任务五 基坑支护与降排水

在土方工程施工过程中，当开挖的基坑底面低于地下水位时，地下水会不断渗入坑内，如果没有采取降水措施，会恶化施工条件。为了保持基坑干燥，防止由于水的浸泡发生边坡塌方和地基承载力下降，必须做好基坑的支护、排水、降水工作。

一、土壁支护

在开挖基坑或沟槽时，如果地质水文条件良好，场地周围条件允许，可以采用放坡开挖，这种方式比较经济。但是随着高层建筑的发展，以及建筑物密集地区施工基坑的增多，常因场地的限制而不能采取放坡，或放坡导致土方量增大，或地下水渗入基坑导致土坡失稳。此时，便可以采用土壁支护，以保证施工安全和顺利进行，并减少对邻近已有建筑物的不利影响。基坑支护应综合考虑工程地质与水文地质条件、基础类型、基坑开挖深度、降排水条件、周边环境对基坑侧壁位移的要求、基坑周边荷载、施工季节、支护结构使用期限等因素。

1．沟槽的支撑

开挖较窄的沟槽多用横撑式支撑。横撑式支撑由挡土板、楞木和工具式横撑组成，根据挡土板的不同，分为水平挡土板和垂直挡土板两类，见表1.14。

采用横撑式支撑时，应随挖随撑，支撑牢固。施工中应经常检查，如有松动、变形等现象时，应及时加固或更换。支撑的拆除应按回填顺序依次进行，多层支撑应自下而上逐层拆除，随拆随填。

2．一般浅基坑的支撑方法

一般浅基坑的支撑方法可根据基坑的宽度、深度及大小采用不同形式，见表1.15。

二、深基坑支护

深基坑一般是指开挖深度超过5m（含5m）或地下室3层以上（含3层），或深度虽未超过5m，但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程。深基坑支护是为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对深基坑侧壁及周边环境采用的支档、加固与保护的措施。随着高层建筑及地下空间的出现，深基坑工程规模不断扩大。

1．钢板桩支护

钢板桩是一种支护结构，既可挡土又可挡水。当开挖的基坑较深，地下水位较高且有出现流砂的危险时，如未采用降低地下水位的措施，则可用钢板桩打入土中，使地下水在土中渗流的路线延长，降低水力坡度，从而防止流砂现象。靠近原有建筑物开挖基坑时，为了防止和减少原建筑物下沉，也可打钢板桩支护。板桩有钢板桩、木板桩与钢筋混凝土板桩数种。钢板桩除用钢量多之外，其他性能比别的板桩都优越，钢板桩在临时工程中可多次重复使用。

（1）钢板桩分类

钢板桩的种类很多，常见的有U形板桩与Z形板桩、H形板桩，如图1.23所示。其中以U形应用最多，可用于5～10m深的基坑。

钢板桩根据有无锚桩结构，分为无锚板桩（也称悬臂式板桩）和有锚板桩两类。无锚板桩用于较浅的基坑，依靠入土部分的土压力来维持板桩的稳定。有锚板桩，是在板桩墙后设柔性系杆（如钢索、土锚杆等）或在板桩墙前设刚性支撑杆（如大型钢、钢管）加以固定，可用于开挖较深的基坑，该种板桩用得较多。板式支护结构如图1.24所示。

（2）钢板桩施工

钢板桩施工机具有冲击式打桩机，包括自由落锤、柴油锤、蒸汽锤等；振动打桩机，可用于打桩及拔桩；此外还有静力压桩机等。

钢板桩的位置应设置在基础最突出的边缘外，留有支模、拆模的余地，便于基础施工。在场地紧凑的情况下，也可利用钢板作底板或承台侧模，但必须配以纤维板（或油毛毡）等隔离材料，以方便钢板桩拔出。

钢板桩的打入方法主要有单根桩打入法、屏风式打入法、围檩打桩法。

① 单根桩打入法。将板桩一根根地打入至设计标高。这种施工法速度快，桩架高度相对可低一些，但容易倾斜，当板桩打设要求精度较高、板桩长度较长（大于10m）时，不宜采用这种方法。

② 屏风式打入法。将10～20根板桩成排插入导架内，使之成屏风状，然后桩机来回施打，并使两端先打到要求深度，再将中间部分的板桩顺次打入。这种屏风施工法可防止板桩的倾斜与转动，对要求闭合的围护结构常用此法，缺点是施工速度比单桩施工法慢，且桩架较高。

③ 围檩打桩法。分单层、双层围檩，是在地面上一定高度处离轴线一定距离，先筑起单层或双层围檩架，而后将钢板桩依次在围檩中全部插好，待四角封闭合拢后，再逐渐按阶梯状将钢板桩逐块打至设计标高，如图1.25所示。这种方法能保证钢板桩墙的平面尺寸、垂直度和平整度，适用于精度要求高、数量不大的场合，缺点是施工复杂，施工速度慢，封闭合拢时需异形桩。

2．排桩支护

基坑开较大、较深（大于6m），邻近有建筑物，不能放坡时，可采用排桩支护。排桩支护可采用钻孔灌注桩、人工挖孔桩、预制钢筋混凝土板桩或钢板桩等。

（1）排桩支护的布置形式

① 柱列式排桩支护。当边坡土质较好、地下水位较低时，可利用土拱作用，以稀疏钻孔灌注桩或挖孔桩支挡土坡，如图1.26（a）所示。

② 连续排桩支护。在软土中一般不能形成土拱，支挡桩应该连续密排，如图1.26（b）所示。密排的钻孔桩可以互相搭接，或在桩身混凝土强度尚未形成时，在相邻桩之间做一根素混凝土树根桩把钻孔桩排连起来，如图1.26（c）所示。也可以采用钢板桩支护、钢筋混凝土板桩支护，如图1.26（d）、（e）所示。

③ 组合式排桩支护。在地下水位较高的软土地区，可采用钻孔灌注桩排桩与水泥土桩防渗墙组合的形式，如图1.26（f）所示。

（2）排桩支护施工

① 钢筋混凝土挡土桩间距一般为1.0～2.0m，桩直径为0.5～1.1m，埋深为基坑深的0.5～1.0倍。桩配筋由计算确定，一般主筋为φ14～φ32mm，当为构造配筋时，每根桩不少于8根，箍筋采用φ8@100～200。

② 对于开挖深度不大于6m的基坑，在场地条件允许的情况下，采用重力式深层搅拌桩挡墙较为理想。当场地受限制时，也可先用φ600mm密排悬臂钻孔桩，桩与桩之间可用树根桩封密，也可在灌注桩后注浆或打水泥搅拌桩作防水帷幕。

③ 对于开挖深度为6～10m的基坑，常采用φ800～φ1000mm的钻孔桩，后面加深层搅拌桩或注浆防水，并设2～3道支撑，支撑道数视土质情况、周围环境及围护结构变形要求而定。

④ 对于开挖深度大于10m的基坑，以往常采用地下连续墙，设多层支撑，虽然安全可靠，但价格昂贵。近年来上海地区常采用φ800～φ1000mm大直径钻孔桩代替地下连续墙，同样采用深层搅拌桩防水，多道支撑或中心岛施工法，这种支护结构已成功应用于开挖深度达到13m的基坑。

⑤ 排桩顶部应设钢筋混凝土冠梁连接，冠梁宽度（水平方向）不宜小于桩径，冠梁高度（竖直方向）不宜小于400mm，排桩与桩顶冠梁的混凝土强度宜大于C20；当冠梁作为连系梁时可按构造配筋。

⑥ 基坑开挖后，排桩的桩间土防护可采用钢丝网混凝土护面、砖砌等处理方法，当桩间渗水时，应在护面设泄水孔。当基坑面在实际地下水位以上且土质较好、暴露时间较短时，可不对桩间土进行防护处理。

3．水泥土桩墙支护

水泥土桩墙支护是加固软土地基的一种新方法，它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂，通过深层搅拌机械，将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理—化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的围护结构。其适用于以下条件：①基坑侧壁安全等级宜为二、三级；②水泥土墙施工范围内地基承载力不宜大于150 kPa; ③基坑深度不宜大于6m; ④基坑周围具备水泥土墙的施工宽度；⑤深层搅拌法最适宜于各种成因的饱和软黏土，包括淤泥、淤泥质土、黏土和粉质黏土等。

深层搅拌桩支护结构是将搅拌桩相互搭接而成，平面布置可采用壁状体，如图1.27所示。若壁状的挡墙宽度不够时，可加大宽度，做成格栅状支护结构，如图1.28所示，即在支护结构宽度内，不需整个土体都进行搅拌加固，可按一定间距将土体加固成相互平行的纵向壁，再沿纵向按一定间距加固肋体，用肋体将纵向壁连接起来。这种挡土结构目前常采用双头搅拌机进行施工，一个头搅拌的桩体直径为700mm，两个搅拌轴的距离为500mm，搅拌桩之间的搭接距离为200mm。

墙体宽度B和插入深度D应根据基坑深度、土质情况及其物理性能、力学性能、周围环境、地面荷载等计算确定。在软土地区，当基坑开挖深度h≤5m时，可按经验取B为（0.6～0.8）h，尺寸以500mm进位，D为（0.8～1.2）h。基坑深度一般控制在7m以内，过深则不经济。根据使用要求和受力特性，搅拌桩挡土结构的竖向断面形式如图1.29所示。

水泥土桩墙工程主要施工机械采用深层搅拌机。目前，我国生产的深层搅拌机主要分为单轴搅拌机和双轴搅拌机。水泥土桩墙工程施工工艺如图1.30所示。深层搅拌桩施工可采用湿法（喷浆）及干法（喷粉）施工，施工时应优先选用喷浆法双轴型深层搅拌机。

① 定位。桩架定位及保证垂直度。深层搅拌机桩架到达指定桩位、对中。当场地标高不符合设计要求或起伏不平时，应先进行开挖、整平。施工时桩位偏差应小于5cm，桩的垂直度误差不超过1%。

② 预搅下沉。待深层搅拌机的冷却水循环正常后，起动搅拌机的电动机，放松起重机的钢线绳，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉，下沉速度可由电动机的电流表控制。工作电流不应大于70 A。如果下沉速度太慢，可从输浆系统补给清水以利钻进。

③ 制备水泥浆。按设计要求的配合比拌制水泥浆，压浆前将水泥浆倒入集料斗中。

④ 提升、喷浆并搅拌。深层搅拌机下沉到设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基土中，并且边喷浆、边旋转，同时严格按照设计确定的提升速度提升搅拌头。

⑤ 重复搅拌或重复喷浆。搅拌头提升至设计加固深度的顶面标高时，集料斗中的水泥浆应正好排空。为使软土和水泥浆搅拌均匀，可再次将搅拌头边旋转边沉入土中，至设计加固深度后再将搅拌头提升出地面。有时可采用复搅、复喷（即二次喷浆）方法。在第一次喷浆至顶面标高，喷完总量的60%浆量，将搅拌头边搅边沉入土中，至设计深度后，再将搅拌头边提升边搅拌，并喷完余下的40%浆量。喷浆搅拌时搅拌头的提升速度不应超过0.5m/min。

⑥ 移位。桩架移至下一桩位施工。下一桩位施工应在前桩水泥土尚未固化时进行。相邻桩的搭接宽度不宜小于200mm。相邻桩喷浆工艺的施工时间间隔不宜大于10 h。施工开始和结束的头尾搭接处，应采取加强措施，防止出现沟缝。

4．土层锚杆

土层锚杆简称土锚杆，是在地面或深开挖的地下室墙面或基坑立壁未开挖的土层钻孔，达到设计深度后，或在扩大孔端部，形成球状或其他形状，在孔内放入钢筋或其他抗拉材料，灌入水泥浆与土层结合成为抗拉强度高的锚杆。为了均匀分配传到连续墙或柱列式灌注桩上的土压力，减少墙、柱的水平位移和配筋，一端采用锚杆与墙、柱连接，另一端锚固在土层中，用以维持坑壁的稳定。

锚杆由锚头、拉杆和锚固体组成。锚头由锚具、承压板、横梁和台座组成；拉杆采用钢筋、钢绞线制成；锚固体是由水泥浆或水泥砂浆将拉杆与土体连接成一体的抗拔构件，如图1.31所示。

锚杆代替内支撑，它设置在围护墙背后，因而在基坑内有较大的空间，有利于挖土施工。锚杆施工机械及设备的作业空间不大，因此可适用于各种地形及场地。锚杆可采用预加拉力，以控制结构的变形量。施工时的噪声和振动均很小。

土层锚杆适用于基坑侧壁安全等级一、二、三级，一般黏土、砂土地基皆可应用，软土、淤泥质土地基要进行实验确认后应用，适用于难以采用支撑的大面积深基坑，不宜用于地下水多、含有化学腐蚀物的土层和松散软弱土层。

土层锚杆主要有如下几种类型。

① 一般灌浆锚杆。钻孔后放入受拉杆件，然后用砂浆泵将水泥浆或水泥砂浆注入孔内，经养护后即可承受拉力。

② 高压灌浆锚杆（又称预压锚杆）。其与一般灌浆锚杆的不同点是在灌浆阶段对水泥砂浆施加一定的压力，使水泥砂浆在压力下压入孔壁四周的裂缝并在压力下固结，从而使锚杆具有较大的抗拔力。

③ 预应力锚杆。先对锚固段进行一次压力灌浆，然后对锚杆施加预应力后锚固，并在非锚固段进行不加压二次灌浆，也可一次灌浆（加压或不加压）后施加预应力。这种锚杆可穿过松软地层而锚固，在稳定土层中，并使结构物减小变形。我国目前大多采用预应力锚杆。

④ 扩孔锚杆。用特制的扩孔钻头扩大锚固段的钻孔直径，或用爆扩法扩大钻孔端头，从而形成扩大的锚固段或端头，可有效提高锚杆的抗拔力。扩孔锚杆主要用在松软地层中。

灌浆材料可使用水泥浆、水泥砂浆、树脂材料、化学浆液等作为锚固材料。

土层锚杆施工机械包括冲击式钻机、旋转式钻机及旋转式冲击钻机等。冲击式钻机适用于砂石层地层。旋转式钻机可用于各种地层，它靠钻具旋转切削钻进成孔，也可加套管成孔。

土层锚杆的施工程序分为以下几步：钻机就位→钻孔→清孔→放置钢筋（或钢绞线）及灌浆管→压力灌浆→养护→放置横梁、台座，张拉锚固。

① 钻孔。土层锚杆钻孔用的钻孔机械，按工作原理分为旋转式钻孔机、冲击式钻孔机和旋转冲击式钻孔机3类，主要根据土质、钻孔深度和地下水情况进行选择。

锚杆孔壁要求平直，以便安放钢拉杆和灌注水泥浆。孔壁不得坍陷和松动，否则影响钢拉杆安放和土层锚杆的承载能力。钻孔时不得使用膨润土循环泥浆护壁，以免在孔壁上形成泥皮，降低锚固体与土壁向的摩阻力。

② 安放拉杆。土层锚杆用的拉杆，常用的有钢管、粗钢筋、钢丝束和钢绞线，主要根据土层锚杆的承载能力和现有材料的情况来选择。

③ 灌浆。灌浆的作用是形成锚固段，将锚杆锚固在土层中；防止钢拉杆腐蚀；充填土层中的孔隙和裂缝。灌浆是土层锚杆施工中的一个重要工序，施工时应做好记录。灌浆有一次灌浆法和二次灌浆法。一次灌浆法宜选用灰砂比0.5～1、水灰比0.38～0.45的水泥砂浆，或水灰比0.4～0.50的水泥浆；二次灌浆法中的二次高压灌浆，宜用水灰比0.45～0.55的水泥浆。

④ 张拉和锚固。锚杆压力灌浆后，待锚固段的强度大于15MPa并达到设计强度等级的75%后方可进行张拉。

锚杆宜张拉至设计荷载的0.9～1.0倍后，再按设计要求锁定。锚杆张拉控制应力，不应超过拉杆强度标准值的75%。张拉所用设备与预应力结构张拉所用设备相同。

5．土钉墙支护结构

土钉墙支护是在基坑开挖过程中将较密排列的土钉（细长杆件）置于原位土体中，并在坡面上喷射钢筋网混凝土面层。通过土钉、土体和喷射混凝土面层的共同工作，形成复合土体。土钉墙支护充分利用土层介质的自承力，形成自稳结构，承担较小的变形压力，土钉承受主要拉力，喷射混凝土面层调节表面应力分布，体现整体作用。同时由于土钉排列较密，通过高压注浆扩散后使土体性能提高。土钉墙支护如图1.32所示。

土钉墙支护是边开挖边支护，流水作业，不占独立工期，施工快捷。设备简单，操作方便，施工所需场地小。材料用量和工程量小，经济效果好。土体位移小，采用信息化施工，发现墙体变形过大或土质变化，可及时修改、加固或补救，确保施工安全。适用于基坑侧壁安全等级为二、三级非软土场地，地下水位较低的黏土、砂土、粉土地基，土钉墙基坑深度不宜大于12m，当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施。

（1）土钉墙的基本构造

① 土钉长度。一般对非饱和土，土钉长度L与开挖深度h之比值为0.6～1.2，密实砂土及干硬性黏土取小值。为减少变形，顶部土钉长度宜适当增加。非饱和土底部土钉长度可适当减少，但不宜小于0.5 h。对于饱和软土，由于土体抗剪能力很低，土钉内力因水压作用而增加，设计时取L/h值大于1为宜。

② 土钉间距。土钉间距的大小影响土体的整体作用效果，目前尚不能给出有足够理论依据的定量指标。土钉的水平间距和垂直间距一般宜为1.2～2.0m。垂直间距依土层及计算确定，且与开挖深度相对应。上下插筋交错排列，遇局部软弱土层间距可小于1.0m。

③ 土钉直径。最常用的土钉材料是变形钢筋、圆钢、钢管及角钢等。当采用钢筋时，一般为φ18～φ32mm高强度带肋钢筋；当采用角钢时，一般为50mm×50mm×5mm角钢；当采用钢管时，一般为φ50mm钢管。

④ 土钉倾角。土钉垂直方向向下倾角一般在5°～20°，土钉倾角取决于注浆钻孔工艺与土体分层特点等多种因素。研究表明，倾角越小，支护的变形越小，但注浆质量较难控制。倾角越大，支护的变形越大，但倾角大，有利于土钉插入下层较好的土层内。

⑤ 注浆材料。用水泥砂浆或水泥素浆，其强度等级不宜低于M10。水泥采用普通硅酸盐水泥，水灰比0.5～2.5，水泥砂浆配合比宜为0.5～1（质量比）。

⑥ 支护面层。土钉支护中的喷射混凝土面层不属于主要挡土部件，在土体自重作用下主要是稳定开挖面上的局部土体，防止其崩落和受到侵蚀。临时性土钉支护的面层通常用50～150mm厚的钢筋网喷射混凝土，混凝土强度等级不低于C20。钢筋网常用φ6～φ8mm钢筋焊成15～30cm方格网片。永久性土钉墙支护面层厚度为150～250mm，设两层钢筋网，分两次喷成。

（2）土钉墙支护的施工

土钉墙支护的成功与否不仅与结构设计有关，而且在很大程度上取决于施工方法、施工工序和施工速度，设计与施工的紧密配合是土钉墙支护成功的重要环节。

土钉墙支护施工设备主要有钻孔设备、混凝土喷射机及注浆泵。

土钉墙支护施工应按设计要求自上而下、分层分段进行。土钉墙施工工艺流程及技术要点如下。

① 开挖、修坡。土方开挖用挖掘机作业，挖掘机开挖应离预定边坡线0.4m以上，以保证土方开挖少扰动边坡壁的原状土，一次开挖深度由设计确定，一般为1.0～2.0m，土质较差时应小于0.75m。正面宽度不宜过长，开挖后，用人工及时修整。边坡坡度不宜大于10∶1。

② 在开挖面上进行土钉施工。

a．成孔。按设计规定的孔径、孔距及倾角成孔，孔径宜为70～120mm。成孔方法有洛阳铲成孔和机械成孔。成孔后及时将土钉（连同注浆管）送入孔中，沿土钉长度每隔2.0m，设置一对中支架。

b．设置土钉。土钉的置入可分为钻孔置入、打入或射入方式。最常用的是钻孔注浆土钉。钻孔注浆土钉是先在土中成孔，置入变形钢筋或钢管，然后沿全长注浆填孔。打入土钉是用机械（振动冲击钻、液压锤），将角钢、钢筋或钢管打入土体。打入土钉不注浆，与土体接触面积小，钉长受限制，所以布置较密，其优点是不需预先钻孔，施工较为快速。射入土钉是用高压气体作动力，将土钉射入土体。射入钉的土钉直径和钉长受一定限制，但施工速度更快。注浆打入钉是将周围带孔、端部密闭的钢管打入土体后，从管内注浆，并透过壁孔将浆体渗到周围土体。

c．注浆。注浆时先高速低压从孔底注浆，当水泥浆从孔口溢出后，再低速高压从孔口注浆。水泥浆、水泥砂浆应拌和均匀，随伴随用，一次拌和的浆液应在初凝前用完。注浆前应将孔内的杂土清除干净；注浆开始或中途停止超过30min时，应用水或稀水泥浆润滑注浆泵及其管路；注浆时，注浆管应插至距孔底250～500mm处，孔口宜设置止浆塞及排气管。

d．绑钢筋网，焊接土钉头。层与层之间的竖筋用对钩连接，竖筋与横筋之间用扎丝固定，土钉与加强钢筋或垫板施焊。

e．喷射混凝土面层。

f．继续向下开挖有限深度，并重复上述步骤。这里需要注意第一层土钉施工完毕后，等注浆材料达到设计强度的70%以上，方可进行下层土方开挖，按此循环直至坑底标高。

按此循环，直到坑底标高，最后设置坡顶及坡底排水装置。

当土质较好时，也可采取如下顺序：确定基坑开挖边线→按线开挖工作面→修整边坡→埋设喷射混凝土厚度控制标志→放土钉孔位线并做标志→成孔→安设土钉、注浆→绑扎钢筋网，土钉与加强钢筋或承压板连接，设置钢筋网垫块→喷射混凝土→下一层施工。

6．逆作法支护

逆作法施工是以地面为起点，先建地下室的外墙和中间支撑桩，然后由上而下逐层建造梁、板或框架，利用它们做水平支撑系统，进行下部地下工程的结构施工，这种地下室施工不同于传统方法的先开挖土方到底，浇筑底板，然后自下而上逐层施工的方法，故称为逆作法，如图1.33所示。与传统的施工方法相比，用逆作法施工多层地下室可节省支护结构的支撑，可以缩短工程施工的总工期，基坑变形减小，相邻建筑物等沉降少。

逆作法施工可分为封闭式逆作法施工（又称全逆作法施工）和开敞式逆作法施工（又称半逆作法施工），具体选用哪种施工方法，需根据结构体系、基础选型、建筑物周围环境以及施工机具与施工经验等因素确定。

在土方开挖之前，先浇筑地下连续墙，作为该建筑的基础墙或基坑支护结构的围护墙，同时在建筑物内部浇筑或打下中间支撑桩（又称中支桩）。然后开挖土方至地下一层顶面底的标高处，浇筑该层的楼盖结构（留有部分工作面），这样已完成的地下一层顶面楼盖结构即作为周围地下连续墙的水平支撑。然后由上向下逐层开挖土方和浇筑各层地下结构，直至底板封底。同时，由于地面一层的楼面结构已完成，为上部结构施工创造了条件，这样可以同时向上逐层进行地上结构的施工。

开敞式逆作法即在地面以下，从地面开始向地下室底面施工。地下部分施工方法与封闭式逆作法相同，只是不同时施工地上部分。

三、基坑降水排水

在基坑开挖过程中，当基坑底面低于地下水位时，由于土壤的含水层被切断，地下水将不断渗入基坑。这时如不采取有效措施排水，降低地下水位，不但会使施工条件恶化，而且基坑经水浸泡后会导致地基承载能力的下降和边坡塌方。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，必须采取措施降低地下水位，使基坑在开挖中坑底始终保持干燥。对于地面水（雨水、生活污水），一般采取在基坑四周或流水的上游设排水沟、截水沟或挡水土堤等办法解决。对于地下水则常采用人工降低地下水位的方法，使地下水位降至所需开挖的深度以下。无论采用何种方法，降水工作都应持续到基础工程施工完毕并回填土后才可停止。

1．降水方法、类别及适用条件

基坑的排水降水方法很多，一般常用的有明排水法和井点降水法两类。

① 明排水法是在基坑开挖过程中，在坑底设置集水井，并沿坑底的周围或中央开挖排水沟，使水流入集水井内，然后用水泵抽出坑外。明排水法包括普通明沟排水法和分层明沟排水法。

② 井点降水法是在基坑的周围埋下深于基坑底的井点或管井，以总管连接抽水，使地下水位下降形成一个降落漏斗，并降低到坑底以下0.5～1.0m，从而保证可在干燥无水的状态下挖土，不但可防止流沙、基坑边坡失稳等问题，而且便于施工。井点降水方法的种类有单层轻型井点、多层轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点等。

井点降水法可根据土的种类、透水层位置、厚度、土的渗透系数、水的补给源、井点布置形式、要求降水深度、邻近建筑、管线情况、工程特点、场地及设备条件以及施工技术水平等情况比较，做出经济和节能的选择，选用一种或两种，或井点与明沟排水综合使用，可参照表1.16。

一般来讲，当土质情况良好，土的降水深度不大，可采用单层轻型井点；当降水深度超过6m，且土层垂直渗透系数较小时，宜用二级轻型井点或多层轻型井点，或在坑中另布置井点，以分别降低上层土及下层土的水位。当土的渗透系数小于0.1m/d时，可在一侧增加电极，改用电渗井点降水；如土质较差，降水深度较大，采用多层轻型井点设备增多，土方量增大，经济效率低，可采用喷射井点较为适宜；如果降水深度不大，土的渗透系数大，涌水量大，降水时间长，可选用管井井点；如果降水很深，涌水量大，土层复杂多变，降水时间很长，此时宜选用深井井点，最为有效而经济。当各种井点降水方法影响邻近建筑物产生不均匀沉降和使用安全，应采用回灌井点或在基坑有建筑物一侧采用旋喷桩加固土壤和防渗，对侧壁和坑底进行加固处理。

2．基坑明排水法

（1）普通明沟排水法

普通明沟排水法是采用截、疏、抽的方法进行排水，即在开挖基坑时，沿坑底周围或中央开挖排水沟，再在沟底设置集水井，使基坑内的水经排水沟流入集水井内，然后用水泵抽出坑外，如图1.34和图1.35所示。

根据地下水量、基坑平面形状及水泵的抽水能力，每隔30～40m设置一个集水井。集水井的截面一般为0.6m×0.6m～0.8m×0.8m，其深度随着挖土的加深而加深，并保持低于挖土面0.8～1.0m，井壁可用竹笼、砖圈、木枋或钢筋笼等做简易加固；当基坑挖至设计标高后，井底应低于坑底1～2m，并铺设0.3m碎石滤水层，以免由于抽水时间较长而将泥沙抽出，并防止井底的土被搅动。一般基坑排水沟深0.3～0.6m，底宽应不小于0.3m，排水沟的边坡为1.1～1.5m，沟底设有0.2%～0.5%的纵坡，其深度随着挖土的加深而加深，并保持水流的畅通。基坑四周的排水沟及集水井必须设置在基础范围以外，以及地下水流的上游。

集水坑排水所用机具主要为离心泵、潜水泵和软轴泵。选用水泵类型时，一般取水泵的排水量为基坑涌水量的1.5～2.0倍。

（2）分层明沟排水法

基坑较深，开挖土层由多种土壤组成，中部夹有透水性强的砂类土壤时，为避免上层地下水冲刷下部边坡，造成塌方，可在基坑边坡上设置2～3层明沟及相应的集水井，分层阻截土层中的地下水，如图1.36所示。这样一层一层地加深排水沟和集水井，逐步达到设计要求的基坑断面和坑底标高，其排水沟与集水井的设置及基本构造，基本与普通明沟排水法相同。

3．人工降水

（1）轻型井点

轻型井点降低地下水位是沿基坑周围以一定的间距埋入井点管（下端为滤管），在地面上用水平铺设的集水总管将各井点管连接起来，在一定位置设置离心泵和水力喷射器，离心泵驱动工作水，当水流通过喷嘴时形成局部真空，地下水在真空吸力的作用下经滤管进入井管，然后经集水总管排出，从而降低了水位。

① 设备。轻型井点系统由井点管、连接管、集水总管及抽水设备等组成，如图1.37所示。

a．井点管。井点管多用无缝钢管，长度一般为5～7m，直径为38～55mm。井点管的下端装有滤管和管尖，其构造如图1.38所示。滤管直径常与井点管直径相同，长度为1.0～1.7m，管壁上钻有直径为12～18mm的星棋状排列滤孔。管壁外包两层滤网，内层为细滤网，采用30～50孔/cm的黄铜丝布或生丝布，外层为粗滤网，采用8～10孔/cm的铁丝布或尼龙丝布。常用的滤网类型有方织网、斜织网和平织网。一般在细砂中适宜采用平织网，中砂中宜采用斜织网，粗砂、砾石中则用方织网。为避免滤孔淤塞，在管壁与滤网间用铁丝绕成螺旋形隔开，滤网外面再围一层8号粗铁丝保护网。滤管下端放一个锥形铸铁头以利井管插埋。井点管的上端用弯管接头与总管相连。

b．连接管与集水总管。连接管用胶皮管、塑料透明管或钢管弯头制成，直径为38～55mm。每个连接管均宜装设阀门，以便检修井点。集水总管一般用直径为100～127mm的钢管分布连接，每节长约4m，其上装有与井点管相连接的短接头，间距0.8m或1.2m或1.6m。

c．抽水设备。现在多使用射流泵井点，如图1.39所示。射流泵采用离心泵驱动工作水运转，当水流通过喷嘴时，由于截面收缩，流速突然增大而在周围产生真空，把地下水吸出，而水箱内的水呈一个大气压的天然状态。射流泵能产生较高真空度，但排气量小，稍有漏气则真空度易下降，因此它带动的井点管根数较少。但它耗电少、质量轻、体积小、机动灵活。

② 布置。轻型井点系统的布置，应根据基坑平面形状及尺寸、基坑的深度、土质、地下水位及流向、降水深度等因素确定。设计时主要考虑平面和高程两个方面。

当基坑或沟槽宽度小于6m，降水深度不超过5m时，可采用单排井点，将井点管布置在地下水流的上游一侧，两端延伸长度不小于坑槽宽度，如图1.40所示；反之，则应采用双排井点，位于地下水流上游一排井点管的间距应小些，下游一排井点管的间距可大些。当基坑面积较大时，则应采用环形井点，如图1.41所示。井点管距离基坑壁不应小于1～1.5m，间距一般为0.8～1.6m。

③ 施工工艺。井点施工工艺包括以下步骤：定位放线→铺设总管→冲孔→安装井点管→添砂砾滤料、黏土封口→用连接管接通井点管与集水总管→安装抽水设备并与集水总管接通→安装集水箱和排水管→真空泵排气→离心水泵抽水→测量观测井中地下水位变化。

a．准备工作。根据工程情况与地质条件，确定降水方案，进行轻型井点的设计计算。根据设计准备所需的井点设备、动力装置、井点管、滤管、集水总管及必要的材料。施工现场准备工作包括排挖水沟、泵站的处理等。对于在抽水影响半径范围内的建筑物及地下管线应设置监测标点，并准备好防止沉降的措施。

b．井点管的埋设。井点管的埋设一般用水冲法进行，并分为冲孔与埋管填料两个过程。冲孔时先用起重设备将直径为50～70mm的冲管吊起，并插在井点埋设位置上，然后开动高压水泵（一般压力为0.6～1.2MPa），将土冲松，如图1.42（a）所示。冲孔时冲管应垂直插入土中，并做上下左右摆动，以加速土体松动，边冲边沉。冲孔直径一般为250～300mm，以保证井管周围有一定厚度的砂滤层。冲孔深度宜比滤管底深0.5～1.0m，以防冲管拔出时，部分土颗粒沉淀于孔底而触及滤管底部。

在埋设井点管时，冲孔是重要的一个环节，冲水压力不宜过大或过小。当冲孔达到设计深度时，须尽快减低水压。

井孔冲成后，应立即拔出冲管，插入井点管，并在井点管与孔壁之间迅速填灌砂滤层，以防孔壁塌土，如图1.42（b）所示。砂滤层一般选用干净粗砂，填灌均匀，并填至滤管顶上部1.0～1.5m，以保证水流通畅。井点填好砂滤料后，须用黏土封好井点管与孔壁间的上部空间，以防漏气。

c．连接与试抽。将井点管、集水总管与水泵连接起来，形成完整的井点系统。安装完毕，需进行试抽，以检查是否有漏气现象。开始正式抽水后，一般不宜停抽，时抽时停，滤网易堵塞，也易抽出土颗粒，使水混浊，并引起附近建筑物由于土颗粒流失而沉降开裂。正常的降水是细水长流、出水澄清。

d．井点运转与监测。井点运行后要连续工作，应准备双电源以保证连续抽水。真空度能判断井点系统是否运行良好，一般应不低于55.3～66.7 kPa。如真空度不够，通常是由于管路漏气，应及时修复。如果通过检查发现淤塞的井点管太多，严重影响降水效果时，应逐个用高压水反冲洗或拔出重新埋设。

井点运行过程中应加强监测，井点监测项目包括流量观测、地下水位观测、沉降观测3方面。

流量观测可用流量表或堰箱。若发现流量过大而水位降低缓慢甚至降不下去时，可考虑改用流量较大的水泵；若流量较小而水位降低却较快则可改用小型水泵以免离心泵无水发热，并可节约电力。

地下水位观测井的位置和间距可按设计需要布置，可用井点管作为观测井。在开始抽水时，每隔4～8 h测一次，以观测整个系统的降水效果。3天后若降水达到预定标高前，每日观测1～2次。地下水位降到预定标高后，可数日或一周测一次，但若遇下雨时，须加密观测。

在抽水影响范围内的建筑物和地下管线，应进行沉降观测。观测次数一般每天一次，在异常情况下须加密观测，每天不少于2次。

（2）喷射井点

当基坑开挖所需降水深度超过8m时，一层轻型井点就难以收到预期的降水效果，这时如果场地许可，可以采用二层甚至多层轻型井点增加降水深度，达到设计要求。但是这样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，也扩大了井点降水的影响范围而对环境保护不利。因此，当降水深度超过8m时，宜采用喷射井点。

① 喷射井点设备。根据工作流体的不同，喷射井点可分为喷水井点和喷气井点两种。两者的工作原理是相同的。喷射井点系统主要由喷射井点管、高压水泵（或空气压缩机）和管路系统组成，如图1.43所示。

a．喷射井点管。喷射井点管由内管和外管组成，在内管的下端装有喷射扬水器与滤管相连，如图1.44所示。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，在此处工作流体由特制内管的两侧进水孔至喷嘴喷出，在喷嘴处由于断面突然收缩变小，使工作流体具有极高的流速，在喷口附近造成负压，将地下水经过滤管吸入，吸入的地下水在混合室与工作水混合，然后进入扩散室，水流在强大压力的作用下把地下水同工作水一同扬升出地面，经排水管道系统排至集水池或水箱，一部分用低压泵排走；另一部分供高压水泵压入井管外管内作为工作水流。如此循环作业，将地下水不断从井点管中抽走，使地下水逐渐下降，达到设计要求的降水深度。

b．高压水泵。高压水泵一般可采用流量为50～80m3/h，压力为0.7～0.8MPa的多级高压水泵，每套能带动20～30根井管。

c．管路系统。管路系统包括进水、排水总管（直径150mm，每套长度60m）、接头、阀门、水表、溢流管、调压管等管件、零件及仪表。

喷射井点用作深层降水，在渗透系数为0.1～20m/s的粉土、极细砂和粉砂中较为适用。在较粗的砂粒中，由于出水量较大，循环水流不经济，这时宜采用深井泵。一般一级喷射井点可降低地下水位8～20m，甚至高于20m。

② 喷射井点设计。喷射井点在设计时其管路布置和剖面布置与轻型井点基本相同。基坑面积较大时，采用环形布置，如图1.41所示；基坑宽度小于10m时采用单排线型布置；大于10m时作双排布置。喷射井管间距一般为3～6m。当采用环形布置时，进出口（道路）处的井点间距可扩大为5～7m。每套井点的总管数应控制在30根左右。

③ 喷射井点施工工艺及要点。喷射井点施工工艺为：泵房设置→安装进、排水总管→水冲或钻孔成井→安装喷射井点管、填滤管→接通进、排水总管，并与高压水泵或空气压缩机接通→将各井点管的外管管口与排水管接通，并通过循环水箱→起动高压水泵或空气压缩机抽水→离心水泵排除循环水箱中多余的水→测量观测井中地下水位变化。

喷射井点的施工要点如下。

a．喷射井点的井点管埋设方法与轻型井点相同，其成孔直径为400～600mm。为保证埋设质量，宜用套管法冲孔加水及压缩空气排泥，当套管内含泥量经测定小于5%时，下井管及灌砂，然后再拔套管。对于10m以上喷射井点管，宜用吊车下管。下井管时，水泵应先开始运转，以便每下好一根井点管，立即与总管接通，然后及时进行单根试抽排泥，让井管内出来的泥浆从水沟排出。

b．全部井点管埋设完毕后，再接通回水总管全面试抽，然后使工作水循环，进行正式工作。各套进水总管均应用阀门隔开，各套回水管应分开。

c．为防止喷射器损坏，安装前应对喷射井管逐根冲洗，开泵压力要小些（不大于0.3MPa），以后再将其逐步开足。如果发现井点管周围有翻砂、冒水现象，应立即关闭井管检修。

d．工作水应保持清洁，试抽2天后，应更换清水，以后视水质污浊程度定期更换清水，以减轻对喷嘴及水泵叶轮的磨损。

④ 喷射井点的运转和保养。喷射井点比较复杂，在井点安装完成后，必须及时试抽，及时发现和消除漏气和“死井”。在其运转期间，需进行监测以了解装置性能，及时观测地下水位变化；测定井点抽水量，通过地下水量的变化，分析降水效果及降水过程中出现的问题；测定井点管真空度，检查井点工作是否正常。此外，还可通过听、摸、看等方法来检查。

听——有上水声是好井点，无声则可能井点已被堵塞。

摸——手摸管壁感到振动，另外，冬天热而夏天凉为好井点，反之则为坏井点。

看——夏天湿、冬天干的井点为好井点。

（3）电渗井点

在渗透系数小于0.1m/d的黏土或淤泥中降低地下水位时，比较有效的方法是电渗井点排水。

电渗井点排水的原理如图1.45所示，以井点管作负极，以打入的钢筋或钢管作正极，当通以直流电后，土颗粒即自负极向正极移动，水则自正极向负极移动而被集中排出。土颗粒的移动称电泳现象，水的移动称电渗现象，故名电渗井点。

电渗井点的施工要点如下。

① 电渗井点埋设程序，一般是先埋设轻型井点或喷射井点管，预留出布置电渗井点阳极的位置，待轻型井点或喷射井点降水不能满足降水要求时，再埋设电渗阳极，以改善降水效果。阳极埋设可用75mm旋叶式电钻钻孔埋设，钻进时加水和高压空气循环排泥，阳极就位后，利用下一钻孔排出泥浆倒灌填孔，使阳极与土接触良好，减少电阻，以利电渗。如深度不大，可用锤击法打入。阳极埋设必须垂直，严禁与相邻阴极相碰，以免造成短路，损坏设备。

② 通电时，工作电压不宜大于60 V，电压梯度可采用50 V/m，土中通电的电流密度宜为0.5～1.0 A/m2。为避免大部分电流从土表面通过，降低电渗效果，通电前应清除井点管与阳极间地面上的导电物质，使地面保持干燥，如涂一层沥青绝缘效果更好。

③ 通电时，为消除由于电解作用产生的气体积聚于电极附近，使土体电阻增大，而加大电能的消耗，宜采用间隔通电法，每通电22 h，停电2 h，然后再通电，依次类推。

④ 在降水过程中，应对电压、电流密度、耗电量及观测孔水位等进行量测记录。

（4）深井井点

深井井点降水的工作原理是利用深井进行重力集水，在井内用长轴深井泵或井内用潜水泵进行排水，以达到降水或降低承压水压力的目的。它适用于渗透系数较大（K≥200m/d）、涌水量大、降水较深（可达50m）的砂土、砂质粉土，及用其他井点降水不易解决的深层降水，可采用深井井点系统。深井井点的降水深度不受吸程限制，由水泵扬程决定，在要求水位降低大于5m，或要求降低承压水压力时，排水效果好。井距大，对施工平面布置干扰小。

① 深井井点设备。深井井点系统由深井、井管和深井泵（或潜水泵）组成，如图1.46所示。

② 深井井点布置。对于采用坑外降水的方法，深井井点的布置根据基坑的平面形状及所需降水深度，沿基坑四周呈环形或直线布置，井点一般沿工程基坑周围离开边坡上缘0.5～1.5m，井距一般为30m左右。当采用坑内降水时，同样可按棋盘形点状方式布置，如图1.47所示，并根据单井涌水量、降水深度及影响半径等确定井距，一般井距为10～30m。井点宜深入到透水层6～9m，通常还应比所应降水深度深6～8m。

③ 深井井点施工程序及要点。

a．井位放样、定位。

b．做井口，安放护筒。井管直径应大于深井泵最大外径50mm，钻孔孔径应大于井管直径300mm。安放护筒以防孔口塌方，并为钻孔起到导向作用。做好泥浆沟与泥浆坑。

c．钻机就位、钻孔。深井的成孔方法可采用冲击钻、回转钻、潜水电钻等，用泥浆护壁或清水护壁法成孔。清孔后回填井底砂垫层。

d．吊放深井管与填滤料。井管应安放垂直，过滤部分应放在含水层范围内。井管与土壁间填充粒径大于滤网孔径的砂滤料。填滤料要一次连续完成，从底填到井口下1m左右，上部采用黏土封口。

e．洗井。若水较混浊，含有泥沙、杂物、会增加泵的磨损、减少寿命或使泵堵塞，可用空压机或旧的深井泵来洗井，使抽出的井水清洁后，再安装新泵。

f．安装抽水设备及控制电路。安装前应先检查井管内径、垂直度是否符合要求。安放深井泵时，用麻绳吊入滤水层部位，并安放平稳，然后接电动机电缆及控制电路。

g．试抽水。深井泵在运转前，应用清水预润（清水通入泵座润滑水孔，以保证轴与轴承的预润）。检查电气装置及各种机械装置，测量深井的静、动水位。达到要求后，即可试抽，一切满足要求后，再转入正常抽水。

h．降水完毕拆除水泵、拔井管、封井。降水完毕，即可拆除水泵，用起重设备拔除井管。拔出井管所留的孔洞用砂砾填实。

4．降水对环境的影响及防治措施

井点降水时，井点管周围含水层的水不断流向滤管。在无承压水等环境条件下，经过一段时间之后，在井点周围形成漏斗状的弯曲水面，即“降水漏斗”曲线。经过几天或几周后，降水漏斗渐趋稳定。降水漏斗范围内的地下水位下降后，就必然会造成地基固结沉降。由于降水漏斗不是平面，因而产生的沉降也是不均匀的。在实际工程中，由于井点管滤网和砂滤层结构不良，把土层中的细颗粒同地下水一同抽出，就会使地基不均匀沉降加剧，造成附近建筑物及地下管线的不同程度的损坏。

在基坑降水开挖中，为了防止邻近建筑物受影响，可采用以下措施。

① 井点降水时应减缓降水速度，均匀出水，勿使土粒带出。降水时要随时注意抽出的地下水是否混浊。抽出的水中带走细颗粒，不但会增加周围地面的沉降，而且还会使井管堵塞、井点失效。为此，应选用合适的滤网与回填的砂滤料。

② 井点应连续运转，尽量避免间歇和反复抽水，以减小在降水期间引起的地面沉降量。

③ 降水场地外侧设置挡水帷幕，减小降水影响范围。降水场地外侧设置一圈挡水帷幕，切断“降水漏斗”曲线的外侧延伸部分，减小降水影响范围。一般挡水帷幕底面应在降落后的水位线2m以下。常用的挡水帷幕可采用地下连续墙、深层水泥土搅拌桩等。

④ 设置回灌水系统，保护邻近建筑物与地下管线。回灌水系统包括回灌井、回灌沟。

5．基坑外地面排水

基坑（槽）形成以后，地下水渗透流量相应增大，基坑边坡和底部的动水压力加大，容易引起管涌或流土，造成塌坡和基坑底隆起的严重后果。因此在整个基础工程施工期间，应进行周密的排水系统的布置、渗透流量的计算和排水设备的选择，并注意观察基坑边坡和基坑底面的变化，保证基坑工作顺利进行。基坑排水主要包括基坑外地面排水和坑内排水。

地面水的排除一般采用排水沟、截水沟、挡水土坝等措施。应尽量利用自然地形来设置排水沟，使水直接排至场外，或流向低洼处再用水泵抽走。主排水沟最好设置在施工区域的边缘或道路的两旁，其横断面和纵向坡度应根据最大流量确定。一般排水沟的横断面不小于0.5m×0.5m，纵向坡度一般不小于3:1000。平坦地区，如排水困难，其纵向坡度不应小于2:1000，沼泽地区坡度可减至1:1000。场地平整过程中，要注意排水沟保持畅通。

山区的场地平整施工，应在较高一面的山坡上开挖截水沟。在低洼地区施工时，除开挖排水沟外，必要时应修筑挡水土坝，以阻挡雨水的流入。