精品轻型井点的设计.docx
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精品轻型井点的设计
轻型井点的设计
平面布置
高程布置
涌水量计算
1）设计的基础资料
轻型井点布置和计算
井点系统布置应根据水文地质资料、工程要求和设备条件等确定.一般要求掌握的水文地质资料有：
地下水含水层厚度、承压或非承压水及地下水变化情况、土质、土的渗透系数、不透水层的位置等。
要求了解的工程性质主要有:
基坑（槽）形状、大小及深度，此外尚应了解设备条件，如井管长度、泵的抽吸能力等.
2）平面布置
根据基坑（槽）形状，轻型井点可采用单排布置（图a）、双排布置（图b）、环形布置（图c），当土方施工机械需进出基坑时，也可采用U形布置（图d）。
单排布置适用于基坑、槽宽度小于6m,且降水深度不超过5m的情况，井点管应布置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。
轻型井点的设备
1）组成
轻型井点设备由管路系统和抽水设备组成（图）
。
管路系统包括:
滤管、井点管、弯联管及总管。
滤管（图）为进水设备，通常采用长1.0~1.5m、直径38mm或51mm的无缝钢管，管壁钻有直径为12～19mm的滤孔。
骨架管外面包以两层孔径不同的生丝布或塑料布滤网.为使流水畅通，在骨架管与滤网之间用塑料管或梯形铅丝隔开，塑料管沿骨架绕成螺旋形。
滤网外面在绕一层粗铁丝保护网、滤管下端为一铸铁塞头。
滤管上端与井点管连接。
井点管为直径38mm和51mm、长5~7m的钢管.井点管的上端用弯联管与总管相连.
集水总管为直径100～127mm的无缝钢管,每段长4m,其上端有井点管联结的短接头，间距0。
8m或1.2m.
2）抽水设备
抽水设备是由真空泵、离心泵和水气分离器（又叫集水箱）等组成，其工作原理如图所示。
抽水时先开动真空泵10,将水气分离器6内部抽成一定程度的真空,使土中的水分和空气受真空吸力作用而吸出，进入水气分离器6。
当进入水气分离器内的水达一定高度，即可开动离心泵13。
在水气分离器内水和空气向两个方向流去：
水经离心泵排出；空气集中在上部由真空泵排出,少量从空气中带来的水从放水12，9放出。
一套抽水设备的负荷长度（即集水总管长度）为100~120m。
常用的W5，W6型干式真空泵，其最大负荷长度分别为100m和
120m。
（请点击右图观看“干式泵抽水原理"动画）
双排布置适用于基坑宽度大于6m或土质不良的情况。
环形布置适用于大面积基坑，如采用U形布置，则井点管不封闭的一段应在地下水的下游方向.
3）高程布置
高程布置系确定井点管埋深,即滤管上口至总管埋设面的距离，可按下式计算（图）：
式中：
h—-井点管埋深（m）；
h1—-总管埋设面至基底的距离（m）；
Δh-—基底至降低后的地下水位线的距离（m）；
i——水力坡度；
L——井点管至水井中心的水平距离，当井点管为单排布置时，L为井点管至对边坡角的水平距离（m）.
4）涌水量计算
（1）水井分类
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水井理论进行计算。
根据地下水有无压力,水井分为无压井和承压井。
当水井布置在具有潜水自由面的含水层中时（即地下水面为自由面），称为无压井；当水井布置在承压含水层中时（含水层中的水充满在两层不透水层间，含水层中的地下水水面具有一定水压），称为承压井.当水井底部达到不透水层时称为完整井，否则称为非完整井，各类井的涌水量计算方法都不同.
（2）无压完整井涌水量计算
目前采用的计算方法都是以法国水力学家裘布依（Dupuit）的水井理论为基础的。
裘布依理论的基本假定是:
抽水影响半径内,从含水层的顶面到底部任意点的水力坡度是一个恒值。
并等于该点水面处的斜率；抽水前地下水是静止的,即天然水力坡度为零；对于承压水，顶、底板是隔水的；对于潜水适用于井边水力坡度不大于1/4，底板是隔水的,含水层是均质水平的；地下水为稳定流（不随时间变化）.
当均匀地在井内抽水时,井内水位开始下降。
经过一定时间的抽水，井周围的水面就由水平的变成降低后的弯曲水面,最后该曲线渐趋稳定，成为向井边倾斜的水位降落漏斗。
图1-42所示为无压完整井抽水时的水位变化情况.在纵剖面上流线是一系列曲线，在横剖面上水流的过水断面与流线垂直。
由此可导出单井涌水量的裘布依微分方程，设不透水层基底为x轴，取井中心轴为y轴，对于距井轴x处水流的过水断面近似的看作为一垂直的圆柱面，其面积为
（1）
式中
x——井中心至过水断面处的距离；
y——距井中心x处水位降落曲线的高度（即此处过水断面的高）.
根据裘布依理论的基本假定，这一过水断面水流的水力坡度是一个恒值,并等于该水面处的斜率，则该过水断面的水力坡度
。
由达西定律水在土中的渗透速度为
（2）
由式
（1）和式
（2）及裘布依假定
可得到单井的涌水量（m3/d）；
将上式分离变量：
水位降落曲线在x=r时，y=l’；在x=R时，y=H，l'与H分别表示水井中的水深和含水层的深度.对式（1-44）两边积分：
于是
设水井中水位降落值为S,l'=H—S则
或
式中
R——为单井的降水影响半径（m）；
r——为单井的半径（m）。
裘布依公式的计算与实际有一定出入，这是由于在过水断面处的水力坡度并非恒值，在靠近井的四周误差较大。
但对于离井外有相当距离处，其误差是很小的（图）。
公式（1-45）是无压完整单井的涌水量计算公式。
但在井点系统中,各井点管是布置在基坑周围，许多井点同时抽水,。
即群井共同工作，其涌水量不能用各井点管内涌水量简单相加求得。
群井涌水量的计算,可把由各井点管组成的群井系统,视为一口大的单井，设该井为圆形的,在上述单井的推导过程中积分的上下限成为:
x由x0→R’，y由l'→H.于是由式（1—44）积分可得群井的涌水量计算公式（图1—43）；
或
（m3/d）
式中
R'——群井降水影响半径（m）；
x0——由井点管围成的大圆井的半径（m）；
l'——井点管中的水深（m）。
假设在群井抽水时，每一井点管（视为单井）在大圆井外侧的影响范围不变，仍为R，则有R’=R+x0。
设S=H-l,由此，（1-46）成为如下的形式：
或
（m3/d）（3）
式（3）即为实际应用的群井系统涌水量的计算公式.
在实际工程中往往会遇到无压完整井的井点系统（图b），这时地下水不仅从井的面流入，还从井底渗入.因此涌水量要比完整井大。
为了简化计算，仍可采用公式（3）。
此时式中H换成有效含水深度H0，即
或
（m3/d）
H0可查表1—15。
当算得的H0大于实际含水层的厚度H时,取H0=H.
有效深度H0值表1—15
S/（S+l）
0。
2
0.3
0。
5
0.8
H0
1。
3（S+l）
1.5（S+l）
1。
7（S+l）
1。
84（S+l）
注：
S/（S+l）的中间值可采用插入法求H0。
上表中，S为井点管内水位降落值（m），参阅图；l为滤管长度（m）。
有效含水深度H0的意义是，抽水是在H0范围内受到抽水影响,而假定在H0以下的水不受抽水影响，因而也可将H0视为抽水影响深度。
应用上述公式时，先要确定x0，R，K。
由于基坑大多不是圆形，因而不能直接得到x0。
。
当矩形基坑长宽比不大于5时,环形布置的井点可近似作为圆形井来处理，并用面积相等原则确定，此时将近似圆的半径作为矩形水井的假想半径：
式中
x0—-环形井点系统的假想半径（m）；
F-—环形井点所包围的面积（m2）.
抽水影响半径，与土的渗透系数、含水层厚度、水位降低值及抽水时间等
因素有关。
在抽水2~5d后，水位降落漏斗基本稳定,此时抽水影响半径可近似地按下式计算：
（m）
式中，S，H的单位为m；K的单位为m/d。
渗透系数K值对计算结果影响较大.K值的确定可用现场抽水试验或实验室测定。
对重大工程，宜采用现场抽水试验以获得较准确的值。
（3）井点管数量计算
井点管最少数量由下式确定:
（根）
式中，q为单根井管的最大出水量,由下式确定：
（m3/d）
式中，d——为滤管直径（m）；
其它符号同前。
井点管最大间距便可求得
（m）
式中：
L——总管长度（m）；
n’——井点管最少根数.
实际采用的井点管间距D应当与总管上接头尺寸相适应。
即尽可能采用0.8,1.2，1。
6或2.0m且D〈D’，这样实际采用的井点数n〉n’,一般n应当超过1.1n'，以防井点管堵塞等影响抽水效果。
一．概况
大庆市国际奥林公寓二期工程施工现场，基坑周长335米,地面标高为—0。
9米，基坑大部深—4。
75米，承台底标高分为—5。
35米和-5.65米两种，局部深—6.0米，基坑四周为深层搅拌桩止水，南侧，西侧为钻孔灌注桩＋深层搅拌桩＋压密注浆，
二．基坑范围内地质情况
层高标准（m）垂直渗透系数（cm/s）水平渗透系数（cm/s）
1．素填层：
0.6—1。
32。
22E-065。
57E-06
2．粘土：
0。
3-0。
72.92E—082.54E—07
3A.淤泥质粉质粘土:
—1.39--0。
971.96E—051。
42E-06
3B。
砂质粉土：
—2。
89-—2。
371。
65E—055。
05E-04
3C。
淤泥质粉质粘土:
—8.18--7。
592.10E-073。
25E-06
4．粉质粘土：
—10。
18——9。
627。
77E—085.56-07
三．水文地质情况
该工程场地地下水主要为空隙潜水,主要分布于4层粉质粘土之上，其主要补给来源为大气降水及地表水，对基坑开挖有影响的主要市3B,3C层，尤其市3C层，渗透系数较大，方便于基坑开挖，确保开挖面以上无水，结合该工程实际情况和我公司多年的降水经验，拟采用轻型井点降水法降低地下水位。
四．轻型井点设计
1．井点系统的
布置
根据本工程地质情况和平面形状,轻型井点选用环形布置。
为是总管接近地下水位,表层土挖去0。
5m,则基坑上口平面尺寸为70m×100m,布置环形井点。
总管距基坑边缘1m,总管长度L=［（70+2）+（100+2）]×2=348（m）坑内采用二级井点降水，根据挖深及开挖范围采用环形井点布置，其平面尺寸约为50m×60m（具体尺寸以设计图纸为准，现场调整）。
总管距基坑边缘1m,总管长度L=[（50+2）+（60+2）］×2=228（m）。
水位降低值S1=5。
35—0。
7+0.5=5.15（m），S2=5.65—0。
7+0.5=5.45（m）,S3=6。
5-0。
7+0。
5=6。
30（m）.采用一级轻型井点，井点管的埋设深度（总管平台面至井点管下口，不包括滤管）.HA1≥H1+h+IL=5。
15+0.5+10%×7=6.4（m），HA1≥H1+h+IL=5。
45+0。
5+10％×7=6。
7（m）。
HA1≥H1+h+IL=6.30+0。
5+10％×7=7。
7（m）.分别采用7。
4m，7.7m,8。
7m长的井管，直径50mm，滤管长1。
0m.井点管外露地面0。
2m，埋入土中6.6m，6.9m，7.9m（不包括旅馆）大于7。
4m，7.7m，8.7m,符合埋深要求。
2．基坑涌水量计算
井点管及滤管分别长7。
4m，7。
7m，8.7m，滤管长宽比小于5，可按无压非完整井环形井点系统计算。
按无压非完整井环点系统涌水量计算公式进行计算。
Q=1336K×（2Ho-S）S/LgR—Lgx0Ho取：
10。
20（m）.K：
渗透系数取平均值K=2.54×10-4cm/s。
R抽水影响半径:
R=1.95×S（HoK）=1.95×5。
15×10。
2×2。
19=150m，基坑假象半径，Xo=F/3.14=47。
21（m），以上数据代入公式,得基坑涌水量Q：
Q=464.30（m3/d）。
3.单根井点管出水量：
Q=65Πdl=13.25（m3/d）。
井点管数量n=1。
1Q/q=45（根/套）,井距:
实际总根数350根，需要7套。
坑内需要220根，约5套，具体数量根据实际工程情况确定。
4。
抽水设备选用
抽水设备所带动的总管长度为50m/套，选用W5型干式真空泵。
五:
井点降水方案
井点降水管间距采用1米左右，每套设备降水周长不超过40米为宜。
5。
1．施工准备
5。
11．检查所有电力控制柜是否完好，漏电保护是否有效,连接电缆是否有破损。
5.12．检查电动机、离心泵是否能够正常运转,易破坏物件是否需要更换。
5.13．检查降水主管、降水支管是否符合要求，破损、漏气的地方及时维修。
5
5.14．检查高压冲管设备是否达到压力要求,水枪头是否达到冲孔要求.
5。
15．检查备用易损件和备用设备是否齐全.
5。
2．安装井点降水设备
5。
21．按甲方要求放出降水边线，要离开土建基坑施工边线5—8米。
5。
22．在施工场地先形成100M2的蓄水池，将高压冲管设备放入蓄水池，连接好水枪头。
5.23．在安置降水支管的地方先刨出记号坑，然后按顺序进行冲孔，孔径应在20-30CM之间，如降水区土质为淤泥质或其他非砂质土，应尽量扩大冲孔直径。
5.24．冲孔后,应立即安装降水支管，降水支管应轻放止孔底，不可让其自然沉入孔底，应人工扶住支管，漫漫沉入孔底,到达孔底后，立即在管周围，填满中粗砂。
每孔砂应达到100KG左右,以将降水滤管以上1M埋设为宜。
5.25．填砂后,应将降水支管向上提30—50CM，并上下来回活动支管，让砂充分黏附管壁周围。
5。
26．支管安装完毕后,连接降水主管。
主管间连接应连接牢固，不漏气.
5.27．主管与支管连接要确保不漏气,并要将支管扎于主管上。
5。
28．离心泵安装要注意正向与反向，并要添加润滑才能开机.
5。
29．水箱中水要加满才能使压力达到最佳状况。
5。
2.10．查气时,应先堵漏气大的。
再堵漏气小的,漏气的地方要用专用黄油封堵，不可用其他代替。
5。
3．设备运行维护
5.31．设备开机后，不能停机，要24小时运行。
5.32．将备用泵和电机调试好，发现运行设备有故障时，应及时替换，并将替换设备维修好。
5。
33．晚上应形成值班制度,工作人员要不间断的检查设备运行情况。
5。
34．发现降水管漏气时，尽可能不关机进行封堵。
六．设备拆除
6。
1．轻型井点降水设备的拆除应有图纸设计人员的同意。
6.2．在地下室后浇带未施工前，后浇带设备不可以拆除。
6。
3，拆除地下室室外围降水管时，应同时进行土方回填，防止地下室上浮。
备注
施工布置
1：
甲方在用挖掘机挖槽时
（1）首先要挖至水位界面层上，且在槽边缘设点留有积水坑以备降水打眼做循环水之用；
（2）再考虑基础施工工作面，降水工作面留有足够空间，设点积水坑中心向周边半径30m-40m范围延展皆可;（3）开槽的槽底与槽口放坡程度根据具体深度而定，不同的深度放坡程度各异，一般槽口壁与槽口放坡向外延展部位120度角呈阶梯状为宜，为了缓解槽边压力将开方土不要堆放槽口近处,（2米以外）以免塌方。
2：
甲方布好总排水通道时，再在槽边设好一个带水泵的蓄水池，待槽基下的水降出地面后，统一汇集至蓄水池中,一并通过总排水通道排送至指定地点.
3：
每台机组15千瓦电机组，离心泵2.2千瓦，污水2.2—3千瓦,扬程25m，流量30吨/小时，根据所带机组台数配置总电缆及配电箱。
一般配置16—30m2，3—4股铜芯电缆至槽边附近即可。
4:
甲方配适量中粒工程砂置槽边,以灌注井外壁眼之用，利于水的渗透.
5：
乙方需施工前3天进场，搭建暂舍，存放设施整齐有序，相应设施及材料进场,检测电机性能,井管花眼部位缠100目纱布，做施工前的一切准备工作。
主要施工机械设备配置
1：
1。
5千瓦电机组，2.2千瓦离心泵，1m×0。
5m×0。
8m循环水箱台数若干
2：
3千瓦污水泵，扬程25m，流量30吨/小时，配置设施台数若干
3：
4m 5m 6mΦ1.5寸井管 根据需要数量若干
4:
Φ2.5寸 6m的6个出水接口出水杠 数量若干
5：
配套分机配电箱数量若干
6:
2寸,3寸PVC连接胶管 数量若干
7：
配套蓄水槽每机组一个 数量若干
8：
相关材料配备齐全
轻型井点降水
1：
插管深度：
插管深度取决于施工需要深度，根据当地状况所处的地质情况因地而异,一般情况，井管根部插至含沙量较高沙质土层为宜，此种土质水的渗透系数大,质地张力大，土质松弛结构密度小，淋水快，若中间有断层情况,则多选择花眼部位插至断层中间，则上下可兼顾,在正常情况下，开槽底部深度多在水位线上，一般井点管插至基底1.5m深度为宜，选择井管长度，要根据开槽深度和自然地面降水深度综合因素而定。
2:
每机组所带井管的数量，则取决于降水深度及井点管的长度而定,一般情况下，降水深度自然地面向下返2.5m—3。
0m之间，开槽至1。
5m-2m之间深度，则采用4m井管，15千瓦电机组可带管80-90根井管，降水深度自然地面下返4.0m-4.5m深度，开槽在2m—2.5m之间的,则用4m或5m井管，采用15千瓦的电机组可带井管60—70根左右。
3：
井点管间距,根据出水杠的接口设1—2m之间。
4:
下管用中粒工程沙,沿水枪打眼处及井管处壁注满，以此增加水的渗透力。
5：
大杠与井管之间采用2寸PVC胶管连接,电机水箱与排水杠连接用3寸PVC胶管连接，然后采用胶带密封固牢。
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