土方工程1.ppt

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1、 土的分类方法较多，有土的分类方法较多，有土的颗粒级配土的颗粒级配或或塑性指数塑性指数（碎石（碎石类土、砂土、粘性土等）类土、砂土、粘性土等）、土的沉积年代土的沉积年代（粘性土分为老粘（粘性土分为老粘性土、一般粘性土、新近沉积粘性土等）和性土、一般粘性土、新近沉积粘性土等）和土的工程性质土的工程性质等等方法。方法。在工程中常根据土方施工时土的在工程中常根据土方施工时土的开挖难易程度开挖难易程度，将土分，将土分为为松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚石特坚石八类，称为八类，称为土的工程分类土的工程分类。为选择施工方法和确定劳

2、动量，为计算劳动力、机具及为选择施工方法和确定劳动量，为计算劳动力、机具及工程费用提供依据。工程费用提供依据。1.11.1 土的工程分类及性质土的工程分类及性质1.1.1 1.1.1 土的工程分类土的工程分类 1 1土的可松性土的可松性 在自然状态下的土经开挖后组织被破坏，在自然状态下的土经开挖后组织被破坏，其体积因松散其体积因松散而增大而增大，以后虽经回填压实，也，以后虽经回填压实，也不能恢复为原来状态不能恢复为原来状态时的体时的体积。积。影响土方量的计算、土方调配、运输、填筑等。影响土方量的计算、土方调配、运输、填筑等。Ks Ks 最初可松性系数；最初可松性系数；KsKs最后可松性系数；最

3、后可松性系数；V V1 1 土在天然状态下的体积；土在天然状态下的体积；V V2 2 土经开挖后的松散体积；土经开挖后的松散体积；V V3 3 土经回填压实后的体积。土经回填压实后的体积。1.1.2 1.1.2 土的工程性质土的工程性质2 2土的含水量土的含水量 一般含水量表示一般含水量表示土的干湿程度土的干湿程度,土的含水量土的含水量()()是土中是土中水的质量水的质量(m mw w)与土的固体颗粒质量与土的固体颗粒质量(m ms s)之比，以百分比表示。之比，以百分比表示。一般土的含水量一般土的含水量小于小于5%5%的称为的称为干土干土；在；在5%5%30%30%间的称间的称为为潮湿土潮湿

4、土；大于大于30%30%的称为的称为湿土湿土。含水量对挖土的难易，施工时的放坡，回填土的夯实等含水量对挖土的难易，施工时的放坡，回填土的夯实等均有影响。均有影响。3 3土的透水性土的透水性 水流通过土中孔隙的难易程度。水流通过土中孔隙的难易程度。水在土中的渗流速度水在土中的渗流速度(m(md)d)；K K土的渗透系数（土的渗透系数（m/dm/d）；）；i i水力坡度，表示两点水头水力坡度，表示两点水头 差（差（h h1 1-h-h2 2）与其水平距离）与其水平距离L L之比。之比。4 4土方边坡土方边坡 边坡坡度边坡坡度 =H=H：B=1B=1：H/B=1H/B=1：m m m m坡度系数；坡

5、度系数；H H边坡高度；边坡高度；B B边坡宽度。边坡宽度。边坡坡度示意图边坡坡度示意图 场地平整一般是进行场地平整一般是进行挖高填低挖高填低。平整前首先计算场地挖。平整前首先计算场地挖方量和填方量，确定场地设计标高，由设计平面的标高和天方量和填方量，确定场地设计标高，由设计平面的标高和天然地面的标高之差，可以得到场地各点的施工高度然地面的标高之差，可以得到场地各点的施工高度(即填挖即填挖高度高度)，由此可以计算场地平整的挖方和填方的工程量。，由此可以计算场地平整的挖方和填方的工程量。一、场地设计标高的初步确定一、场地设计标高的初步确定 原则原则：满足生产工艺和运输的要求；满足设计时考虑的：满

6、足生产工艺和运输的要求；满足设计时考虑的最高洪水位的影响；充分利用地形，尽量使最高洪水位的影响；充分利用地形，尽量使挖填平衡挖填平衡，以减，以减少土方运输量。少土方运输量。1.2.2 1.2.2 场地平整土方量计算场地平整土方量计算1.1.在已知的地形图上绘制方格网在已知的地形图上绘制方格网 取取d d101040m40m 场地设计标高简图场地设计标高简图（a a）地形图上划分方格；地形图上划分方格；（b b）设计标高示意图）设计标高示意图1 1等高线；等高线；2 2自然地坪；自然地坪；3 3设计标高平面；设计标高平面；4 4自自然地面与设计标高平面的交线（零线）然地面与设计标高平面的交线（零

7、线）2.2.根据场地内挖填方量平衡求设计标高根据场地内挖填方量平衡求设计标高H H0 0 H H1 11 1方格所独有的角点标高方格所独有的角点标高(m)(m)；H H2 22 2个方格共有的角点标高个方格共有的角点标高(m)(m)；H H3 33 3个方格共有的角点标高个方格共有的角点标高(m)(m)；H H4 44 4个方格共有的角点标高个方格共有的角点标高(m)(m)。二、场地设计标高的调整二、场地设计标高的调整 按上式计算出的设计标高为一理论值，而在实际施工过按上式计算出的设计标高为一理论值，而在实际施工过程中，还需考虑下列因素的影响而对设计标高进行调整。程中，还需考虑下列因素的影响而

8、对设计标高进行调整。1.1.土的可松性影响土的可松性影响 2.2.设计标高以下（上）各填（挖）方工程量设计标高以下（上）各填（挖）方工程量3.3.边坡填、挖土方量不等边坡填、挖土方量不等4.4.部分填（挖）方就近弃（取）土于场外部分填（挖）方就近弃（取）土于场外三、考虑泄水坡度对设计标高的影响三、考虑泄水坡度对设计标高的影响 按上述计算出设计标高进行场地平整时，是假设整个场按上述计算出设计标高进行场地平整时，是假设整个场地为一个水平面，实际上地为一个水平面，实际上由于排水的要求，场地表面要有一由于排水的要求，场地表面要有一定的泄水坡度。泄水坡度要符合设计要求，若设计无要求时，定的泄水坡度。泄水

9、坡度要符合设计要求，若设计无要求时，一般要求泄水坡度一般要求泄水坡度不小于不小于0.2%0.2%。设计时可根据场地泄水坡度的要求设计时可根据场地泄水坡度的要求(单向泄水单向泄水或或双向泄双向泄水水)，计算出场地内各方格角点实施施工时所用的设计标高。，计算出场地内各方格角点实施施工时所用的设计标高。1.1.单向泄水单向泄水 2.2.双向泄水双向泄水 a)单向泄水单向泄水 b)双向泄水双向泄水四、求各方格顶点的填挖深度四、求各方格顶点的填挖深度 h hijij 角角点点的的施施工工高高度度(m)(m)，“+”号号表表示示填填方方，“”表示挖方；表示挖方；Hn Hn 角点的设计标高角点的设计标高(m

10、)(m)；H Hijij 角点的自然地面标高角点的自然地面标高(m)(m)。五、土方量计算五、土方量计算 场地土方量计算方法有场地土方量计算方法有方格网法方格网法和和断面法断面法两种，在场地两种，在场地地形较为平坦时宜采用地形较为平坦时宜采用方格网法方格网法；当场地地形比较复杂或挖；当场地地形比较复杂或挖填深度较大、断面不规则时，宜采用填深度较大、断面不规则时，宜采用断面法断面法。主要掌握方格网法。主要掌握方格网法。方格中土方量的计算可采用方格中土方量的计算可采用四角梭柱体法四角梭柱体法。计算时，根。计算时，根据方格角点的施工高度，分为三种类型：方格四角据方格角点的施工高度，分为三种类型：方格

11、四角全部为挖全部为挖或填；或填；方格的方格的相邻两角点为挖方，另两角点为填方；相邻两角点为挖方，另两角点为填方；方格的方格的3 3个角点为挖方个角点为挖方(或填方或填方)，另一角点为填方，另一角点为填方(或挖方或挖方)。1.1.方格四角方格四角全部为挖或填全部为挖或填时，时，其体积为：其体积为：V V填方或挖方体积填方或挖方体积(m(m3 3)；h h1 1、h h2 2、h h3 3、h h4 4方格四个角点的施工高度方格四个角点的施工高度(m)(m)，以绝对值，以绝对值 代入计算；代入计算；a a方格边长方格边长(m)(m)。2.2.方格的方格的相邻两角点为挖方，另两角点为填方相邻两角点为

12、挖方，另两角点为填方时时 首先首先确定确定零线位置零线位置，零点位置可通过下式确定，零点位置可通过下式确定 x x零点至零点至A A点距离；点距离；h h1 1、h h2 2施工高度（绝对值）；施工高度（绝对值）；a a 方格边长方格边长其次其次，便可进行土方量计算，便可进行土方量计算挖方部分土方量为：挖方部分土方量为：填方部分土方量为：填方部分土方量为：3.3.方格的方格的3 3个角点为挖方个角点为挖方(或填方或填方)，另一角点为填方，另一角点为填方(或挖方或挖方)时时 首先首先确定确定零线位置零线位置，方法同上。，方法同上。其次其次进行土方量计算进行土方量计算 。挖方部分土方量为：挖方部分

13、土方量为：填方部分土方量为：填方部分土方量为：六、六、汇总填挖方土方量汇总填挖方土方量二、计算调配区之间的平均运距二、计算调配区之间的平均运距 平均运距平均运距就是挖方区土方就是挖方区土方重心重心至填方区土方至填方区土方重心重心之间之间的距离。一般情况下，为了便于计算，假定调配区的的距离。一般情况下，为了便于计算，假定调配区的几何几何中心中心即为其体积和即为其体积和重心重心。取场地纵横两边作为坐标轴，各调配区土方的重心坐取场地纵横两边作为坐标轴，各调配区土方的重心坐标为：标为：式中：式中：X X、Y Y调配区的重心坐标调配区的重心坐标(m)(m)；V Vi i每个方格的土方工程量每个方格的土方

14、工程量(m(m3 3)；x xi i、y yi i每个方格的重心坐标每个方格的重心坐标(m)(m)。重心求出后，标于相应的调配区图上，然后用比例尺重心求出后，标于相应的调配区图上，然后用比例尺量出每对调配区之间的平均运距。量出每对调配区之间的平均运距。或者通过计算，每对调配区的平均运距或者通过计算，每对调配区的平均运距l l0 0为：为：式中：式中：X XW W、Y YW W挖方区的重心坐标挖方区的重心坐标(m)(m)；X XT T、Y YT T 填方区的重心坐标填方区的重心坐标(m)(m)。三、土方施工单价的确定三、土方施工单价的确定当使用多种机械同时进行土方施工时，实际是一个挖、当使用多种

15、机械同时进行土方施工时，实际是一个挖、运、填、夯等工序的运、填、夯等工序的综合施工过程综合施工过程，其施工单价不仅要考虑，其施工单价不仅要考虑单机核算，还要考虑挖、运、填、夯配套机械的施工单价，单机核算，还要考虑挖、运、填、夯配套机械的施工单价，其调配的其调配的目标是总施工费用最小目标是总施工费用最小。用简化方法计算土方施工单价时可用下式：用简化方法计算土方施工单价时可用下式：式中：式中：C Cijiji i挖方区至挖方区至j j填方区的综合单价填方区的综合单价(元元m m3 3)；E ES S参加综合施工过程的各土方机械的台班费用参加综合施工过程的各土方机械的台班费用(元台班元台班)；P P

16、 由挖方区至填方区的综合施工过程的生产率由挖方区至填方区的综合施工过程的生产率(m(m3 3班班)；E E0 0参参加加综综合合施施工工过过程程所所有有机机械械一一次次性性费费用用(元元)，包包括括机机械械进进出出场费、安装拆除费、临时设施费等；场费、安装拆除费、临时设施费等；V V该套机械在施工期内完成的土方工程量该套机械在施工期内完成的土方工程量(m(m3 3)，可由定额估算，可由定额估算 四、土方调配四、土方调配 原则：原则：在土方总运输成本最小的条件下，确定填挖区土在土方总运输成本最小的条件下，确定填挖区土方的调配方向和数量。方的调配方向和数量。土方调配是以运筹学中线性规划问题的解决方

17、法为理论土方调配是以运筹学中线性规划问题的解决方法为理论依据来进行计算的。依据来进行计算的。假设假设某工程有某工程有m m个挖方区，用个挖方区，用Wi(iWi(i1 1，2 2，m)m)表示，表示，挖方量为挖方量为aiai；有；有n n个填方区，用个填方区，用Tj(jTj(j1 1，2 2，n)n)表示，表示，填方量为填方量为bjbj。挖方区。挖方区WiWi将土运输至填方区将土运输至填方区TjTj的平均运距为的平均运距为CijCij，x xijij表示从表示从a ai i挖方区调配给挖方区调配给b bj j填方区的土方量。填方区的土方量。土方调配问题可以转化为这样一个数学模型，即要求求土方调配

18、问题可以转化为这样一个数学模型，即要求求出一组出一组x xijij的值，使得目标函数的值，使得目标函数 为最小值，而且为最小值，而且xijxij满足下列约束条件：满足下列约束条件：i i1 1，2 2，m m；j j1 1，2 2，n n；x xijij00 若要用数值方法求解，必须另加人为的条件，计算过程若要用数值方法求解，必须另加人为的条件，计算过程非常繁琐。目前求这类土方运输问题多采用非常繁琐。目前求这类土方运输问题多采用“表上作业法表上作业法”。用用“表上作业法表上作业法”求解平衡运输问题，首先给出一个求解平衡运输问题，首先给出一个初始方案初始方案，并求出该方案的目标函数值，经过，并求

19、出该方案的目标函数值，经过检验检验，若此，若此方案不是最优方案，则可对方案进行方案不是最优方案，则可对方案进行调整调整、改进，直到求、改进，直到求得得最优方案最优方案为止。为止。下图所示是一矩形场地，现已知各调配区的土方量和下图所示是一矩形场地，现已知各调配区的土方量和各填、挖区相互之间的平均运距，试求最优土方调配方案。各填、挖区相互之间的平均运距，试求最优土方调配方案。挖挖填填T1T2T3挖方量挖方量W15070100500W2704090500W36011070500W48010040400填方量填方量8006005001900将图中的数值填入填挖方平衡及运距表将图中的数值填入填挖方平衡及

20、运距表如下：如下：填挖方平衡及运距表填挖方平衡及运距表1 1、初始方案的确定、初始方案的确定最小元素法最小元素法 最最小小元元素素法法，即即是是从从平平均均运运距距表表中中选选择择运运距距最最小小的的一一对对挖填调配区，优先地、最大限度地供应土方量。挖填调配区，优先地、最大限度地供应土方量。挖挖填填T1T2T3挖方量挖方量W15070100500W2704090500W36011070500W48010040400填方量填方量8006005001900500004000050000300100100Z=(50050+50040+30060+100110+10070+40040)=97000m3

21、m初始调配方案表 2 2、检验初始方案、检验初始方案位势法位势法 判判别别最最优优方方案案的的方方法法为为“位位势势法法”，其其实实质质是是求求一一组组检检验验数数ijij，只只要要所所有有的的检检验验数数ijij00，该该方方案案即即为为最最优优方方案案，否则尚需要进行调整。具体步骤如下：否则尚需要进行调整。具体步骤如下：首首先先将将初初始始方方案案中中有有调调配配数数字字方方格格的的平平均均运运距距列列出出来来，根根据据这这些些数数字字的的方方格格，按按下下式式求求出出两两组组位位势势数数u ui i(1(1，2 2，m)m)和和v vj j(1(1，2 2，n)n)。位势数求出后，可根据

22、下式求出检验数位势数求出后，可根据下式求出检验数ijij：挖挖填填位势数位势数T1T2T3位势数位势数UiVjW15005070100W2705004090W33006010011010070W48010040040例如，本例两组位势数计算：例如，本例两组位势数计算：设设 U U1 10 0，则则 V V1 1 C C1111U U1 150500 05050；U U3 3 C C3131V V1 1606050501010；V V2 21101101010100100；其余见下表所示。；其余见下表所示。0501010060-60-20求检验数求检验数 ijij1212C C1212-u u1

23、 1-v v2 270-0-10070-0-100-30 -30 1313C C1313-u u3 3-v v1 1100-10-50100-10-5040 40 其余见下表其余见下表 挖挖填填T1T2T3UiVjV1=50V2=100V3=60W1U1=0070100W2U2=-6070090W3U3=10000W4U4=-20801000位势数位势数位势数位势数5060110404070位势数和检验数表位势数和检验数表+80-30+40+90+50+20 表中出现了表中出现了负的检验数（负的检验数（12123030），这说明初始方案，这说明初始方案不是最优方案，需要进一步调整。不是最优方案

24、，需要进一步调整。3 3、方案调整、方案调整闭回路法闭回路法 从从检检验验数数最最小小的的一一个个格格（x x1212）出出发发（一一般般逆逆时时针针），沿沿水水平平或或竖竖直直方方向向前前进进，遇遇到到有有数数字字的的方方格格可可通通过过或或作作9090转转弯弯，遇遇到到无无数数字字的的方方格格只只允允许许通通过过，经经有有限限步步后后便便可可回回到到出出发发点点，形形成成一一条条以以有有数数字字的的方方格格为为转转角角点点、用用水水平平和和竖竖直直线线连起来的闭回路。连起来的闭回路。再再从从空空格格x x1212出出发发，沿沿着着闭闭回回路路前前进进，在在各各奇奇数数次次转转角角点点的的数

25、数字字中中挑挑一一个个最最小小的的(本本例例中中便便是是在在“100100，500500”中中选选出出“100100”)做做为为调调整整数数，在在奇奇数数次次转转角角上上的的数数字字都都减减去去调调整整数数（100100），偶偶数数次次转转角角上上的的数数字字都都增增加加调调整整数数（100100），使使得得填填挖挖的的土土方方量量仍仍然然保保持持平平衡衡。这这样样调调整整后后，便便可可得得到到新新调调配配方案。方案。填方量填方量 填填挖挖T1T2T3挖方量挖方量W1 500W2 500W3 500W4 400800600 500 1900400500500300100100(400)(0)(

26、100)X12(400)x xijij的闭合回路的闭合回路 挖挖填填T1T2T3挖方量挖方量W15070100500W2704090500W36011070500W48010040400填方量填方量8006005001900500004000050000300100100这样调整后，便可得到新调配方案如下表：这样调整后，便可得到新调配方案如下表：新调配方案新调配方案新方案位势数和检验数表新方案位势数和检验数表+40+50+60+50+50U1=0V1=50V2=70U2=30U3=10V3=60U4=20位势数位势数位势数位势数挖挖填填B1B2B3UiVjA1A2A3A450601104040

27、7080100707010090+30000000 对对新新调调配配方方案案进进行行检检验验，如如果果检检验验数数中中仍仍有有负负数数出出现现，仍然按上述步骤继续调整，直到找到最优方案为止。仍然按上述步骤继续调整，直到找到最优方案为止。经用经用“位势法位势法”对新的方案进行检验，所有的位势数均对新的方案进行检验，所有的位势数均为非负数，故该方案即为最优方案。为非负数，故该方案即为最优方案。4.4.绘制土方调配图绘制土方调配图该最优土方调配方案的上方运输总量为：该最优土方调配方案的上方运输总量为：Z Z=(400=(40050+10050+10070+50070+50040+40040+4006

28、0+10060+10070+40070+40040)40)9400094000 开挖基坑或沟槽时，有时候会遇到地下水，如不及时进开挖基坑或沟槽时，有时候会遇到地下水，如不及时进行排除，不仅影响正常施工，还会造成地基承载力降低或边行排除，不仅影响正常施工，还会造成地基承载力降低或边坡坍塌事故。因此，正确地进行施工排水是非常重要的。坡坍塌事故。因此，正确地进行施工排水是非常重要的。施工排水可分为施工排水可分为排除地面水排除地面水和和降低地下水降低地下水两类。两类。1.4 1.4 施工排水施工排水 排除地面水排除地面水(包括雨水、施工用水、生活污水等包括雨水、施工用水、生活污水等)常采常采用在基坑周

29、围用在基坑周围设置排水沟设置排水沟、截水沟截水沟或或筑土堤筑土堤等办法，并尽等办法，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。施相结合使用。一般排水沟的横断面不小于一般排水沟的横断面不小于0.50.5m2，纵纵向坡度向坡度应应根根据地形确定，一般不据地形确定，一般不应应小于小于3%，平坦地区不小于，平坦地区不小于2%，沼，沼泽泽地区可减至地区可减至1%。1.4.1 1.4.1 排除地面水排除地面水 降降低低地地下下水水位位的的方方法法主主要要有有：集集水水井井降降水水法法、井井点点降降水法水法等。等。一、集水井降水法一

30、、集水井降水法 集水井降水也称集水井降水也称基坑排水基坑排水，是指在基坑开挖过程中，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，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。使水流入集水井内，然后用水泵抽走的一种施工方法。本方法施工方便，设备简单，降水费用低，管理维护本方法施工方便，设备简单，降水费用低，管理维护较易，应用最多。主要较易，应用最多。主要适用于适用于土质情况较好，地下水不很土质情况较好，地下水不很旺，一般基础及中等面积基础群和建旺，一般基础及中等面积基础群和建(构构)筑物基坑筑物基坑(槽、沟槽、沟

31、)的排水。的排水。1.4.2 1.4.2 降低地下水位降低地下水位集水井降水法集水井降水法 1 1排水沟；排水沟；2 2集水井；集水井；3 3离心式水泵；离心式水泵；4 4基础边线；基础边线；5 5原地下水位线；原地下水位线；6 6降低后地下水位线降低后地下水位线1 1集水井设置集水井设置 排水沟排水沟底宽底宽应不少于应不少于0.20.20.3m0.3m，沟底设有，沟底设有0.20.20.50.5的的纵坡纵坡，排水沟，排水沟深度深度应始终保持比挖土面低应始终保持比挖土面低0.40.40.5m0.5m。集水井应设置在基础范围以外，地下水走向的上游。集水井应设置在基础范围以外，地下水走向的上游。集

32、水井集水井间隔间隔202040m40m，直径或宽度直径或宽度，一般为，一般为0.60.60.8m0.8m。其。其深度深度要低于挖土面要低于挖土面0.70.71m1m。集水井壁可用竹、木等简易加。集水井壁可用竹、木等简易加固。固。当基坑挖至当基坑挖至设计标设计标高后，集水井底高后，集水井底应应低于基坑底低于基坑底1 12m2m，并，并铺设铺设碎石碎石滤滤水水层层，以免在抽水，以免在抽水时间较长时时间较长时将泥砂抽走，将泥砂抽走，并防止集水井底的土被并防止集水井底的土被搅动搅动。集水井降水集水井降水1-1-排水沟；排水沟；2-2-集水井；集水井；3-3-反滤层；反滤层；4-4-进水口；进水口；5-

33、5-撑杠；撑杠；6-6-竖撑板；竖撑板；7-7-撑板撑板2 2水泵水泵性能与性能与选选用用 在建筑工地上，基坑排水用的水泵主要有：在建筑工地上，基坑排水用的水泵主要有：潜水泵、离潜水泵、离心泵心泵和和软轴水泵软轴水泵等。等。(1)(1)潜水泵潜水泵 潜水泵是由立式水泵与电动机组合而成的，工作时完全潜水泵是由立式水泵与电动机组合而成的，工作时完全浸在水中。浸在水中。这种泵具有体积小、重量轻、移动方便、安装简单和开这种泵具有体积小、重量轻、移动方便、安装简单和开泵时不需引水等优点，因此在基坑排水中采用较广泛。泵时不需引水等优点，因此在基坑排水中采用较广泛。使用潜水泵时，为了防止电机烧坏，应特别注意

34、不得脱使用潜水泵时，为了防止电机烧坏，应特别注意不得脱水运转，或陷入泥中，也不适宜排除含泥量较高的水质或泥水运转，或陷入泥中，也不适宜排除含泥量较高的水质或泥浆水，以免泵叶轮被杂物堵塞。浆水，以免泵叶轮被杂物堵塞。(2)(2)离心泵离心泵 离心泵由泵壳、泵轴及叶轮等离心泵由泵壳、泵轴及叶轮等主要部件所组成，其管路系统包括主要部件所组成，其管路系统包括滤网和底阀、吸水管及出水管等。滤网和底阀、吸水管及出水管等。原理原理：利用叶利用叶轮轮高速旋高速旋转时转时所所产产生的离心力，将生的离心力，将轮轮心部分的水甩心部分的水甩往往轮边轮边，沿出水管，沿出水管压压向高向高处处。此。此时时叶叶轮轮中心形成部

35、分真空，水在大气中心形成部分真空，水在大气压压力作用下，就能不断地从吸水管力作用下，就能不断地从吸水管内自内自动动上升上升进进入水入水泵泵。主要性能指标主要性能指标：流量、总扬程、：流量、总扬程、吸水扬程和功率等。吸水扬程和功率等。选择选择：主要根据流量与主要根据流量与扬扬程而定。程而定。宜用宜用：地下水量地下水量较较大的基坑。大的基坑。离心泵工作简图离心泵工作简图1 1泵壳；泵壳；2 2泵轴；泵轴；3 3叶轮；叶轮；4 4滤滤网与底阀；网与底阀；5 5吸水管；吸水管；6 6出水管出水管3 3流砂及其防治流砂及其防治 (1)(1)流砂现象及危害流砂现象及危害 当基坑挖土到达地下水位以下，而土质

36、是细砂或粉砂，当基坑挖土到达地下水位以下，而土质是细砂或粉砂，又采用集水井降水时，基坑底下的土就会形成流动状态，随又采用集水井降水时，基坑底下的土就会形成流动状态，随地下水一起流动涌进坑内，这种现象称为地下水一起流动涌进坑内，这种现象称为流砂现象流砂现象。发生流砂现象时，土完全丧失承载力，施工条件恶化，发生流砂现象时，土完全丧失承载力，施工条件恶化，土边挖边冒，难挖到设计深度。流砂严重时，会引起基坑边土边挖边冒，难挖到设计深度。流砂严重时，会引起基坑边坡塌方，如果附近有建筑物，就会因地基被掏空而使建筑物坡塌方，如果附近有建筑物，就会因地基被掏空而使建筑物下沉、倾斜，甚至倒塌。下沉、倾斜，甚至倒

37、塌。(2)(2)流砂发生的原因流砂发生的原因 当水由高水位处流向低水位处时，水在土中渗流过程当水由高水位处流向低水位处时，水在土中渗流过程中受到土颗粒的阻力，同时水对土颗粒也作用一个压力，中受到土颗粒的阻力，同时水对土颗粒也作用一个压力，这个压力叫做这个压力叫做动水压力动水压力G GD D。动水压力动水压力是流砂发生的重要条件。是流砂发生的重要条件。式中式中 G GD D动水压力动水压力(kN/m(kN/m3 3)；w w水的重力密度；水的重力密度；I I水力坡度。水力坡度。水力坡度示意图水力坡度示意图 由于动水压力与水流方向一致，当水流由于动水压力与水流方向一致，当水流从上向下从上向下，则动

38、，则动水压力与重力水压力与重力方向相同方向相同，加大土粒间压力；，加大土粒间压力；当水流当水流从下向上从下向上，则动水压力与重力，则动水压力与重力方向相反方向相反，减小土，减小土粒间的压力，如果动水压力等于或大于土的浸水容重则土颗粒间的压力，如果动水压力等于或大于土的浸水容重则土颗粒失去自重，处于悬浮状态，土的抗剪强度等于零，土颗粒粒失去自重，处于悬浮状态，土的抗剪强度等于零，土颗粒能随着渗流的水一起流动，这时，就产生了能随着渗流的水一起流动，这时，就产生了“流砂流砂”现象现象。1 1排水沟；排水沟；2 2集水井；集水井；3 3离心式水泵；离心式水泵；4 4基础边线；基础边线；5 5原地下水位

39、线；原地下水位线；6 6降低后地下水位线降低后地下水位线(3)(3)流砂的防治流砂的防治 防止流砂的防止流砂的途径途径有：一是减小或平衡动水压力；二是有：一是减小或平衡动水压力；二是设法使动水压力的方向向下，三是截断地下水流。设法使动水压力的方向向下，三是截断地下水流。其其具体措施具体措施如下；如下；在枯水期施工在枯水期施工 抛大石块抛大石块 打板桩打板桩 水下挖土水下挖土 井点降低地下水位井点降低地下水位 此外，还可以采用此外，还可以采用地下连续墙法地下连续墙法、土壤冻结法土壤冻结法等，截等，截止地下水流入基坑内，以防止流砂现象。止地下水流入基坑内，以防止流砂现象。二、井点降水法二、井点降水

40、法 井点降水法井点降水法是在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定是在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管数量的滤水管(井井)，利用抽水设备在开挖前和开挖过程中不，利用抽水设备在开挖前和开挖过程中不断地抽水，使地下水位降低到坑底以下，直至基础工程施工断地抽水，使地下水位降低到坑底以下，直至基础工程施工完毕。完毕。井点降水的井点降水的方法方法有：轻型井点、喷射井点、电渗井点、有：轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点及深井井点等。管井井点及深井井点等。其中以轻型井点、管井井点采用较广泛。其中以轻型井点、管井井点采用较广泛。项次井点类别土的渗透系数（m/d）降低水位深度（m）1单级轻型井点0

41、.150362多级轻型井点0.1506123电渗井点15 施工时可根据土层的施工时可根据土层的渗透系数渗透系数、要求、要求降低水位的深度降低水位的深度、设备条件设备条件及及经济性比较经济性比较等因素参照下表选用。等因素参照下表选用。各类井点的适用范围 1 1轻型井点轻型井点 轻型井点轻型井点是沿基坑四周每隔一定距离埋入井点管是沿基坑四周每隔一定距离埋入井点管(下端为下端为滤管滤管)至地下蓄水层内，井点管上端通过弯联管与总管连接，至地下蓄水层内，井点管上端通过弯联管与总管连接，利用抽水设备将地下水从井点管内不断抽出，使原有地下水利用抽水设备将地下水从井点管内不断抽出，使原有地下水位降至坑底以下位

42、降至坑底以下 。轻型井点全貌图轻型井点全貌图1 1井点管；井点管；2 2滤管；滤管；3 3集水总管；集水总管；4 4弯联管；弯联管；5 5水泵房；水泵房；6 6原地下水线；原地下水线；7 7降低后的地降低后的地 下水位线下水位线(1)(1)轻型井点设备轻型井点设备 轻型井点设备主要是由轻型井点设备主要是由滤管、井点管、弯联管、集水滤管、井点管、弯联管、集水总管总管及及抽水机组抽水机组等组成。等组成。轻型井点的构造轻型井点的构造 滤管滤管是井点设备的一个重要部是井点设备的一个重要部分，其构造是否合理，对抽水效果分，其构造是否合理，对抽水效果影响较大。影响较大。滤管为滤管为直径直径383851mm

43、51mm的无缝钢的无缝钢管，长度为管，长度为1.01.01.5m1.5m，管壁上钻，管壁上钻有直径为有直径为131319mm19mm的按梅花状排列的按梅花状排列的滤孔，滤孔面积为滤管表面积的的滤孔，滤孔面积为滤管表面积的202025%25%，滤管外包以两层滤网。滤管外包以两层滤网。滤管的下端为一铸铁头，滤管滤管的下端为一铸铁头，滤管的上端与井点管连接。的上端与井点管连接。滤管构造滤管构造1 1井点滤管；井点滤管；2 2滤孔；滤孔；3 3塑料绳骨架；塑料绳骨架；4 4纤维网纤维网眼布；眼布；5 5筛绢筛绢 井点管井点管是直径为是直径为383850mm50mm、长为、长为5 57m7m（一般为（一

44、般为6m6m）的）的无缝钢管，可采用整根或分节组成。井点管上端用弯联管与无缝钢管，可采用整根或分节组成。井点管上端用弯联管与总管相连。总管相连。弯联管弯联管可用塑料管连接或采用可用塑料管连接或采用9090弯头连接弯头连接,装有阀门，装有阀门，以便检修井点。弯联管宜用透明塑料管能随时看到井点管的以便检修井点。弯联管宜用透明塑料管能随时看到井点管的工作情况。工作情况。集水总管集水总管为内径为内径127mm127mm的无缝钢管，每段的无缝钢管，每段长长4m4m,上面装有上面装有与弯联管连接的短接头，接头间距与弯联管连接的短接头，接头间距0.8m0.8m或或1.2m1.2m。轻型井点设备的轻型井点设备

45、的抽水机抽水机常用的有常用的有干式真空泵井点设备干式真空泵井点设备和和射流泵井点设备射流泵井点设备两类两类。(2)(2)轻型井点布置轻型井点布置 轻型井点系统的布置，应根据基坑轻型井点系统的布置，应根据基坑平面形状平面形状及及尺寸尺寸、基坑的基坑的深度、土质、地下水位高低深度、土质、地下水位高低与与流向流向、降水深度降水深度要求要求等因素确定。等因素确定。1)1)平面布置平面布置 当基坑或沟槽宽度小于当基坑或沟槽宽度小于6m6m，且降水深度不超过，且降水深度不超过5m5m时，时，可采用可采用单排井点单排井点；井点管应布置在地下水流的上游一侧，；井点管应布置在地下水流的上游一侧，两端延伸长度以不

46、小于坑两端延伸长度以不小于坑(槽槽)的宽度。的宽度。基坑宽度大于基坑宽度大于6m6m或土质不良时，宜采用或土质不良时，宜采用双排井点双排井点 ；面积较大的基坑，可采用面积较大的基坑，可采用环形井点环形井点。为防止抽水时局部发生漏气，要求井管距井壁边缘一为防止抽水时局部发生漏气，要求井管距井壁边缘一般不小于般不小于0.70.71m1m。单排井点单排井点 环形井点环形井点1 1集水总管；集水总管；2 2井点管；井点管；3 3抽水设备抽水设备2)2)高程布置高程布置 从理论上说，利用真空泵抽吸地下水可达从理论上说，利用真空泵抽吸地下水可达10.3m10.3m，但考虑，但考虑抽水设备的水头损失后，轻型

47、井点的降水深度，在井点管底抽水设备的水头损失后，轻型井点的降水深度，在井点管底部部(不包括滤管不包括滤管)处，处，一般不超过一般不超过6m6m。井点管的埋设深度井点管的埋设深度H H1 1，可按下式计算：，可按下式计算：H H2 2井点管埋置面至基坑底井点管埋置面至基坑底面的距离面的距离(m)(m)；h h1 1基坑底面至降低后的地基坑底面至降低后的地下水位线的距离，一般取下水位线的距离，一般取0.50.51m1m；I I水力坡度，单排井点取水力坡度，单排井点取1 14 4，环形井点取，环形井点取1 11010；l l1 1井点管至基坑中心的水井点管至基坑中心的水平距离平距离(m)(m)。环形

48、井点环形井点 按上式算出的按上式算出的H H1 1值，值，如大于降水深度如大于降水深度6m6m时，则时，则应降低井点系统的埋置面，应降低井点系统的埋置面，以适应降水深度的要求。以适应降水深度的要求。单层轻型井点系统所单层轻型井点系统所能降低的水位，一般为能降低的水位，一般为3 36m6m。当用一层轻型井点达当用一层轻型井点达不到降水深度要求时，可不到降水深度要求时，可采用二层轻型井点，采用二层轻型井点，即先即先挖去第一挖去第一层层井点降水后所井点降水后所排干的土，然后再在其底排干的土，然后再在其底部装部装设设第二第二层层井点。井点。二层轻型井点二层轻型井点1 1第一层井点管；第一层井点管；2

49、2第二层井点管；第二层井点管；3 3原地下水位线；原地下水位线；4 4降低后的地下水位线降低后的地下水位线(3)(3)轻型井点计算轻型井点计算 轻型井点的计算内容主要包括：轻型井点的计算内容主要包括：涌水量计算、井点管数涌水量计算、井点管数量与间距确定、抽水设备选择量与间距确定、抽水设备选择等。等。井点井点计计算由于受水文地算由于受水文地质质条件和井点条件和井点设备设备等等许许多不易确多不易确定的因素影响，目前定的因素影响，目前计计算出的数算出的数值值只是只是近似近似值值。井点系井点系统统的涌水量按的涌水量按水井理水井理论论进进行行计计算。算。1)1)水井的类型水井的类型 水井根据其井底水井根

50、据其井底是否到达不透水层是否到达不透水层，分为，分为完整井完整井与与非非完整井完整井。井底到达不透水层的称为。井底到达不透水层的称为完整井完整井；否则为非完整；否则为非完整井。井。水井根据地下水水井根据地下水有无压力有无压力，水井又有，水井又有承压井承压井与与无压井无压井(潜水井潜水井)之分。凡水井布置在两层不透水层之间充满水的之分。凡水井布置在两层不透水层之间充满水的含水层内，因地下水具有一定的压力，该井称为含水层内，因地下水具有一定的压力，该井称为承压井承压井；若水井布置在潜水层内，此种地下水无压力，这种井称为若水井布置在潜水层内，此种地下水无压力，这种井称为无压井。无压井。水井的类型不同