低于挖土面0.7~1.0 m。集水坑底应铺设碎石滤水层（一般取0.3 m厚） 3).排水沟和集水井的截面尺寸取决于基坑的涌水量。
二、井点降水概述
1.原理
井点降水就是在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管（井）。在基坑开挖前和开挖过程中，利用真空原理,不断抽出地下水，使地下水位降低到坑底以下。 2.类型与适用范围 井点类型 一级轻型井点 轻型井点 多级轻型井点 喷射井点 电渗井点 管井类 管井井点 深井井点 土的渗透系数（m/d） 0.1 ∽ 50 0.1 ∽ 50 0.1 ∽ 50 <0.1 20 ∽ 200 10 ∽ 250 降水深度（m） 3 ∽ 6 6 ∽ 12 8 ∽ 20 配合其它形式使用 6 ∽ 10 >15 3.井点降水的作用 a) 防止地下水涌入坑内
b) 防止边坡由于地下水的渗流而引起塌方 c) 防止坑底管涌 d) 使板桩减少横向荷载
e) 消除地下水的渗流，防止流砂现象 f) 使土壤固结，增加地基土的承载能力
三、轻型井点降水
1.轻型井点设备（框图见课件） 2.轻型井点施工程序(见课件动画)
排放总管 → 埋井点管 → 用弯联管将井点管与总管接通 → 安装抽水设备 →试运行 → 正式抽水 3.轻型井点工作原理(见课件动画) 4.井点的平面布臵
根据基坑（槽）形状，轻型井点可采用单排布臵（图a）、双排布臵（图b）、环形布臵（图c），当土方施工机械需进出基坑时，也可采用U形布臵（图1d）。 1)单排布臵适用于基坑、槽宽度小于6m，且降水深度不超过5m的情况，井点管应布臵在地下水的上游一侧，两端的延伸长度不宜小于坑槽的宽度。 2)双排布臵适用于基坑宽度大于6m或土质不良的情况。
3)环形布臵适用于大面积基坑，如采用U形布臵，则井点管不封闭的一段应在地下水的下游方向。 5.井点的高程布臵
高程布臵即确定井点管埋深(滤管上口至总管埋设面的距离)，降低后的水位应控制在基坑底面标高以下，保证坑底干燥。高程布臵可按左式计算：
H>h1+ Δh+i*L
注意:井点管的埋深应满足水泵的抽吸能力,当水泵的最大抽吸深度不能达到井点管的埋臵 深度时，应考虑降低总管埋设位臵或采用两级井点降水。 6.水井的分类
确定井点管数量时，需要知道井点管系统的涌水量。井点管系统的涌水量根据法国水力学家裘布依水井理论进行计算。根据地下水有无压力和水井底部是否达到不透水层，水井分为四大类（即无压完整井、无压非完整井、承压完整井、承压非完整井）。各类井的涌水量计算方法都不同。
四、喷射井点（工作原理见课件框图）
当基坑开挖所需降水深度超过6m时，一级的轻型井点就难以收到预期的降水效果，可以采用二级甚至多级轻型井点以增加降水深度，以达设计要求。但是会增加基坑土方
施工工程量、增加降水设备用量并延长工期，且扩大了井点降水的影响范围而对环境不利。此时可考虑采用喷射井点。喷射井点用作深层降水，应用在粉土、极细砂和粉砂中较为适用。一般一级喷射井点可降低地下位8～20m，甚至20m以上。
五、电渗井点
1.原理
电渗井点，一般与轻型井点或喷射井点结合使用，利用轻型井点或喷射井点管本身作为阴极，以金属棒（钢筋、钢管、铝棒等）作为阳极。通入直流电后，带有负电荷的土粒即向阳极移动（即电泳作用），而带有正电荷的水则向阴极方向集中，产生电渗现象。在电渗与井点管内的真空双重作用下，强制粘土中的水由井点管快速排出，井点管连续抽水，从而地下水位渐渐降低。 2.适用范围
适用于渗透系数较小（小于0.1m/d）的饱和粘土，特别是淤泥荷淤泥质粘土 3.应用要点
1）.阳极常用?50~70钢管或?20~25钢筋,埋设在井点管内侧并平行交错排列。阴阳极数量宜相等。
2）.阴阳极间距离为0.8~1.0m（当为轻型井点时）或 1.2~1.5m（喷射井点时）。 3）.通电工作电压不宜大于60V。每通电24h，停电2~3h。且保持地面干燥。
六、管井井点
1.方法与特点
管井井点就是沿基坑每隔一定距离设臵一个管井，每个管井单独用一台水泵不 断抽取管井内的水来降低地下水位的方法。具有排水量大、排水效果好、设备简单、 易于维护等特点。 2.适用范围
对于渗透系数为20～200m/d且地下水丰富的土层、砂层，用明排水造成土颗粒大量流失，引起边坡塌方，用轻型井点难以满足排降水的要求。这时候可采用管井井点。 3.构造与应用
1）.管井井点主要由滤水井管、吸水管、和水泵组成。
2）.当采用坑外降水时,可沿基坑环状布臵,井中心距坑壁0.5~1.5m(冲击钻孔时),或不少于3m(套管成孔时)。管井深5~10m，间距10~40m。
3）.当采用坑内降水时，可根据所需降水深度，单井涌水量，以及抽水影响半径R确
第二讲 基坑降水与土方开挖
