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井点降水法在基坑工程中的应用

文档作者：李根文档来源：中国葛洲坝集团第一工程有限公司		点击数：	更新时间： 2025年11月19日
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２０１３ 年增刊
２０１３ Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ
水电与新能源
ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ ＡＮＤ ＮＥＷ ＥＮＥＲＧＹ
总第１１３ 期
Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．１１３
文章编号：１６７１ －３３５４（２０１３） －００３９ －０４
收稿日期：２０１３ －０９ －０４ 作者简介：李　根，男，助理工程师，从事水利水电工程施工与管理工作。
井点降水法在基坑工程中的应用
李　根
（中国葛洲坝集团第一工程有限公司，湖北宜昌　４４３００２）
摘要：就井点降水在黄河海勃湾水利枢纽工程中的实际应用，在分析其降水原理及特点的基础上对井点降水在水电基
坑工程中的应用进行了初步研究。针对工程实例，对研究所获得的成果进行了验证。
关键词：井点降水；边坡稳定；地下水；措施
中图分类号：ＴＶ５５１．４１２　　　文献标志码：Ａ
１　概　述
水电工程都是在河床上进行施工，利用导流明渠
或导流洞将原河水经过导流后，通过上下游围堰形成
基坑，基坑施工必须具备以下几个条件：首先保持基坑
干燥状态，创造有利于施工的环境；其次是确保边坡稳
定，做到安全施工，如果忽视这些必要条件，其后果是
非常严重的。有的基坑积水或土质稀软，施工机械及
工人难以立足，无法施工；有的出现“流砂现象”导致
边坡塌方，地质破坏；有的内部基坑土体发生较大的位
移，影响邻近建筑物的安全。之所以会出现这些异常
情况，都是由地下水引起的。
黄河海勃湾水利枢纽工程就出现过这样类似的情
况。在发电厂房基坑开挖前进行基坑降水，由于没有
考虑充分，直接采用明沟排水，造成了周边公路塌陷、
住宅裂缝等后果。最后改为井点降水，才避免了以上
情况的继续恶化。
所以，在基坑施工中应对地下水的处理给予应有
的重视。
２　基坑中常用的地下水处理方法［１ －２］
地下水的处理方法有多种，从降水方式来说可分
为止水法和排水法两大类。止水法，即通过有效手段，
在基坑周围形成止水帷幕，将地下水止于基坑之外，如
灌浆法、地下连续墙等；排水法是将基坑范围内地表水
与地下水排除，如明沟排水、井点降水等。
２．１　止水帷幕法
在基坑工程中，止水帷幕有竖向止水帷幕与水平
止水帷幕之分。竖向止水帷幕设置在坑壁的外缘，用
以阻止坑外透水层在坑内外水位差的作用下向坑内的
渗流，并防止由此而产生的流砂等的渗流破坏；水平止
水帷幕设置在基坑底面下，其作用有两种，一种是因为
基坑以下有深厚的透水层，水平止水帷幕是为了阻止
坑外地下水绕过墙趾向坑内渗流，另一种是因承压水
层的存在，防止承压水的顶托力使基坑底面以下的土
层被冲溃而发生突涌破坏。
２．２　明沟排水法
明沟排水是指基坑内设置排水明沟或渠渗和集水
井，利用水泵将水从集水井中抽出基坑外的降水方法。
适用于不易产生流砂、流土、管涌、掏空、塌陷等现象的
粘性土、砂土、碎石土地层。一般要求地层渗透系数小
于０．５ ｍ／ｄ，降水深度小于２ ｍ。一般来说，明沟排水
的费用较低，在条件允许的情况下，优先选用明式
排水。
２．３　井点降水
井点降水在基坑工程降水过程中使用得最多，通
过多年来无数技术人员的实践和不断总结，到目前为
止，常用的井点降水术技术有真空（轻型）井点、喷射
井点、电渗井点、管井、辐射井（水平井点）及引渗井、
大口井等。
目前国内普遍采用管井降水，其施工方法比较简
单，所需设备也不复杂，费用较低。
管井井点利用钻孔成井，多采用单井单泵抽取地
下水的降水方法。一般当管井深度大于１５ ｍ 时，也可
称为深井井点降水。管井井点直径较大，出水量大。
３９
水电与新能源２０１３ 年增刊
本文结合工程实例主要以深井井点降水为讨论对象。
真空井点是由真空泵、射流泵、往复泵运行时造成
真空后抽吸地下水的井，可分为单级井点（垂直、水
平、倾斜）、多级井点、接力井点三种。
电渗井点降水是利用电动势能，在电动势的作用
下，产生电渗、电泳现象强制粘性土中的非重力水向井
点汇集，并由真空井点抽排，从而降低和排除难以以重
力水状态渗出的地层中的水。
喷射井点是通过井管内外管间隙把高压水输送到
井底后，有射流喷嘴高速上喷，造成负压，抽吸地下水
与空气，并与工作水混合形成具有上涌势能的汽水溶
液排至地表，达到降低地下水的目的。其适用范围较
广，可以在细颗粒地层中达到比较大的水位降深，但成
井工艺高，工作效率低，承压设备复杂，降水耗费大。
辐射井降水是近年来用于基坑降水的新方法，它
是由一口大口径的竖井和自竖井向周围含水层任一方
向、高程打进的数条水平集水管所组成，由于水平集水
管呈辐射状，故称为辐射井，其作用是使地下水沿水平
集水管汇集至竖井中用水泵抽走。特别适用于需疏干
或降低多层含水层，或者降水场地布井受到限制，降水
范围较大的工程。
大口井为大口径的井，由于其成本较高、降水效果
较差，近年应用已逐年减少。大口径一般适用于浅基
坑降水，或作为其他降水方法的辅助措施布置于基坑
底部，适用于地下水补给丰富、渗透性强的土层。
黄河海勃湾水利枢纽工程共分三个标段，发电厂
房标段、泄洪闸标段、土石坝标段。发电厂房标段为深
基坑施工，泄洪闸标段大面积为浅基坑施工，而土石坝
标段则在河床外围，不存在基坑施工。本文以黄河海
勃湾水利枢纽工程为例，结合实例对井点降水法（深
井井点降水法）作简单讨论。
３　井点降水法简介［３ －４］
常用的井点降水术技术有真空（轻型）井点、喷射
井点、电渗井点、管井、辐射井（水平井点）及引渗井、
大口井等。黄河海勃湾水利枢纽工程中用到的井点降
水方式主要是管井降水，且管井深度均达到２０ ｍ 以
上，如此管井被称为深井井点降水。下面就深井井点
降水作以下介绍。
３．１　深井井点降水法的适用条件及原理
深井井点降水一般适用于粉细砂、砂砾石等渗透
系数较大（２ ～２０ ｍ／ｄ）的含水层中降水。采用深井井
点降水，单口井点“降水漏斗”较大，所以井点布置间
距较大，能有效地拦截地下水流入预设降水区域，而且
还能减少带走的颗粒物，对保持边坡的稳定较为有利。
深井井点是沿基坑四周或在局部小范围内四周布
置井点，将井点管沉入含水层内，每个井点管内设置１
台深井泵，利用井用潜水泵将井点内地下水从井点管
内不断抽出，引至地面，并入主管，再经主管排往施工
区以外，使每根井点管周围形成一个降水漏斗，由于许
多降水漏斗曲线的重迭，可导致原地下水位的成片下
降。如图１ 所示。
图１　井点降水布置图
３．２　深井井点的施工
深井井点的施工大致分为以下几个过程：准备工
作、井点系统的形成及埋设、使用及拆除。
（１）准备工作包括井点设备、动力、水源及必要材
料的准备，施工道路的形成，以及测量放样。
（２）井点系统的形成及埋设程序是：先井点成孔，
再下井点管，在井点管与井孔之间灌填碎石滤料，然后
安装抽水设备，连接支管，最后将各排水运管与排水主
管连接。
（３）试抽。井点系统全部安装完毕后，需进行试
抽，以检查有无漏水现象。在试抽时，还有一个最重要
的任务，就是要根据时刻观察管井水位，并做好记录，
根据水位记录调节控制阀开关大小，以调节抽水流量，
保证井点抽水状态连续，始终保持地下水位达到要求
水位以下。
３．３　深井井点降水法的特点
深井井点降水法与其他井点降水法相比，具有以
下特点：
（１）改变土体物理性质，增加边坡的稳定性。当
基坑开挖到地下水位时，土体中的地下水渗流形成的
水动力会对土体边坡的稳定构成威胁，尤其是砂质土
壤，最为容易受水动力的破坏。深井井点降水原理为
地下水通过井点管内的深井泵提升，造成井点管内水
位下降，井点管内水位下降后，其周围的地下水在重力
作用下向井点管内聚集，在聚集过程中地下水渗流方
向则朝下，动水力方向与重力一致，这种渗流方向增加
了土体颗粒压力，提高了土体的密实度，出现了良好的
渗流固结效果，有利于边坡稳定。在井点周围的土被
４０
李　根：井点降水法在基坑工程中的应用２０１３ 年１２ 月
大气压力所稳定，真空井点群井构成沿边坡走向的真
空连续墙，阻止侧向渗流趋向基坑，消除了边坡的渗流
侧压力，这就增加了土层特别是软土的有效应力和抗
剪强度。
（２）避免流砂及软土的软弱流变现象和土体的潜
蚀或管涌现象。软土和粉土、粉砂土层在水动力的作
用下易发生压力传递现象，出现软土滑动及砂土的流
砂现象，造成严重工程事故。深井井点降水法在基坑
开挖前就已将开挖土层的自由水排出，致使软土出现
滑动和砂土层流砂的动水力很小。
（３）显著的经济效益、环境效益。地下水位降低
后，土内水分已被排除，增加了边坡的稳定性，边坡可
改陡，减少挖土量，同时可省去大量支撑材料，提高工
效和降低施工费。深井泵吸的清水可成为施工场地的
生产用水水源，外排的清水不会污染城市地下管网。
这一点在黄河海勃湾水利枢纽工程中也有体现，施工
现场需要洒水车洒水降尘，现在直接在排水主管上引
出支管安装球阀，直接向水车内注水，整个工期３ ａ，洒
水车节约汽油泵用汽油约２ 万元。
基坑内的土体始终处于含水量较低状态下，创造
了良好的工作环境，可以大规模地进行机械化施工，大
型土方施工，机械在抽干了水的条件下作业，更能发挥
其机械性能。
综上所述，使用深井井点降水法，具有良好的降水
效果，明显稳定边坡的作用，大大缩短工期及保障周围
施工环境安全等综合效应。
４　工程实例
４．１　工程概况
黄河海勃湾水利枢纽位于黄河干流内蒙古自治区
境内，为Ⅱ等工程，工程规模为大（２）型，枢纽主要由
河床电站、泄洪闸、土石坝等建筑物组成。水库正常蓄
水位１ ０７６．０ ｍ，总库容４．８７ 亿ｍ３ ，电站总装机容量
９０ ＭＷ。
枢纽建筑物为混合坝，分别是布置在主河槽内的
混凝土河床电站和泄洪闸以及主要布置在黄河左岸滩
地上的挡水土石坝。
电站厂房基坑施工场地较小，基坑底部高程为
１ ０４２ ｍ，其开挖深度达到２０ ｍ 左右，开挖地层为细砂
和砂砾石层属中等透水性。基坑地下水位分布高程为
１ ０６５．５ ～１ ０６６．５ ｍ 之间，基坑右侧坝肩旁为乌海市
城区，左侧为泄洪闸施工部位，建基面高程在１ ０６２ ｍ，
部分基础处于电站基坑的边坡开挖范围内，其边坡的
稳定对泄洪闸基础和乌海市安全尤为重要。
４．２　工程地质条件
黄河海勃湾水利枢纽工程基本地质条件主要有以
下几方面。
（１）泄洪闸段及电站厂房段均位于黄河主河床
内，河床高程１ ０６４ ｍ 左右。河底高程随黄河水量变
化而变化。
（２）地层自上而下为：最上层地质单元土体为细
砂，松散－稍密状，表层呈浮动状态。分布厚度普遍在
１ ～６ ｍ，渗透系数为２ ×１０ －５ ｍ／ｓ。
中间层地质单元土体为③层的砂砾石，稍密－中
密状，分布厚度变化比较大，在６ ～１２ ｍ 之间，夹有中
砂和细砂透镜体，渗透系数为２ ×１０ －４ ｍ／ｓ。
下层地址单元，按照主要土层，大致可分为上、下
两层。上层土体以粉砂、细砂为主，夹粘性土透镜体，
最大厚度达７．７ ｍ，延伸范围约１２０ ｍ，层底高程在
１ ０２２ ～１０２ ６ ｍ 之间。下层以砂砾石为主，中密～密
实状，泥质含量高，夹有粘性土透镜体，未揭穿其地面。
（３）拟建泄洪闸部位及电站厂房部位地下水类型
为潜水，地下水位分布高程为１ ０６５．５ ～１ ０６６．５ ｍ 之
间，未见承压水。砂性土多呈中等透水性，粘性土多呈
弱－微透水性。
４．３　降水原理
地下水通过井点管内的深井泵提升，造成井点管
内水位下降，井点管内水位下降后，其周围的地下水在
重力作用下向井点管内聚集，在聚集过程中地下水渗
流方向则朝下，动水力方向与重力一致，这种渗流方向
增加了土体颗粒压力，提高了土体的密实度，出现了良
好的渗流固结效果，有利于边坡稳定。考虑到电站基
坑开挖地下水渗透破坏对周边地层的影响，以及开挖
基坑的地层岩性情况，选择深井井点降水方式进行施
工降水，以降低基坑周边地层因基坑开挖产生的地下
水渗透变形破坏。
４．４　深井井点降水措施
考虑到该基坑设计挖深为－２０ ｍ，设定基坑中心
降止水深度为２１ ｍ，在确定基坑深井井点降水深度
后，根据前期基坑明排渗水量和潜水型非稳定流水利
公式计算，决定在基坑四周均匀布置深井井点，电站基
坑井群按近似块状环形布置，距开挖边坡上缘口外侧
５ ｍ，井点间距５ ～８ ｍ，管井孔径选择５００ ｍｍ，孔深
３２ ｍ，全孔下入井管，选用管径３２５ ｍｍ 螺旋钢管，采
用穿孔式过滤器，基坑边坡线总长８００ ｍ，共设１２８ 个
井点。采用１５０ＱＪ３０ －３９ 型号井用潜水泵，其适用最
小井径为１５０ ｍｍ，流量为３０ ｍ３ ／ｈ，扬程３９ ｍ。排水
支管为ＤＮ３２ 钢管，分别连接６ 根ＤＮ２５０ 排水主管上。
４１
水电与新能源２０１３ 年增刊
水由排水支管汇聚到排水主管，再排向基坑外。
４．５　降水效果及评价
自管井群井投入运行后，基坑基本达到无水施工
条件，电站基坑开挖顺利，运行期间局部坡底出现渗
流，根据来水方向，对管井进行了加密，有效解决了运
行期间基坑出现的渗流，通过对电站基坑管井降水后
的观察，电站基坑周边未出现塌陷，基坑开挖边坡稳
定，也未出现垮塌现象。因此深井井点降水在本基坑
工程中的使用效果良好。
５　结　语
本文在分析降水施工原理的基础上，运用线性规
划法对基坑降水进行了初步研究，主要成果如下。
（１） 对目前基坑工程中常用的降水方法进行了简
要概叙，分析深井井点降水法基本原理、施工及特点，
对真空井点降水对周围环境的影响进行了初步研究，
提出了减少降水对基坑地表变形影响的防治措施。
（２）在分析深井井点降水基本原理的基础上，采
用线性规划方法对真空井点降水方案进行了优化设计
研究，提出了其具体的目标函数及边界条件。
（３）综合上述的研究，针对具体的基坑工程实例，
对研究所获得的成果进行了验证。实践证明，研究获
得的成果具有一定的实用价值。
参考文献：
［１］ＪＧＪ／Ｔ１１１ －９８， 建筑与市政降水工程技术规范［Ｓ］
［２］张永波， 孙新忠．基坑降水工程［Ｍ］．北京： 地震出版社，
２０００
［３］龚晓南．深基坑工程设计施工手册［Ｍ］．北京： 中国建筑
工业出版社， １９９８
［４］姜清华， 颜克诚， 蔡枫．浅谈基坑降水发展及优化设计
［Ｊ］．中国水运， ２００６（１２）
（上接第３７ 页）
６　结　语
本文通过对防渗墙施工工序的合理规划，并采用
管井和帷幕灌浆解决地下渗水对防渗墙成槽的影响，
从而成功完成地下塑性防渗墙与相邻标段防渗墙和混
凝土隔墩坝的连接施工，且该方法使得电站和泄洪闸
两个部位确保同时进行施工，节约了整个工程的直线
工期，满足了施工进度和防渗技术指标，证明本工艺和
方法是合理的，能够解决类似工程中的部分施工问题。图３　灌浆和管井降水处理（单位：ｍｍ）
（上接第３８ 页）
图２　防渗墙导墙配筋图
浇筑的混凝土及内部配筋均为永久工程的一部分，材
料节约，施工成本大为降低。
在工程实际施工中，由于各个工程特殊的施工条
件，使得任何一个工程都有它相应的特性，不能将已经
成熟的施工工艺进行死板硬套，这就需要我们掌握施
工原理，从而对工程进行有针对性的方案设计，达到更
加简便、成本低廉并确保质量的施工目的。本文以海
勃湾水利枢纽泄洪闸防渗墙导向槽施工为例，分析了
导向槽与泄洪闸底板结合施工的方案设计，最终满足
施工要求，为今后类似工程的方案设计能够提供一定
的借鉴价值。
参考文献：
［１］ＳＬ １７４ －９６， 水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范
［Ｓ］
［２］ＪＧＪ７９ －２００２， 建筑地基处理技术规范［Ｓ］
［３］ＤＬ／Ｔ ５１６９ －２００２， 水工混凝土钢筋施工规范［Ｓ］
［４］ＤＬ／Ｔ ５１４４ －２００１， 水工混凝土施工规范［Ｓ］
［５］ＪＧＪ５２ －２００６， 普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准
［Ｓ］
［６］ＪＧＪ ６３ －２００６， 混凝土用水标准［Ｓ］
４２

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