今天就为大家讲讲集水井降水法。
（1）集水井的工作原理
集水井降水也称基坑排水，是指在基坑开挖过程中，在基坑底设置集水井，并在基坑底四周或中央开挖排水沟，使水流入集水井内，然后用水泵抽走的一种施工方法（图1.2.4）。
特点为设备简单，管理维护方便，主要适应于土质情况较好，地下水不很旺的情况。
图1.2.4-a 集水井降水立面图
1-排水沟；2-集水井；3-反滤层；4-进水口；5-撑杠；6-竖撑板；7-撑板
图1.2.4-b 集水井降水剖面图
1-水泵；2-排水沟；3-集水井；4-排水管；5-降落曲线；6-水流曲线
（2）集水井及排水沟的设置
集水井应设置在基础范围以外，地下水走向的上游。根据地下水量大小、基坑平面形状及水泵能力，集水井每隔20～40m设置一个。直径和宽度0.6～0.8m；深度低于挖土面0.7～1m；集水井底低于基坑底1～2m；井底铺碎石滤水层，坑壁加固以免泥砂流失。
排水沟底宽应不少于0.3m。沟底设有0.2%-0.5%的纵坡，使水流不致堵塞。在开挖阶段，排水沟深度应始终保持比挖土面低0.4-0.5m。在基础施工阶段，排水沟应距离基础有足够远的距离且适当保护，并保证排水畅通。
（3）降水设备的选用
集水降水法是用水泵从集水井中排水，常用的水泵有潜水泵（图1.2.5）、离心式水泵（图1.2.6）和泥浆泵（图1.2.7）。
图1.2.5 潜水泵
图1.2.6 离心式水泵
图1.2.7 泥浆泵
（4）流砂以及防治
1）动水压力
静水中有静水压力，动水中有动水压力。在地下水流同样也有压力，它在地下水动力学中称为渗透压力。当坑底和地下水面存在水头差，水在渗流过程中受到土粒的阻力（T），而水则对土粒产生一种反力（Gd），这种反力叫动水压力。动水压力Gd的大小与水力坡度成正比，如图1.2.8所示：
图1.2.8 动水压力原理图
（a）水在土中渗流的力学现象； （b）动水压力对地基土的影响
1、2－土颗粒
由上式可以看出，动水压力GD与水力坡度 I 成正比，水位差越大，动水压力越大，而渗透路程越长，动水压力越小。
2）流砂现象
产生流砂现象主要是由于地下水的水力坡度大，即动水压力大，而且动水压力的方向（与水流方向一致）与土的重力方向相反。因此，土不仅受到水的浮力，而且受到动水压力的作用，有向上举的趋势，如图1.2.8所示。
当动水压力等于或大于土的浸水密度时，土颗粒处于悬浮状态，并随地下水一起涌入基坑，即发生流砂现象。即：
流砂宜发生在细砂、粉砂、亚砂土中。在粗大砂砾中，因孔隙大，水在其间流过时阻力小，动水压力也小，不易出现流砂。
3） 流砂的防治：
发生流砂的重要条件是动水压力的大小和方向。防止流砂的途径：减小或平衡动水压力；设法使动水压力的方向向下；增加渗流路线和截断地下水流。防止流砂的主要措施：
①在枯水期施工 ，减少动水压力；
②抛大石块， 以平衡动水压力；
③打板桩，增加水流途径，减少动水压力；
④水下挖土 ，平衡或减少动水压力；
⑤井点降低地下水位，使动水压力向下；
⑥搅拌桩或地下连续墙，截水，支承土水压力；
⑦采用冻结法施工工艺[1] 。
4）管涌冒沙
此外当基坑坑底位于不透水层内，而其下面为承压水的透水层，基坑不透水层的覆盖厚度的重量小于承压水的顶托力时，基坑底部便可能发生管涌现象(图1.2.9)，即：
图1.2.9 管涌冒砂
1－不透水层；2－透水层；3－压力水位线；4－承压水的顶托力
式中：
H--压力水头（m）
h--坑底不透水层厚度（m）
rw--水的重力密度（1000kg/m3）
r--土的重力密度（kg/m3）