基坑排水與降水工程施工技術(shù)培訓(xùn)講義PPT（圖文并茂）

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基坑排水與降水,內(nèi)容提要,,,,,基坑排水與降水的危害,基礎(chǔ)施工中受地表水和地下水的影響,流砂及其防治,井點(diǎn)降水法,1,2,3,4,,輕型井點(diǎn)的施工,5,降水對(duì)周圍地面的影響及預(yù)防措施,6,1、基坑排水與降水的危害,1、基坑排水與降水的危害,2、基礎(chǔ)施工中受哪些水影響,基礎(chǔ)施工 中受哪些水 影響？,,,地表水,地下水,2、基礎(chǔ)施工中受哪些水影響——地面排水,2.1 地面排水排除地面水(包括雨水、施工用水、生活污水等)常采用在基坑周圍設(shè)置排水溝、截水溝或筑土堤等辦法，并盡量利用原有的排水系統(tǒng)，或?qū)⑴R時(shí)性排水設(shè)施與永久性設(shè)施相結(jié)合使用。,2、基礎(chǔ)施工中受哪些水影響——集水井排水或降水,2.2 集水井排水或降水 集水井法是在基坑開挖過程中，沿坑底的周圍或中央開挖排水溝，并在基坑邊角處設(shè)置集水井。將水匯入集水井內(nèi)，用水泵抽走。這種方法可用于基坑排水，也可用于降水。,2.2 集水井排水或降水——集水井降水法,集水井降水法 1－排水溝； 2－集水井； 3－離心式水泵； 4－基礎(chǔ)邊線； 5－原地下水位線； 6－降低后地下水位線,2.2 集水井排水或降水——排水溝、集水井設(shè)置,① 排水溝的設(shè)置 排水溝底寬應(yīng)不少于0.2～0.3m，溝底設(shè)有0.2％～0.5％的縱坡， 在開挖階段，排水溝深度應(yīng)始終保持比挖土面低0.4～0.5m。 ② 集水井的設(shè)置 間距：應(yīng)根據(jù)水量大小、基坑平面形狀及水泵能力確定，一般為20～40m；井深：集水井在基坑開挖過程比開挖面低0.7～1.0m，開挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后比坑底低1～2m。,2.2 集水井排水或降水——水泵性能與選用,離心泵:泵體是由泵殼、泵軸及葉輪等主要部件組成，其管路系統(tǒng)包括濾網(wǎng)與底閥、吸水管及出水管等。,2.2 集水井排水或降水——集水井排水特點(diǎn),(1) 設(shè)備簡(jiǎn)單、排水方便，費(fèi)用較低。 (2) 適于粗粒土層和滲流量小的黏土層。 (3) 細(xì)砂或粉砂土層易發(fā)生塌方或流砂。 (4) 地下水位較高的黏土層易發(fā)生坑底隆起。 (5) 適于降水深的較淺的情況，一般不超過 5m。,3、流砂及其防治——流沙發(fā)生的原因,動(dòng)水壓力是流砂發(fā)生的重要條件。流動(dòng)中的地下水對(duì)土顆粒產(chǎn)生的壓力稱為動(dòng)水壓力，其性質(zhì)通過圖所示的試驗(yàn)說明。,3、流砂及其防治——流沙發(fā)生的原因,,由上式可知，動(dòng)水壓GD與水力坡度I成正比，水位差越大，動(dòng)水壓力越大，而滲透路程越長(zhǎng)，動(dòng)水壓力越小。,3、流砂及其防治——流沙發(fā)生的原因,產(chǎn)生流砂現(xiàn)象主要是由于地下水的水力坡度大，即動(dòng)水壓力大，而且動(dòng)水壓力的方向(與水流方向一致)與土的重力方向相反，不僅受水的浮力，而且受動(dòng)水壓力的作用，有向上舉的趨勢(shì)，當(dāng)動(dòng)水壓力等于或大于土的浸水密度時(shí)，土顆粒處于懸浮狀態(tài)，并隨地下水一起流入基坑，即發(fā)生流砂現(xiàn)象。,3、流砂及其防治——流沙發(fā)生的原因,流砂防治的主要途徑是減小或平衡動(dòng)水壓力或改變其方向。具體措施為： 1、搶挖法 2、水下挖土法 3、打鋼板樁或作地下連續(xù)墻法 4、在枯水季節(jié)開挖 5、井點(diǎn)降水法,4、井點(diǎn)降水法,井點(diǎn)降水法：就是在基坑開挖前，預(yù)先在基坑四周埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管(井)，利用抽水設(shè)備從中抽水，使地下水位降落到坑底標(biāo)高以下，并保持至回填完成或地下結(jié)構(gòu)有足夠的抗浮能力為止。常用方法有：輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、管井井點(diǎn)、深井井點(diǎn)和電滲井點(diǎn)等,4.1輕型井點(diǎn)——輕型井點(diǎn)設(shè)備,1、輕型井點(diǎn)設(shè)備輕型井點(diǎn)設(shè)備是由管路系統(tǒng)和抽水設(shè)備組成。管路系統(tǒng)包括：井點(diǎn)管(由井管和濾管連接而成)、彎聯(lián)管及總管等。,4.1輕型井點(diǎn)——輕型井點(diǎn)設(shè)備,4.1輕型井點(diǎn)——輕型井點(diǎn)設(shè)備,濾管構(gòu)造 1－鋼管； 2－管壁上的小孔； 3－纏繞的塑料管； 4－細(xì)濾網(wǎng)； 5－粗濾網(wǎng)； 6－粗鐵絲保護(hù)網(wǎng)； 7－井管； 8－鑄鐵頭,4.1輕型井點(diǎn)——輕型井點(diǎn)設(shè)備,真空泵輕型井點(diǎn)設(shè)備工作原理簡(jiǎn)圖 l－濾管；2－井管；3－彎管； 4－閥門；5－集水總管； 6－閘門：7－濾網(wǎng)，8－過濾室， 9－淘砂孔；10－水氣分離器； 11－浮筒；12－閥門： 13－真空計(jì)；14－進(jìn)水管； 15－真空計(jì)；16－副水氣分離器； 17－擋水板；18－放水口； 19－真空泵；20－電動(dòng)機(jī)； 2l－冷卻水管；22－冷卻水箱； 23－循環(huán)水泵；24－離心水泵,4、井點(diǎn)降水法——輕型井點(diǎn),射流泵抽水設(shè)備工作簡(jiǎn)圖(a)工作簡(jiǎn)圖； (b)射流器構(gòu)造 1一水泵；2一射流器； 3一進(jìn)水管；4一總管； 5一井點(diǎn)管；6一循環(huán)水箱； 7—隔板；8一泄水口； 9一真空表；10一壓力表；11一噴嘴：12一噴管； 13一接水管,4.2 輕型井點(diǎn)布置——輕型井點(diǎn)布置,輕 型 井 點(diǎn) 布 置,,平面布置,高程布置,,單排井點(diǎn)布置,環(huán)形井點(diǎn)布置,4.2 輕型井點(diǎn)布置——平面布置,單排井點(diǎn)布置簡(jiǎn)圖 (a)平面布置；(b)高程布置 1一總管；2－井點(diǎn)管；3一抽水設(shè)備,4.2 輕型井點(diǎn)布置——輕型井點(diǎn)布置,環(huán)形井點(diǎn)布置簡(jiǎn)圖 (a)平面布置；(b)高程布置 1一總管；2－井點(diǎn)管；3一抽水設(shè)備,4.2 輕型井點(diǎn)布置——高程布置,井管的埋置深度 ，可按下式計(jì)算：,,其中：,—總管平臺(tái)面至基坑底面的距離(m)；—基坑中心線底面至降低后的地下水位線的距離，一般取0.5～1.0m；—水力坡度，根據(jù)實(shí)測(cè)：環(huán)形井點(diǎn)為1／10，單排線狀井點(diǎn)為1／4；—基坑中心到井點(diǎn)的距離。,4.2 輕型井點(diǎn)布置——高程布置,二級(jí)輕型井點(diǎn) 1－第一層井點(diǎn)管； 2－第二層井點(diǎn)管,4.3 輕型井點(diǎn)計(jì)算——地下含水構(gòu)造的種類,地下含水構(gòu)造的種類,4.3 輕型井點(diǎn)計(jì)算——地下含水構(gòu)造的種類,因此自然界的巖石可分為透水層和不透水層：,巖石中有 一定的孔隙,地下水能再巖石 中賦存與運(yùn)動(dòng),巖石孔隙度越大，含水量越大，透水性越好,孔隙度越小，含水量越少，透水性越差,,,,,透水層與不透水層,4.3 輕型井點(diǎn)計(jì)算——地下含水構(gòu)造的種類,透水層——能夠透過地下水的巖層。主要有：砂巖層、砂礫巖層以及裂隙、洞穴發(fā)育的其它巖石。其中儲(chǔ)滿地下水的部分稱為含水層。,不透水層——不能透過地下水的巖層。主要有：粘土、頁(yè)巖、巖漿巖、變質(zhì)巖等。不透水層對(duì)地下水的運(yùn)動(dòng)起著阻隔作用，又稱為隔水層。,兩者之間過渡類型稱為半（弱）透水層。如泥巖、亞粘土、黃土等。,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——水井分類,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——水井分類,水井的分類： （a）無壓完整井； （b）無壓非完整井 （c）承壓完整井 （d）承壓非完整井,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——涌水量計(jì)算,(1) 無壓完整涌水量,井點(diǎn)涌水量計(jì)算簡(jiǎn)圖,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——涌水量計(jì)算,（2）無承壓完整井,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——涌水量計(jì)算,利用杜比公式：,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——涌水量計(jì)算,積分常數(shù)由邊界條件確定：,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——涌水量計(jì)算,完全普通井的浸潤(rùn)線方程,R稱為井的影響半徑，R以外的地下水將不受該井的影響。,當(dāng)r=R時(shí)，z=H,,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——涌水量計(jì)算,式中: K——滲透系數(shù)(m／d)，應(yīng)由實(shí)驗(yàn)測(cè)定； H——含水層厚度(m)； S——水位降低值(m)； R——抽水影響半徑(m)，?。?x0——環(huán)形井點(diǎn)的假想半徑(m)：F——基坑周圍井點(diǎn)管所包圍的面積(m2)。,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——涌水量計(jì)算,(3) 無壓非完整井涌水量,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——涌水量計(jì)算,有效深度H0值,注：表中S’ 為井管內(nèi)水位降低深度；l為濾管長(zhǎng)度。,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——涌水量計(jì)算,(4) 承壓完整井涌水量承壓完整井環(huán)形井點(diǎn)涌水量計(jì)算公式為：,式中：,M——承壓含水層厚度(m)K、R、x0、S——與公式前述公式相同,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——涌水量計(jì)算,承壓完整井涌水量計(jì)算示意圖,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——確定井點(diǎn)管數(shù)量與井距,確定井點(diǎn)管數(shù)量與井距,,(1) 單井最大出水量,(2) 最少井?dāng)?shù),(3) 最大井距,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——確定井點(diǎn)管數(shù)量與井距,單井最大出水量單井的最大出水量q，主要取決于土的滲透系數(shù)、濾管的構(gòu)造與尺寸，按下式確定：,式中: d—濾管直徑(m)； l—濾管長(zhǎng)度(m)； K—滲透系數(shù)(m／d)。,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——涌水量計(jì)算,(2) 最少井?dāng)?shù)井點(diǎn)管的最少根數(shù)nmin ，按下式計(jì)算：式中 1.1——備用系數(shù)，考慮井點(diǎn)管堵塞等因素。其它符號(hào)同前。,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——涌水量計(jì)算,(3) 最大井距m,式中: L——總管長(zhǎng)度(m)；,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——涌水量計(jì)算,確定井點(diǎn)管間距時(shí)，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1) 井距過小時(shí)，彼此干擾大，影響出水量，因此井距必須大于15倍管徑。 (2)在滲透系數(shù)小的土中井距宜小些，否則水位降落時(shí)間過長(zhǎng)。 (3)靠近河流處，井點(diǎn)宜適當(dāng)加密。 (4)井距應(yīng)能與總管上的接頭間距相配合。根據(jù)實(shí)際采用的井點(diǎn)管間距，最后確定所需的井點(diǎn)管根數(shù)。,5、 輕型井點(diǎn)的施工,埋設(shè)井點(diǎn)的程序是 ：,放線定位,,打井孔,,埋設(shè)井點(diǎn)管,,安裝總管,,用彎聯(lián)管講井點(diǎn)管與總管接通,,安裝抽水設(shè)備,5、 輕型井點(diǎn)的施工,井點(diǎn)管的埋設(shè) (a) 沖孔； (b)埋管 1一沖管； 2一沖嘴； 3一膠皮管； 4一高壓水泵； 5一壓力表； 6一起重吊鉤； 7一井點(diǎn)管； 8一濾管； 9一填砂； 10一粘土封口,5、 輕型井點(diǎn)的施工,輕 型 井 點(diǎn) 施 工,,1、噴射井點(diǎn),2、管井井點(diǎn),3、深井井點(diǎn),4、電滲井點(diǎn),5.1 噴射井點(diǎn),當(dāng)基坑開挖較深，降水深度要求較 大時(shí)，可采用噴射井點(diǎn)降水。其降水深度 可達(dá)8～20 m，可用于滲透系數(shù)為0.1～ 50 m／d的砂土、淤泥質(zhì)土層。,5.1 噴射井點(diǎn),噴射井點(diǎn)施工順序：,安裝水泵設(shè)備及 泵的進(jìn)出水管,鋪設(shè)進(jìn)水總管 和回水總管,沉設(shè)井點(diǎn)管 （包括灌填砂濾料）,接通進(jìn)水總管后及時(shí) 進(jìn)行單根試抽、檢驗(yàn),,,,,接通回水總管， 全面試抽,全部井點(diǎn)管沉完畢,,,檢查整 個(gè)降水 系統(tǒng)的 運(yùn)轉(zhuǎn)狀 況及降水效果。,5.1 噴射井點(diǎn),噴射井點(diǎn)設(shè)備及平面布置簡(jiǎn)圖,(a)噴射井點(diǎn)設(shè)備簡(jiǎn)圖；(b)噴射揚(yáng)水器原理圖；(c)噴射井點(diǎn)平面布置,5.1 噴射井點(diǎn),1－噴射井管；2－濾管；3－進(jìn)水總管； 4－排水總管；5一高壓水泵；6－集水池； 7－水泵；8－內(nèi)管；9－外管；10－噴嘴； 11混合室；12－擴(kuò)散管；13－壓力表,5.2 管井井點(diǎn),管井井點(diǎn)：就是沿基坑每隔一定距離設(shè)置一個(gè)管井，每個(gè)管井單獨(dú)用一臺(tái)水泵不斷抽水來降低地下水位。在土的滲透系數(shù)大(20～200m／d)的土層中，宜采用管井井點(diǎn)。,管井井點(diǎn)設(shè)備：主要是由管井、吸水管及水泵組成,5.2 管井井點(diǎn),管井井點(diǎn) 1一沉砂管； 2一鋼筋焊接骨架； 3－濾網(wǎng)；4－管身； 5－吸水管； 6－離心泵； 7—小礫石過濾層； 8－粘土封口； 9－混凝土實(shí)管； 10－無砂混凝土管；11—潛水泵； 12一出水管,5.3 深井井點(diǎn),當(dāng)要求井內(nèi)降水深度超過15m時(shí)，可在管井中使用深井泵抽水。這種井點(diǎn)稱為深井井點(diǎn)（或深管井井點(diǎn)）。深井井點(diǎn)一般可降低水位30～40m，有的甚至可達(dá)百米以上。,深井潛水泵有兩種類型：,一種是深井潛水泵,另一種是電動(dòng)機(jī)安裝在地面上，通過傳動(dòng)軸帶動(dòng) 多級(jí)葉輪工作而排水。,,5.4 電滲井點(diǎn),電滲井點(diǎn)：是在輕型或噴射井點(diǎn)中增設(shè)電極而形成， 主要用于滲透系數(shù)小于0.1m／d的土層。,電滲井點(diǎn) 1一井點(diǎn)管； 2一電極； 3－直流電源,6、降水對(duì)周圍地面的影響及預(yù)防措施,6、降水對(duì)周圍地面的影響及預(yù)防措施,6、降水對(duì)周圍地面的影響及預(yù)防措施,6、降水對(duì)周圍地面的影響及預(yù)防措施,6、降水對(duì)周圍地面的影響及預(yù)防措施,,6、降水對(duì)周圍地面的影響及預(yù)防措施,降低地下水位時(shí)，由于土顆粒流失或土體壓縮固結(jié)，易引起周周地面沉降。由于土層的不均勻性和形成的水位呈漏斗狀，地面沉降多為不均勻沉降,可能導(dǎo)致周圍的建筑物傾斜、下沉、道路開裂或管線斷裂。,地下水位降低植物根系無法接觸到潮濕層，使城市走向荒漠化。北京的地下水位埋深已從1950年的3～4米到現(xiàn)在的25米以下，有心人注意到，北京著名的五棵松早已不復(fù)存在。在有可能的情況下，盡量采用連續(xù)墻、護(hù)坡樁+樁間旋噴樁、水泥土樁+型鋼、冰凍止水等帷幕隔水方法，隔斷地下水進(jìn)入施工區(qū)域。進(jìn)行井點(diǎn)降水時(shí),必須采取相應(yīng)措施，以防造成危害，如：回灌井點(diǎn)法 、設(shè)置止水帷幕法、減緩降水速度法。,6.1 回灌井點(diǎn)法,在建筑物沿基坑一邊，采用回灌井，使建筑物保持原有地下水位（地下水位降低，土層壓縮下降）,(a)降水與回灌井點(diǎn),(b)加阻水支護(hù)結(jié)構(gòu)的回灌井點(diǎn),6.1 回灌井點(diǎn)法,1－原有建筑物；2－開挖基坑； 3－降水井點(diǎn)；4－回灌井點(diǎn)； 5－原有地下水位線； 6－降灌井點(diǎn)間水位線； 7－降水后的水位線； 8－不回灌時(shí)的水位線； 9－基坑底,6.1 回灌井點(diǎn)法,6.2 設(shè)置止水帷幕法——常用止水帷幕施工方法,常用 止水 帷幕 法,,(1) 高壓噴射注漿法——成幕質(zhì)量好，適用土層 廣，但成本高；,(2) 深層攪拌法——成本低，只適用軟粘土地基 ；,(3) 壓力灌漿法——適用土層較廣，施工方便，但注漿可控性差，形成完整帷幕較難；,(4) 凍結(jié)法——成幕質(zhì)量好，適用土層廣。,6.2 設(shè)置止水帷幕法——減緩降水速度，勿使土粒帶出,減緩降水速度，勿使土粒帶出 (1) 利用降水曲線使其平緩，使鄰近建筑物均勻沉降辦法：將井點(diǎn)加長(zhǎng)，減緩降水速度 (2) 根據(jù)土粒，改換濾網(wǎng) (3) 提高施工質(zhì)量，確保砂濾層厚度，濾網(wǎng)外填砂其 直徑不小于200mm (4)井點(diǎn)上部1~1.5m深度用粘土封口。,感謝聆聽！,