第一节 明沟排水
一、明沟排水
坑(槽)开挖时，为排除渗入坑(槽)的地下水和流入坑(槽)内的地面水，一般可 采用明沟排水。
明沟排水是将流入坑(槽)内的水，经排水沟将水汇集到集水井，然后用水泵抽走的 排水方法，如图2-1所示。
明沟法排水通常是当坑(槽)开挖到接近地下水位时，先在坑(槽)中央开挖排水 沟，使地下水不断地流入排水沟，再开挖排水沟两侧土。如此一层层挖下去，直至挖到接 近槽底设计高程时，将排水沟移至沟槽一侧或两侧。开挖过程，如图2-2所示。
二、涌水量计算
合理选择水泵型号，应计算总涌水量。
1．干河床
(2-1)
式中 Q——基坑总涌水量， m3/d；
K——渗透系数， mid，见表2-1 ；
H——稳定水位至坑底的深度， m；
当基底以下为深厚透水层时，H值可增加3~4m;
R——影响半径，m，见表2-1；
r0——基坑半径，m。矩形基坑，r0 =u·(L+ B)/4；不规则基坑， ro = (F/π汁。 其中L与B分别为基坑的长与宽，F为基坑面积; u值见表2-2。
.2基坑近河沿
Q= 1 36KH2 /lg(2D/ro) （2-2）
式中D——基坑距河边的距离， m;
其余同式(2-1)。
选择水泵时，水泵总排水量一般采用基坑总涌水量的1.5~2. 0倍。
第二节 人工降低地下水位
人工降低地下水位排水就是含水层中布设井点进行抽水，地下水位下降后形成降落漏斗。如果坑(槽)底位于降落漏斗以上，就基本消除了地下水对施工的影响。地下水位是在坑(槽)开挖前预先降低的，并维持到坑(槽)土方回填，如图 2-3所示。
人工降低地下水位一般有轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点等方法。本节主要阐述轻型井点降低地下水位。各类井点适用范围见表2-3。
一、轻型井点
轻型井点又分为单层轻型井点和多层轻型井点两种。
轻型井点由滤水管、井点管、弯联管、总管和抽水设备所组成，如图2-4所示。
.1.滤水管
滤水管是轻型井点的重要组成部分，埋设在含水层中，一般采用直径38-~55mm，长1~2m的镀钵钢管制成，管壁上呈梅花状钻5.0mm的孔眼，间距为30~40mm
滤水管下端用管堵封闭，也可安装沉砂管，使地下水中夹带的砂粒沉积在沉砂管内。 滤水管的构造，如图2-5所示。
为了提高滤水管的进水面积，防止土颗粒涌入井点内，提高土的竖向渗透性，可在滤 水管周围建立直径40~50cm的过滤层，如图2-6所示。
2.井管
井管一般采用镀镑钢管制成，管壁上不设孔眼，直径与滤水管相同，其长度视含水层 埋设深度而定，井管与滤水管间用管箍连接。
3.弯联管
弯联管用于连接井管和总管，一般采用内径38~55mm的加固橡胶管，该种弯联管 安装和拆卸都很方便，允许偏差较大。也可采用弯头管箍等管件组装而成，该种弯联管气 密性较好，但安装不方便。
4.总管
总管一般采用直径为100~150mm的钢管，每节长为4-6m，在总管的管壁上开孔 焊有直径与井管相同的短管，用于弯联管与井管的连接，短管的问距应与井点布置间距相 同，但是由于不同的土质、不同降水要求，所计算的井点问距不同，因此在选购时，应根 据实际情况而定。总管上短管间距通常按井点问距的模数而定，一般为1.0~1.5m，总管间采用法兰连接。
5.抽水设备
轻型井点通常采用射流泵或真空泵抽水设备，也可采用自引式抽水设备。
射流式抽水设备是由水射器和水泵共同工作来实现的，其设备组成简单，工作可靠，减少泵组的压力损失，便于设备的保养和维修。射流式抽水设备工作过程
(二) 轻型井点设计
轻型井点的设计包括:平面布置，高程布置，涌水量计算，井点管的数量、间距和抽 水设备的确定等。井点计算由于受水文地质和井点设备等诸多因素的影响，所计算的结果 只是近似数值，对重要工程，其计算结果必须经过现场试验进行修正。
二、喷射井点
工程上，当坑(槽)开挖较深，降水深度大于6. Om时，单层轻型井点系统不能满足 要求时，可采用多层轻型井点系统，但是多层轻型井点系统存在着设备多、施工复杂、工 期长等缺点，此时，宜采用喷射井点降水。降水深度可达8 -12m。在渗透系数为320m/d的砂土中应用本法最为有效。渗透系数为O. 1- 3m/ d的粉砂淤泥质土中效果也较 显著。
根据工作介质不同，喷射井点分为喷气井点和喷水井点两种，目前多采用喷水井点。
三、电渗井点
在饱和黏土或含有大量黏土颗粒的砂性土中，土分子引力很大，渗透性较差，采用重力或真空作用的一般轻型井点排水，效果很差。此时，宜采用电渗井点降水。
电渗升百适用渗透系数小于0.lm/d的土层中。
电渗井点的原理:
电渗井点的基本原理就是根据胶体化学的双电层理论，在含水的细土颗粒中，插入正 负电极并通以直流电后，土颗粒即自负极向正极移动，水自正极向负极移动，这样把井点 沿坑槽外围埋入含水层中，作为负极，导致弱渗水层中的粘滞水移向井点中，然后用抽水设备将水排除，以使地下水位下降。
四、管井井点
管井适用于中砂、粗砂、砾砂、砾石等渗透系数为1~200m/d，地下水丰富的土、 砂层或轻型井点不易解决的地方。
管井井点系统由滤水井管、吸水管、抽水机等组成。
五、深井井点
当土的渗透系数大于20~200m/d，地下水比较丰富的土层或砂层，要求地下水位降深较大时，宜采用深井井点。
深井井点构造，如图2-21所示。
第三节 地 基 处 理
在工程上，无论是给水排水构筑物，还是给水排水管道，其荷载都作用于地基土上，导致地基土产生附加应力，附加应力引起地基土的沉降，沉降量取决于土的孔隙率和附加 应力的大小。在荷载作用下，若同一高度的地基各点沉降量相同，这种沉降称为均匀沉 降;反之，称为不均匀沉降。无论是均匀沉降，还是不均匀沉降都有一个容许范围值，称 为极限均匀沉降量和最大不均匀沉降量。当沉降量在允许范围内，构筑物才能稳定安全， 否则，结构就会失去稳定或遭到破坏。
地基在构筑物荷载作用下，不会因地基土产生的剪应力超过土的抗剪强度而导致地基 和构筑物破坏的承载力称为地基容许承载力。因此，地基应同时满足容许沉降量和容许承 载力的要求，如不满足时，则采取相应措施对地基土加固处理，地基处理的目的是:
(1)改善土的剪切性能，提高抗剪强度。
(2)降低软弱土的压缩性，减少基础的沉降或不均匀沉降。
(3)改善土的透水性，起着截水、防渗的作用。
(4)改善土的动力特性，防止砂土液化。
(5)改善特殊土的不良地基特性(主要是指消除或减少湿陷性和膨胀土的胀缩性等)。 地基处理的方法有换土垫层、碾压穷实、挤密振实、排水固结和注浆液加固等五类。
一、换土垫层
换土垫层是一种直接置换地基持力层软弱土的处理方法。施工时将基底下一定深度的 软弱土层挖除，分层填回砂、石、灰土等材料，并加以务实振密。换土垫层是一种较简易 的浅层地基处理方法，在各地得到广泛应用。
(一) 素土垫层
素土垫层一般适用于处理湿陷性黄土和杂填土地基。
素土垫层是先挖去基础下的部分土层或全部软弱土层，然后分层回填，分层秀实素土而成。
软土地基土的垫层厚度，应根据垫层底部软弱土层的承载力决定，其厚度不应大于3m。
(二)砂和砂石垫层
砂和砂石垫层适用于处理在坑(槽)底有地下水或地基土的含水量较大的黏性土地基。
材料要求：
砂和砂石垫层所需材料，宜采用颗粒级配良好，质地坚硬的中砂、粗砂、砾石、卵石和碎石，也可采用细砂，宜掺入按设计规定数量的卵石或碎石。最大粒径不宜大于50mm。
(三)灰土垫层
灰土垫层是用石灰和黏性土拌合均匀，然后分层穷实而成。适用于一般黏性土地基加挖深超过15cm时或地基扰动深度小于1.0m等，该种方法施工简单、取材方便、费用较低。
1.材料要求
土料中含有有机质的量不宜超过规定值，土料应过筛，粒径不宜大于15mm。 石灰应提前1~2天熟化，不含有生石灰块和过多水分。
灰土的配合比可按体积比，一般石灰:土为2 : 8或3 : 7。
2.施工要点
施工前应验槽，清除积水、淤泥，待干燥后再铺灰土。
3.碾压与穷实
(1)机械碾压。机械碾压法采用压路机、推土机、羊足碾或其他压实机械来压实松散土，常用于大面积填土的压实和杂填土地基的处理。
碾压的效果主要取决于压实机械的压实能量和被压实土的含水量。应根据具体的碾压机械的压实能量，控制碾压土的含水量，选择合适的铺土厚度和碾压遍数。
二、挤密桩与振冲法
(一)挤密桩
挤密桩加固是在承压土层内，打入很多桩孔，在桩孔内灌入各种密实物，以挤密土 层，减小土体孔隙率，增加土体强度。
挤密桩除了挤密土层加固土壤外，还起换土作用，在桩孔内以工程性质较好的土置换 原来的弱土或饱和土，在含水蒙古土层内，砂桩还可作为排水井。挤密桩体与周围的原土组 成复合地基，共同承受荷载。
(二)振冲法
三、注浆加固
在软弱土层或饱和土层内，注入化学药剂，使之填塞孔隙，并发生化学反应，在颗粒 间生成胶凝物质，固结土颗粒，称为浆加固法。
2.浆液种类|
(1)水泥类浆液。
(2)水玻璃类浆液。
(3)聚氨酶注浆分水溶性聚氨西旨和非水溶性聚氨酯两类。
(4)丙烯酰氨类浆液，亦称MG-646化学浆液。
(5)铬木素类溶液。