基坑排水与降水工程施工技术培训讲义PPT.pptx

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1、中铁五局城通分公司中铁五局（集团）有限公司中铁五局（集团）有限公司城市轨道交通工程分公司城市轨道交通工程分公司基坑排水与降水基坑排水与降水中铁五局城通分公司内容提要内容提要基坑排水与降水的危害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基础施工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轻型井点的施工轻型井点的施工5降水对周围地面的影响及预防措施降水对周围地面的影响及预防措施6中铁五局城通分公司1、基坑排水与降水的危害、基坑排水与降水的危害中铁五局城通分公司1、基坑排水与降水的危害、基坑排水与降水的危害中铁五局城通分公司2、基础施工中受哪些水影响、基础施

2、工中受哪些水影响 基础施工中受哪些水影响？地表水地下水中铁五局城通分公司2、基础施工中受哪些水影响、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。 中铁五局城通分公司2、基础施工中受哪些水影响、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。中铁五局城通分公司2.2

3、 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降低后地下水位线中铁五局城通分公司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0.20.3m，沟底设有0.20.5的纵坡， 在开挖阶段，排水沟深度应始终保持比挖土面低0.40.5m。 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2040m；井深：集水井在基坑开挖过程比开挖面低0.71.0m，开挖到设计标高后比坑底低12m。 中铁五局城通分公司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

4、管路系统包括滤网与底阀、吸水管及出水管等。 中铁五局城通分公司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。中铁五局城通分公司3、流砂及其防治、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。 中铁五局城通分公司3、流砂及其防治、流砂及其防治流沙发生的原因(1) 021LFFhFhWW)2(ILhhTWW21由

5、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。 中铁五局城通分公司3、流砂及其防治、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。 中铁五局城通分公司3、流砂及其防治、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

6、续墙法4、在枯水季节开挖5、井点降水法中铁五局城通分公司4、井点降水法、井点降水法 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：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 中铁五局城通分公司4.1轻型井点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。 中铁五局城通分公司4.1轻型井点轻型井点轻型井点设备中铁五局城通分公司4.1轻型

7、井点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 中铁五局城通分公司4.1轻型井点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离心水泵中铁五局城通分公司4、井点降水法、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

8、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；13一接水管中铁五局城通分公司4.2 轻型井点布置轻型井点布置轻型井点布置轻轻型型井井点点布布置置平面布置平面布置高程布置高程布置单排井点布置环形井点布置中铁五局城通分公司4.2 轻型井点布置轻型井点布置平面布置单排井点布置简图单排井点布置简图 (a)平面布置；(b)高程布置1一总管；2井点管；3一抽水设备中铁五局城通分公司4.2 轻型井点布置轻型井点布置轻型井点布置环形井点布置简图环形井点布置简图 (a)平面布置；(b)高程布置1一总管；2井点管；3一抽水设备中铁五

9、局城通分公司4.2 轻型井点布置轻型井点布置高程布置井管的埋置深度 ，可按下式计算： 1HLihHH1A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0.51.0m； 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。 1HhiL中铁五局城通分公司4.2 轻型井点布置轻型井点布置高程布置二级轻型井二级轻型井点点1第一层井点管；2第二层井点管中铁五局城通分公司4.3 轻型井点计算轻型井点计算地下含水构造的种类地下含水构造的种类中铁五局城通分公司4.3 轻型井点计算轻型井点计算地下含水构造的种类岩石中有一定的孔隙地下水能

10、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中铁五局城通分公司4.3 轻型井点计算轻型井点计算地下含水构造的种类透水层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。 中铁五局城通分公司4.4 轻型井点系统的类型轻型井点系统的类型水井分类中铁五局城通分公司4.4 轻型井点系统的类型

11、轻型井点系统的类型水井分类水井的分类：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）承压非完整井中铁五局城通分公司4.4 轻型井点系统的类型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井点涌水量计算简图0lgxlgRS)S(2HK366. 1Q中铁五局城通分公司4.4 轻型井点系统的类型轻型井点系统的类型涌水量计算（2）无承压完整井中铁五局城通分公司4.4 轻型井点系统的类型轻型井点系统的类型涌水量计算利用杜比公式：drdzkdldHkkJvurzdrdzkAvQ2CrkQzln2中铁五局城通分公司4.4 轻型井点系统的类型轻型井点系统的类型涌

12、水量计算积分常数由边界条件确定：00hzrr 时，当020ln rkQhC0202lnrrkQhz0202lnrrkQhz0202ln73.0rrkQhz中铁五局城通分公司4.4 轻型井点系统的类型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)/ln()(364.1202rRhHkQR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, 0lgxlgRS)S(2HK366.1Q中铁五局城通分公司4.4 轻型井点系统的类型轻型井点系统的类型涌水量计算式中式中: : K渗透系数(md)，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

13、井点的假想半径(m)： F基坑周围井点管所包围的面积(m2)。 HK S95. 1R Fx0中铁五局城通分公司4.4 轻型井点系统的类型轻型井点系统的类型涌水量计算(3) 无压非完整井涌水量 00lgxlgRS)S(2HK366. 1Q中铁五局城通分公司4.4 轻型井点系统的类型轻型井点系统的类型涌水量计算有效深度H0值注：表中S 为井管内水位降低深度； l为滤管长度。 中铁五局城通分公司4.4 轻型井点系统的类型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：0lgxlgRMSK73.2Q式中： M承压含水层厚度(m)K、R、x0、S与公式前述公式相

14、同中铁五局城通分公司4.4 轻型井点系统的类型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中铁五局城通分公司4.4 轻型井点系统的类型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) 最大井距中铁五局城通分公司4.4 轻型井点系统的类型轻型井点系统的类型确定井点管数量与井距(1)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：365Kldq式中:d滤管直径(m)；l滤管长度(m)；K渗透系数(md)。中铁五局城通分公司4.4 轻型井点系统的类型轻型井点系统的类型涌水量计算(2) 最少井数

15、井点管的最少根数nmin ，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。 qQ1.1nmin中铁五局城通分公司4.4 轻型井点系统的类型轻型井点系统的类型涌水量计算(3) 最大井距mminmaxnLD式中: L总管长度(m)； 中铁五局城通分公司4.4 轻型井点系统的类型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

16、确定所需的井点管根数。中铁五局城通分公司5、 轻型井点的施工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中铁五局城通分公司5、 轻型井点的施工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；10一粘土封口中铁五局城通分公司5、 轻型井点的施工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、电渗井点中铁五局城通分公司5.1 喷射井点喷射井点 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82

17、0 m，可用于渗透系数为0.150 md的砂土、淤泥质土层。 中铁五局城通分公司5.1 喷射井点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。中铁五局城通分公司5.1 喷射井点喷射井点喷射井点设备及平面布置简图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)喷射井点平面布置中铁五局城通分公司5.1 喷射井点喷射井点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

18、管；9外管；10喷嘴；11混合室；12扩散管；13压力表中铁五局城通分公司5.2 管井井点管井井点管井井点： 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(20200md)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 中铁五局城通分公司5.2 管井井点管井井点管井井点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

19、。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3040m，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。 中铁五局城通分公司5.4 电渗井点电渗井点电渗井点：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0.1md的土层。 电渗井点电渗井点 1一井点管；2一电极；3直流电源中铁五局城通分公司6、降水对周围地面的影响及预防措施 中铁五局城通分公司6、降水对周围地面的影响及预防措施中铁五局城通分公司6、降水对周围地面的影响及预防措施中铁五局城通分公司6、降水对周围地面的影响及预防措

20、施中铁五局城通分公司6、降水对周围地面的影响及预防措施 中铁五局城通分公司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。 中铁五局城通分公司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

21、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。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 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基坑底中铁五局城通分公司6.1 回灌井点法中铁五局城通分公司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

22、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。中铁五局城通分公司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。 中铁五局城通分公司中铁五局（集团）有限公司中铁五局（集团）有限公司城市轨道交通工程分公司城市轨道交通工程分公司谢谢大家！谢谢大家！