基坑排水与降水.ppt

中铁五局城通分公司中中铁五局（集五局（集团）有限公司）有限公司城市城市轨道交通工程分公司道交通工程分公司基坑基坑(j kn)排水与降水排水与降水第一页，共70页。中铁五局城通分公司内容提要内容提要(ni rn t yo)基坑基坑(j kn)排水与降水的危害排水与降水的危害基基础施工施工(sh gng)中受地表水和地下水的影响中受地表水和地下水的影响流砂及其防治流砂及其防治井点降水法井点降水法1234轻型井点的施工型井点的施工5降水降水对周周围地面的影响及地面的影响及预防措施防措施6第二页，共70页。中铁五局城通分公司1、基坑、基坑(j kn)排水与降水的危害排水与降水的危害第三页，共70页。中铁五局城通分公司1、基坑排水与降水、基坑排水与降水(jingshu)的危害的危害第四页，共70页。中铁五局城通分公司2、基、基础础施工施工(sh gng)中受哪些水影响中受哪些水影响 基础施工中受哪些(nxi)水影响？地表水地下水第五页，共70页。中铁五局城通分公司2、基、基础础(jch)施工中受哪些水影响施工中受哪些水影响地面地面排水排水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(j kn)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。第六页，共70页。中铁五局城通分公司2、基、基础础施工中受哪些施工中受哪些(nxi)水影响水影响集水集水井排水或降水井排水或降水 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(shubng)抽走。这种方法可用于基坑排水，也可用于降水。第七页，共70页。中铁五局城通分公司2.2 集水井(shujng)排水或降水集水井(shujng)降水法 集 水 井 降 水(jingshu)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降低后地下水位线第八页，共70页。中铁五局城通分公司2.2 集水井排水或降水(jingshu)排水沟、集水井设置 排水沟的设置 排水沟底宽应不少于，沟底设有的纵坡，在开挖阶段，排水沟深度应始终保持比挖土面低。集水井的设置 间距：应根据水量大小(dxio)、基坑平面形状及水泵能力确定，一般为2040m；井深：集水井在基坑开挖过程比开挖面低，开挖到设计标高后比坑底低12m。第九页，共70页。中铁五局城通分公司2.2 集水井排水或降水(jingshu)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(zchn)，其管路系统包括滤网与底阀、吸水管及出水管等。第十页，共70页。中铁五局城通分公司2.2 集水井(shujng)排水或降水集水井(shujng)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(ln q)。(5)适于降水深的较浅的情况，一般不超过 5m。第十一页，共70页。中铁五局城通分公司3、流砂及其防治、流砂及其防治(fngzh)流沙流沙发发生的原因生的原因 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(xngzh)通过图所示的试验说明。第十二页，共70页。中铁五局城通分公司3、流砂及其防治、流砂及其防治(fngzh)流沙流沙发发生的原因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(lchng)越长，动水压力越小。第十三页，共70页。中铁五局城通分公司3、流砂及其防治、流砂及其防治流沙流沙(lish)发发生的原因生的原因 产生流砂现象主要(zhyo)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。第十四页，共70页。中铁五局城通分公司3、流砂及其防治、流砂及其防治流沙流沙发发生生(fshng)的原因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(jji)开挖5、井点降水法第十五页，共70页。中铁五局城通分公司4、井点降水、井点降水(jingshu)法法 井点降水法：就是(jish)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 第十六页，共70页。中铁五局城通分公司轻型型(qn xn)井点井点轻型型(qn xn)井点井点设备1、轻型(qn xn)井点设备 轻型(qn xn)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。第十七页，共70页。中铁五局城通分公司轻型型(qn xn)井点井点轻型型(qn xn)井点井点设备第十八页，共70页。中铁五局城通分公司轻型型(qn xn)井点井点轻型型(qn xn)井点井点设备滤管构造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(tis)保护网；7井管；8铸铁头第十九页，共70页。中铁五局城通分公司轻型型(qn xn)井点井点轻型型(qn xn)井点井点设备真空泵轻型井点设备工作(gngzu)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离心水泵第二十页，共70页。中铁五局城通分公司4、井点降水、井点降水(jingshu)法法轻轻型井点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(xnhun)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；13一接水管第二十一页，共70页。中铁五局城通分公司4.2 轻轻型型(qn xn)井点布置井点布置轻轻型型(qn xn)井点布置井点布置轻型型井井点点布布置置平面布置平面布置高程高程(gochng)布置布置单排井点布置(bzh)环形井点布置第二十二页，共70页。中铁五局城通分公司4.2 轻轻型型(qn xn)井点布置井点布置平面布置平面布置单排井点布置排井点布置(bzh)(bzh)简图(a)(a)平面布置平面布置(bzh)(bzh)；(b)(b)高程布置高程布置(bzh)(bzh)1 1一一总管；管；2 2井点管；井点管；3 3一抽水一抽水设备第二十三页，共70页。中铁五局城通分公司4.2 轻轻型型(qn xn)井点布置井点布置轻轻型型(qn xn)井点布置井点布置环形井点布置形井点布置(bzh)(bzh)简图(a)(a)平面布置平面布置(bzh)(bzh)；(b)(b)高程布置高程布置(bzh)(bzh)1 1一一总管；管；2 2井点管；井点管；3 3一抽水一抽水设备第二十四页，共70页。中铁五局城通分公司4.2 轻轻型型(qn xn)井点布置井点布置高程布置高程布置井管的埋置深度(shnd)，可按下式计算：其中(qzhng)：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；水力坡度，根据实测：环形井点为110，单排线状井点为14；基坑中心到井点的距离。第二十五页，共70页。中铁五局城通分公司4.2 轻轻型井点布置型井点布置(bzh)高程布置高程布置(bzh)二二 级 轻 型型(qn xn)井点井点1第第一一层井井点管；点管；2第第二二层井井点管点管第二十六页，共70页。中铁五局城通分公司4.3 轻轻型井点型井点计计算算地下含水地下含水(hn shu)构构造的种造的种类类地下含水(hn shu)构造的种类第二十七页，共70页。中铁五局城通分公司4.3 轻轻型井点型井点计计算算地下含水地下含水(hn shu)构构造的种造的种类类因此自然界的岩石(ynsh)可分为透水层和不透水层：岩石(ynsh)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第二十八页，共70页。中铁五局城通分公司4.3 轻轻型井点型井点计计算算地下含水地下含水(hn shu)构构造的种造的种类类透水透水层能能够透透过地下水的岩地下水的岩层。主要。主要(zhyo)有：有：砂岩砂岩层、砂、砂砾岩岩层以及裂隙、洞穴以及裂隙、洞穴发育的其它岩石。育的其它岩石。其中其中储满地下水的部分称地下水的部分称为含水含水层。不透水不透水层不能透不能透过地下水的岩地下水的岩层(yncng)。主要有：粘。主要有：粘土、土、页岩、岩岩、岩浆岩、岩、变质岩等。不透水岩等。不透水层对地下水的运地下水的运动起着阻隔作用，又称起着阻隔作用，又称为隔水隔水层。两者之间过渡类型称为半（弱）透水层。如泥岩、亚粘土、黄土等。第二十九页，共70页。中铁五局城通分公司4.4 轻轻型井点系型井点系统统(xtng)的的类类型型水井分水井分类类第三十页，共70页。中铁五局城通分公司4.4 轻轻型型(qn xn)井点系井点系统统的的类类型型水水井分井分类类水井的分水井的分类(fn li)：（a）无）无压完整完整井；井；（b）无）无压非完非完整井整井（c）承）承压完整完整井井（d）承）承压非完非完整井整井第三十一页，共70页。中铁五局城通分公司4.4 轻轻型型(qn xn)井点系井点系统统的的类类型型涌涌水量水量计计算算(1)无压完整(wnzhng)涌水量 井点涌水量井点涌水量计算算(j sun)简图第三十二页，共70页。中铁五局城通分公司4.4 轻轻型井点系型井点系统统(xtng)的的类类型型涌水量涌水量计计算算（2）无承压完整(wnzhng)井第三十三页，共70页。中铁五局城通分公司4.4 轻轻型井点系型井点系统统(xtng)的的类类型型涌水量涌水量计计算算利用(lyng)杜比公式：第三十四页，共70页。中铁五局城通分公司4.4 轻轻型井点系型井点系统统(xtng)的的类类型型涌水量涌水量计计算算积分(jfn)常数由边界条件确定：第三十五页，共70页。中铁五局城通分公司4.4 轻轻型型(qn xn)井点系井点系统统的的类类型型涌水量涌水量计计算算完全(wnqun)普通井的浸润线方程R称为井的影响半径(bnjng)，R以外的地下水将不受该井的影响。当r=R时，z=H,第三十六页，共70页。中铁五局城通分公司4.4 轻轻型井点系型井点系统统(xtng)的的类类型型涌水量涌水量计计算算式中式中:KK渗透系数渗透系数(m(md)d)，应由由实验测定；定；HH含水含水层厚度厚度(m)(m)；SS水位水位(shuwi)(shuwi)降低降低值(m)(m)；RR抽水影响半径抽水影响半径(m)(m)，取：，取：x0 x0环形井点的假想半径形井点的假想半径(m)(m)：FF基坑周基坑周围井点管所包井点管所包围的面的面积(m2)(m2)。第三十七页，共70页。中铁五局城通分公司4.4 轻轻型型(qn xn)井点系井点系统统的的类类型型涌水量涌水量计计算算(3)无压非完整(wnzhng)井涌水量 第三十八页，共70页。中铁五局城通分公司4.4 轻轻型井点系型井点系统统的的类类型型(lixng)涌水量涌水量计计算算有效(yuxio)深度H0值注：表中S为井管内水位降低深度(shnd)；l为滤管长度。第三十九页，共70页。中铁五局城通分公司4.4 轻轻型井点系型井点系统统(xtng)的的类类型型涌水量涌水量计计算算(4)承压完整(wnzhng)井涌水量 承压完整(wnzhng)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(gngsh)前述公式(gngsh)相同第四十页，共70页。中铁五局城通分公司4.4 轻轻型井点系型井点系统统(xtng)的的类类型型涌水量涌水量计计算算承压完整(wnzhng)井涌水量计算示意图第四十一页，共70页。中铁五局城通分公司4.4 轻轻型井点系型井点系统统的的类类型型(lixng)确定井点管确定井点管数量与井距数量与井距确定(qudng)井点管数量与井距(1)单井最大出水量(2)最少井数(3)最大井距第四十二页，共70页。中铁五局城通分公司4.4 轻轻型井点系型井点系统统(xtng)的的类类型型确定井点管数量确定井点管数量与井距与井距(1)单井最大出水量(2)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(guzo)与尺寸，按下式确定：式中:d滤管直径(zhjng)(m)；l滤管长度(m)；K渗透系数(md)。第四十三页，共70页。中铁五局城通分公司4.4 轻轻型井点系型井点系统统的的类类型型(lixng)涌水量涌水量计计算算(2)最少井数 井点管的最少根数nmin，按下式计算(j sun)：式中 1.1备用系数，考虑井点管堵塞等因素。其它符号同前。第四十四页，共70页。中铁五局城通分公司4.4 轻轻型型(qn xn)井点系井点系统统的的类类型型涌水量涌水量计计算算(3)最大井距m式中:L总管(zn un)长度(m)；第四十五页，共70页。中铁五局城通分公司4.4 轻轻型井点系型井点系统统的的类类型型(lixng)涌水量涌水量计计算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(hli)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。第四十六页，共70页。中铁五局城通分公司5、轻轻型型(qn xn)井点的施工井点的施工埋设(mi sh)井点的程序是：放线定位(dngwi)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第四十七页，共70页。中铁五局城通分公司5、轻轻型型(qn xn)井点的施工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(dio u)；7一井点管；8一滤管；9一填砂；10一粘土封口第四十八页，共70页。中铁五局城通分公司5、轻轻型型(qn xn)井点的施工井点的施工轻型井点施工1、喷射(pnsh)井点2、管井井(jn jn)点3、深井井点4、电渗井点第四十九页，共70页。中铁五局城通分公司5.1 喷喷射射(pnsh)井点井点 当基坑开挖较深，降水深度要求较大时，可采用(ciyng)喷射井点降水。其降水深度可达820 m，可用于渗透系数为50 md的砂土、淤泥质土层。第五十页，共70页。中铁五局城通分公司5.1 喷喷射射(pnsh)井点井点喷射(pnsh)井点施工顺序：安装(nzhung)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。第五十一页，共70页。中铁五局城通分公司5.1 喷喷射射(pnsh)井点井点喷射射(pnsh)井点井点设备及平面布置及平面布置简图(a)喷射井点设备(shbi)简图；(b)喷射扬水器原理图；(c)喷射井点平面布置第五十二页，共70页。中铁五局城通分公司5.1 喷喷射射(pnsh)井点井点1喷射井管；2滤管；3进水总管；4排水总管；5一高压水泵(shubng)；6集水池；7水泵(shubng)；8内管；9外管；10喷嘴；11混合室；12扩散管；13压力表第五十三页，共70页。中铁五局城通分公司5.2 管井井管井井(jn jn)点点管井井点：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(bdun)抽水来降低地下水位。在土的渗透系数大(20200md)的土层中，宜采用管井井点。管井井点设备(shbi)：主要是由管井、吸水管及水泵组成 第五十四页，共70页。中铁五局城通分公司5.2 管井井管井井(jn jn)点点管井井点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(gul)层；8粘土封口；9混凝土实管；10无砂混凝土管；11潜水泵；12一出水管第五十五页，共70页。中铁五局城通分公司5.3 深井井点深井井点 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(shuwi)3040m，有的甚至可达百米以上。深井潜水泵有两种类型(lixng)：一种(y zhn)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。第五十六页，共70页。中铁五局城通分公司5.4 电渗井点渗井点电渗井点：是在渗井点：是在轻型或型或喷射井点中增射井点中增设电极而形成极而形成(xngchng)，主要用于渗透系数小于主要用于渗透系数小于d的土的土层。电渗井点渗井点 1一井点管；一井点管；2一一电极极(dinj)；3直流直流电源源第五十七页，共70页。中铁五局城通分公司6、降水对周围(zhuwi)地面的影响及预防措施 第五十八页，共70页。中铁五局城通分公司6、降水(jingshu)对周围地面的影响及预防措施第五十九页，共70页。中铁五局城通分公司6、降水对周围地面(dmin)的影响及预防措施第六十页，共70页。中铁五局城通分公司6、降水对周围(zhuwi)地面的影响及预防措施第六十一页，共70页。中铁五局城通分公司6、降水对周围(zhuwi)地面的影响及预防措施 第六十二页，共70页。中铁五局城通分公司6、降水对周围(zhuwi)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(dozh)周围的建筑物倾斜、下沉、道路开裂或管线断裂。第六十三页，共70页。中铁五局城通分公司6、降水对周围地面(dmin)的影响及预防措施 地下水位降低植物(zhw)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34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。第六十四页，共70页。中铁五局城通分公司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(t cn)压缩下降）(a)降水(jingshu)与回灌井点(b)加阻水支护(zh h)结构的回灌井点 第六十五页，共70页。中铁五局城通分公司6.1 回灌井点法1原有建筑物；2开挖(ki w)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基坑底第六十六页，共70页。中铁五局城通分公司6.1 回灌井点法第六十七页，共70页。中铁五局城通分公司6.2 设置止水(zh shu)帷幕法常用止水(zh shu)帷幕施工方法 常用(chn yn)止水帷幕法(1)高压喷射注浆法成幕质量(zhling)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。第六十八页，共70页。中铁五局城通分公司6.2 设置止水帷幕法减缓降水(jingshu)速度，勿使土粒带出 减缓降水(jingshu)速度，勿使土粒带出(1)利用降水(jingshu)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(jingshu)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)井点上部深度用粘土封口。第六十九页，共70页。中铁五局城通分公司中中铁五局（集五局（集团）有限公司）有限公司城市城市轨道交通工程分公司道交通工程分公司谢谢(xi xie)大家！大家！第七十页，共70页。