基坑排水与降水工程施工技术培训.ppt

单击此处编辑母版文本样式,中铁五局城通分公司,单击此处编辑母版标题样式,中铁五局城通分公司,中铁五局（集团）有限公司,城市轨道交通工程分公司,单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版标题样式,基坑排水与降水,内容提要,基坑排水与降水的危害,基础施工中受地表水和地下水的影响,流砂及其防治,井点降水法,1,2,3,4,轻型井点的施工,5,降水对周围地面的影响及预防措施,6,1,、基坑排水与降水的危害,1,、基坑排水与降水的危害,2,、基础施工中受哪些水影响,基础施工,中受哪些水,影响？,地表水,地下水,2,、基础施工中受哪些水影响,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,),常采用在基坑周围设置排水沟、截水沟或筑土堤等办法，并尽量利用原有的排水系统，或将临时性排水设施与永久性设施相结合使用。,2,、基础施工中受哪些水影响,集水井排水或降水,2.2,集水井排水或降水,集水井法是在基坑开挖过程中，沿坑底的周围或中央开挖排水沟，并在基坑边角处设置集水井。将水汇入集水井内，用水泵抽走。这种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,排水沟；,2,集水井；,3,离心式水泵；,4,基础边线；,5,原地下水位线；,6,降低后地下水位线,2.2,集水井排水或降水,排水沟、集水井设置,排水沟的设置,排水沟底宽应不少于0.2,0.3m,，沟底设有,0.2,0.5,的纵坡，在开挖阶段，排水沟深度应始终保持比挖土面低,0.4,0.5m,。,集水井的设置,间距：应根据水量大小、基坑平面形状及水泵能力确定，一般为,20,40m,；井深：集水井在基坑开挖过程比开挖面低,0.7,1.0m,，开挖到设计标高后比坑底低,1,2m,。,2.2,集水井排水或降水,水泵性能与选用,离心泵,:,泵体是由泵壳、泵轴及叶轮等主要部件组成，其管路系统包括滤网与底阀、吸水管及出水管等。,2.2,集水井排水或降水,集水井排水特点,(1),设备简单、排水方便，费用较低。,(2),适于粗粒土层和渗流量小的黏土层。,(3),细砂或粉砂土层易发生塌方或流砂。,(4),地下水位较高的黏土层易发生坑底隆起。,(5),适于降水深的较浅的情况，一般不超过,5m,。,3,、流砂及其防治,流沙发生的原因,动水压力是流砂发生的重要条件。流动中的地下水对土颗粒产生的压力称为动水压力，其性质通过图所示的试验说明。,3,、流砂及其防治,流沙发生的原因,由上式可知，动水压,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。,3,、流砂及其防治,流沙发生的原因,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，不仅受水的浮力，而且受动水压力的作用，有向上举的趋势，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，并随地下水一起流入基坑，即发生流砂现象。,3,、流砂及其防治,流沙发生的原因,流砂防治的主要途径是减小或平衡动水压力或改变其方向。具体措施为：,1,、抢挖法,2,、水下挖土法,3,、打钢板桩或作地下连续墙法,4,、在枯水季节开挖,5,、井点降水法,4,、井点降水法,井点降水法：,就是在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管,(,井,),，利用抽水设备从中抽水，使地下水位降落到坑底标高以下，并保持至回填完成或地下结构有足够的抗浮能力为止。,常用方法有：,轻型井点、喷射井点、管井井点、深井井点和电渗井点等,4.1,轻型井点,轻型井点设备,1,、轻型井点设备,轻型井点设备是由管路系统和抽水设备组成。管路系统包括：井点管,(,由井管和滤管连接而成,),、弯联管及总管等。,4.1,轻型井点,轻型井点设备,4.1,轻型井点,轻型井点设备,滤管构造,1,钢管；,2,管壁上的小孔；,3,缠绕的塑料管；,4,细滤网；,5,粗滤网；,6,粗铁丝保护网；,7,井管；,8,铸铁头,4.1,轻型井点,轻型井点设备,真空泵轻型井点设备工作原理简图,l,滤管；,2,井管；,3,弯管；,4,阀门；,5,集水总管；,6,闸门：,7,滤网，,8,过滤室，,9,淘砂孔；,10,水气分离器；,11,浮筒；,12,阀门：,13,真空计；,14,进水管15,真空计；,16,副水气分离器；,17,挡水板；,18,放水口；,19,真空泵；,20,电动机；,2l,冷却水管；,22,冷却水箱；,23,循环水泵；,24,离心水泵,4,、井点降水法,轻型井点,射流泵抽水设备工作简图,(a),工作简图；,(b),射流器构造,1,一水泵；,2,一射流器；,3,一进水管；,4,一总管；,5,一井点管；,6,一循环水箱；,7,隔板；,8,一泄水口；,9,一真空表；,10,一压力表；,11,一喷嘴：,12,一喷管；,13,一接水管,4.2,轻型井点布置,轻型井点布置,轻,型,井,点,布,置,平面布置,高程布置,单排井点布置,环形井点布置,4.2,轻型井点布置平面布置,单排井点布置简图,(a),平面布置；,(b),高程布置,1,一总管；,2,井点管；,3,一抽水设备,4.2,轻型井点布置,轻型井点布置,环形井点布置简图,(a),平面布置；,(b),高程布置,1,一总管；,2,井点管；,3,一抽水设备,4.2,轻型井点布置,高程布置,井管的埋置深度 ，可按下式计算：,其中：,总管平台面至基坑底面的距离,(m),；,基坑中心线底面至降低后的地下水位线的距离，一般取,0.5,1.0m,；,水力坡度，根据实测：环形井点为,1,10,，单排线状井点为,1,4,；,基坑中心到井点的距离。,4.2,轻型井点布置,高程布置,二级轻型井点,1,第一层井点管；,2,第二层井点管,4.3,轻型井点计算,地下含水构造的种类,地下含水构造的种类,4.3,轻型井点计算,地下含水构造的种类,因此自然界的岩石可分为透水层和不透水层：,岩石中有,一定的,孔,隙,地下水能再岩石,中赋存与运动,岩石孔隙度越大，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,透水层与不透水层,4.3,轻型井点计算,地下含水构造的种类,透水层,能够透过地下水的岩层。主要有：砂岩层、砂砾岩层以及裂隙、洞穴发育的其它岩石。其中储满地下水的部分称为含水层,。,不透水层,不能透过地下水的岩层。主要有：粘土、页岩、岩浆岩、变质岩等。不透水层对地下水的运动起着阻隔作用，又称为隔水层。,两者之间过渡类型称为半（弱）透水层。如泥岩、亚粘土、黄土等。,4.4,轻型井点系统的类型,水井分类,4.4,轻型井点系统的类型,水井分类,水井的分类：,（,a,）无压完整井；,（,b,）无压非完整井,（,c,）承压完整井,（,d,）承压非完整井,4.4,轻型井点系统的类型,涌水量计算,(1),无压完整涌水量,井点涌水量计算简图,4.4,轻型井点系统的类型,涌水量计算,（,2,）无承压完整井,4.4,轻型井点系统的类型,涌水量计算,利用杜比公式：,4.4,轻型井点系统的类型,涌水量计算,积分常数由边界条件确定：,4.4,轻型井点系统的类型,涌水量计算,完全普通井的浸润线方程,R,称为井的影响半径，,R以外的地下水将不受该井的影响。,当,r=R,时，,z=H,4.4,轻型井点系统的类型,涌水量计算,式中,:,K,渗透系数,(m,d),，应由实验测定；,H,含水层厚度,(m),；,S,水位降低值,(m),；,R,抽水影响半径,(m),，取：,x0,环形井点的假想半径,(m),：,F,基坑周围井点管所包围的面积,(m2),。,4.4,轻型井点系统的类型,涌水量计算,(3),无压非完整井涌水量,4.4,轻型井点系统的类型,涌水量计算,有效深度,H,0,值,注：表中,S,为井管内水位降低深度；,l,为滤管长度。,4.4,轻型井点系统的类型,涌水量计算,(4),承压完整井涌水量,承压完整井环形井点涌水量计算公式为：,式中：,M,承压含水层厚度,(m),K,、,R,、,x0,、,S,与公式前述公式相同,4.4,轻型井点系统的类型,涌水量计算,承压完整井涌水量计算示意图,4.4,轻型井点系统的类型,确定井点管数量与井距,确定井点管数量与井距,(1),单井最大出水量,(2),最少井数,(3),最大井距,4.4,轻型井点系统的类型,确定井点管数量与井距,单井最大出水量,单井的最大出水量,q,，主要取决于土的渗透系数、滤管的构造与尺寸，按下式确定：,式中,:,d,滤管直径,(m),；,l,滤管长度,(m),；,K,渗透系数,(m,d),。,4.4,轻型井点系统的类型,涌水量计算,(2),最少井数,井点管的最少根数,n,min,，按下式计算：,式中,1.1,备用系数，考虑井点管堵塞等因素。,其它符号同前。,4.4,轻型井点系统的类型,涌水量计算,(3),最大井距,m,式中,:,L,总管长度,(m),；,4.4,轻型井点系统的类型,涌水量计算,确定井点管间距时，还应注意以下几点：,(1),井距过小时，彼此干扰大，影响出水量，因此井距必须大于,15,倍管径。,(2),在渗透系数小的土中井距宜小些，否则水位降落时间过长。,(3),靠近河流处，井点宜适当加密。,(4),井距应能与总管上的接头间距相配合。根据实际采用的井点管间距，最后确定所需的井点管根数。,5,、轻型井点的施工,埋设井点的程序是：放线定位,打井孔,埋设井点管,安装总管,用弯联管讲井点管与总管接通,安装抽水设备,5,、轻型井点的施工,井点管的埋设,(a),冲孔；,(b),埋管,1,一冲管；,2,一冲嘴；,3,一胶皮管；,4,一高压水泵；,5,一压力表；,6,一起重吊钩；,7,一井点管；,8,一滤管；,9,一填砂；,10,一粘土封口,5,、轻型井点的施工,轻,型,井,点,施,工,1,、喷射井点,2,、管井井点,3,、深井井点,4,、电渗井点,5.1,喷射井点,当基坑开挖较深，降水深度要求较,大时，可采用喷射井点降水。其降水深度,可达,8,20 m,，可用于渗透系数为,0.1,50 m,d,的砂土、淤泥质土层。,5.1,喷射井点,喷射井点施工顺序：,安装水泵设备及,泵的进出水管,铺设进水总管,和回水总管,沉设井点管,（包括灌填砂滤料）,接通进水总管后及时,进行单根试抽、检验,接通回水总管，,全面试抽,全部井点管沉完毕,检查整,个降水,系统的,运转状,况及降,水效果。,5.1,喷射井点,喷射井点设备及平面布置简图,(a),喷射井点设备简图；,(b),喷射扬水器原理图；,(c),喷射井点平面布置,5.1,喷射井点,1,喷射井管；,2,滤管；,3,进水总管；,4,排水总管；,5,一高压水泵；,6,集水池；,7,水泵；,8,内管；,9,外管；,10,喷嘴；,11,混合室；,12,扩散管；,13,压力表,5.2,管井井点管井井点：,就是沿基坑每隔一定距离设置一个管井，每个管井单独用一台水泵不断抽水来降低地下水位。在土的渗透系数大,(20,200m,d),的土层中，宜采用管井井点,。,管井井点设备：,主要是由管井、吸水管及水泵组成,5.2,管井井点,管井井点,1,一沉砂管；,2,一钢筋焊接骨架；,3,滤网；,4,管身；,5,吸水管；,6,离心泵；,7,小砾石过滤层；,8,粘土封口；,9,混凝土实管；,10,无砂混凝土管；,11,潜水泵；,12,一出水管,5.3,深井井点,当要求井内降水深度超过,15m,时，可在管井中使用深井泵抽水。这种井点称为深井井点（或深管井井点）。深井井点一般可降低水位,30,40m,，有的甚至可达百米以上。,深井潜水泵有两种类型：,一种是深井潜水泵,另一种是电动机安装在地面上，通过传动轴带动,多级叶轮工作而排水。,5.4,电渗井点,电渗井点：,是在轻型或喷射井点中增设电极而形成，主要用于渗透系数小于,0.1m,d,的土层。,电渗井点,1,一井点管；,2,一电极；,3,直流电源,6,、降水对周围地面的影响及预防措施,6,、降水对周围地面的影响及预防措施,6,、降水对周围地面的影响及预防措施,6,、降水对周围地面的影响及预防措施,6,、降水对周围地面的影响及预防措施,6,、降水对周围地面的影响及预防措施,降低地下水位时，由于土颗粒流失或土体压缩固结，易引起周周地面沉降。,由于土层的不均匀性和形成的水位呈漏斗状，地面沉降多为不均匀沉降,可能导致周围的建筑物倾斜、下沉、道路开裂或管线断裂。,6,、降水对周围地面的影响及预防措施,地下水位降低植物根系无法接触到潮湿层，使城市走向荒漠化。北京的地下水位埋深已从,1950,年的,3,4,米到现在的,25,米以下，有心人注意到，北京著名的五棵松早已不复存在。,在有可能的情况下，尽量采用连续墙、护坡桩,+,桩间旋喷桩、水泥土桩,+,型钢、冰冻止水等帷幕隔水方法，隔断地下水进入施工区域。,进行井点降水时,必须采取相应措施，以防造成危害，如：回灌井点法、设置止水帷幕法、减缓降水速度法。,6.1,回灌井点法,在建筑物沿基坑一边，采用回灌井，使建筑物保持原有地下水位（地下水位降低，土层压缩下降）,(a),降水与回灌井点,(b),加阻水支护结构的回灌井点,6.1,回灌井点法,1,原有建筑物；,2,开挖基坑；,3,降水井点；,4,回灌井点；,5,原有地下水位线；,6,降灌井点间水位线；,7,降水后的水位线；,8,不回灌时的水位线；,9,基坑底,6.1,回灌井点法,6.2,设置止水帷幕法,常用止水帷幕施工方法,常用,止水,帷幕,法,(1),高压喷射注浆法,成幕质量好，适用土层 广，但成本高；,(2),深层搅拌法,成本低，只适用软粘土地基,；,(3),压力灌浆法,适用土层较广，施工方便，但注浆可控性差，形成完整帷幕较难,；,(4),冻结法,成幕质量好，适用土层广,。,6.2,设置止水帷幕法,减缓降水速度，勿使土粒带出,减缓降水速度，勿使土粒带出,(1),利用降水曲线使其平缓，使邻近建筑物均匀沉降,办法：将井点加长，减缓降水速度,(2),根据土粒，改换滤网,(3),提高施工质量，确保砂滤层厚度，滤网外填砂其 直径不小于,200mm,(4),井点上部,11.5m,深度用粘土封口。,谢谢大家！,