给水排水工程施工荐.pptx

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1、第一章第一章 土石方工程土石方工程第一节第一节 土的性质与分类土的性质与分类一、土的组成二、土的三相比例指标三、无黏性土的密实度四、黏性土的物理特性五、土的工程分类六、土的压实度与压缩性七、土的渗透性八、土的可松性九、土中应力及分布十、土的抗剪强度十一、土压力第1页/共129页 一、土的组成土是岩石风化后经搬移、堆积而成的。由矿物固体颗粒、水分和空气组成，称为土的三相组成，其中，固相是矿物颗粒及有机质；液相是水；气相是空气。矿物固体颗粒有大小不等的粒径和形状，自漂石至细微的粘土颗粒。粒径大小称为粒度。相近的粒度化为一组。（一）土的固体颗粒土的颗粒级配 天然土是由无数大小不同的土粒组成，通常把大

2、小相近的土粒合并为一组，称为粒组。工程上采用的粒组为六大粒组，即漂石、卵石、圆砾、砂粒、粉粒和黏粒。第2页/共129页（二）土中的水和空气1、土中水 土中水可以处于液态、固态和气态。当土中温度在0以下时土中的水结冻成冰，形成冻土，其强度增大。但冻土融化后，强度急剧降低。至于土中气态水，对土的性质影响不大。土中液态水可分为结合水和自由水。2、土中气体土中气体有与大气相连通的和封闭的。在粗粒中常见到与大气相连通的空气，它对土的力学性质影响不大。在细粒土中则常存在与大气隔绝的封闭气泡，它在外力作用下 具有弹性，并使土的透水性减小。第3页/共129页 二、土的三相比例指标土中的土粒、水和气三部分的质量

3、（或重力）与体积之间的比例关系，随着各种条件的改变而变化，土的疏密、轻重、软硬、干湿等性质，可通过某些表示其三相组成比例关系的指标反映出来。第4页/共129页（一）土的质量密度单位体积土的质量称为土的质量密度，简称土的密度。即 （二）土的重力密度单位体积土所受的重力称为土的重力密度，简称土的重度。即 （三）土的相对密度 土的固体颗粒单位体积的质量与水在4 时单位体积的质量之比称为土中固体颗粒的密度，简称颗粒的相对密度。即 第5页/共129页（四）土的含水量土中水的质量与土粒质量之比称为水的含水量。即 (1-4)（五）土的干密度单位体积土中土粒的质量称为土的干密度。即 (1-5)（六）土的干重度

4、土的单位体积内土粒所受中立称为土的干重度。第6页/共129页（七）土的饱和重度土中孔隙完全被水充满时土的重度成为饱和重度。即 （八）土的孔隙比土中孔隙体积与土粒体积之比称为土的孔隙比。即 （九）土的孔隙率土中孔隙体积与总体积之比称为土的孔隙率。即 第7页/共129页（十）土的饱和度土中水的体积与孔隙体积之比称为土的饱和度。即 第8页/共129页 三、无黏性土的密实度砂土、碎石土统称为无黏性土。无黏性土的密实度对其工程性质有重要的影响。相对密实度为：式中，e砂土的天然孔隙比；emax砂土的最大孔隙比；emin砂土的最小孔隙比。一般规定，Dr0.33,为松散状态；0.33Dr0.67,为中密度状态

5、；Dr0.67,为密实状态第9页/共129页四、黏性土的物理特性（一）界限含水量根据含水量的变化，粘性土可呈4种状态：流态、塑态、半固态和固态。流态、塑态、半固态和固态之间分界的含水量，分别称为流性限界(又称液界L)、塑性界限(又称塑界P)和收缩限界。（二）塑性指数和液性指数流限和塑限之差称塑性指数IP，即 塑性指数愈大，土吸附的水量愈多，即土的颗粒愈细、矿物成分吸水能力愈大。液性指数是判别黏性土软硬状态的指标，即第10页/共129页 五、土的工程分类（一）碎石土d2mm的颗粒占全重50以上，根据颗粒级配和占全重百分率不同，分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾。（二）砂土d2mm的颗粒含量全

6、重50，干燥时呈无塑性或微塑性(塑性指数IP3)的土。砂土根据粒径和占全部质量的百分率不同，又分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。（三）粉土和粘性土塑性指数IP，当10 IP 17为粉质砂土；当IP 17时为粘土。（四）人工填土人工填土是指人类活动而形成的堆积物，其物质成分较杂乱，均匀性差。按其形成有素填土、杂填土和冲填土。第11页/共129页第12页/共129页 六、土的压实性与压缩性压实是指用机械的方法，如用静力的，振动的冲击的设备使土密实。土的压实过程时间是比较短。其目的是使地基土密实，提高承载力，减少土的压缩性。压缩是指地基土在压力作用下体积减少的性质。土的压缩过程时间的长短，随土质、压

7、力和含水量的不同而不同。引起地基变形，从而使建筑物等产生一定的沉降量和沉降差，对建筑物等的使用和安全造成危害。第13页/共129页 七、土的渗透性 土的渗透性表示土的透水的性质。土的渗透性用渗透系数K表示。土的渗透系统大小决定于土的结构、土颗粒大小和粒径级配状况、土的密实程度等。第14页/共129页 八、土的可松性土经挖掘后，颗粒间的连接遭到破坏，在把土回填到沟槽内，并按一般回填密实度夯实后其体积也要比开槽前自然体积增大一些。土体积增大归因于土的可松性。土经挖掘后体积增加值用最初可松性系数K松表示：土经回填后的体积增加值，用最后可松性系数K松 表示：式中 V1开挖前土的自然密实体积；V2开挖后

8、土的松散体积；V3压实后土的体积。第15页/共129页 九、土中应力及分布土中的应力，主要有两种：自重应力和附加应力。构筑物没有修建前，由于土体本身质量引起的土中应力，称自重应力。构筑物荷载作用于地基，导致地基上产生应力，这种荷载称为附加荷载，这种应力称为附加应力。附加应力是引起地基沉降的主要因素。第16页/共129页十、土的抗剪强度土的抗剪强度是土抵抗剪切破坏的性能。砂土的抗剪强度：式中 土的内摩擦角。砂是散粒体，颗粒间没有相互的粘聚作用，砂的抗剪强度来源于颗粒间摩擦力。粘性土抗剪强度组分，除了内摩擦外，还有一部分粘聚力。式中 c粘土的粘聚力。第17页/共129页第18页/共129页 十一、

9、土压力各种用途的档土墙，地下给水排水构筑物的墙壁和池壁，地下管沟的侧壁，工程施工中沟槽的支撑，顶管工作坑的后背，以及其他各种档土结构，都受到土从侧向施加的压力。这种压力称土压力，又称挡土墙土压力，或称侧土压力。土压力E可由下式确定 (1-21)式中 土的重度；h档土墙高度；K土压力系数。挡土墙在土压力作用下，会产生位移。根据位移的性质不同，土压力可分为：主动土压力、被动土压力静止土压力。第19页/共129页第20页/共129页第二节第二节 土石方平衡与调配土石方平衡与调配 一、土石方工程量的计算在土石方施工之前，通常需要计算土石方的工程量。但土石方工程的外形往往复杂、不规则，精确计算很困难，在

10、一般情况下，都将其假设划分为一定的几何形状近似计算。（一）基坑的土方量计算（二）沟槽土方量计算（三）场地土方量计算（四）边坡土方量的计算第21页/共129页 二、土方的平衡调配土方的平衡调配，是对挖土、填土、堆弃或移运之间的关系进行综合协调，以确定土方的调配数量及调配方向。它的目的是使土方的运输量或土方运输成本最低。1、土方平衡调配的原则 1）应力求达到挖、填平衡和运距最短；2）调配区的划分应该与构筑物的平面位置相协调，并考虑它们的分期施工顺序；3）好土要用在回填质量要求较高的地区；4）分区调配应与全场调配相协调。避免只顾局部平衡；5）取土或弃土应尽量少占或不占农田及便于机械施工等。第22页/

11、共129页 2、土方平衡调配图表的编制场地土方平衡调配需作相应的土方调配图表，编制方法如下：A、划分调配区 B、计算各挖、填方调配区之间的平均运距 C、绘出土方调配图 D、列出土方量平衡表第23页/共129页第三节第三节 土石方开挖与机械化施工土石方开挖与机械化施工 一、准备工作土石方开完前的准备工作主要包括：拆除或搬迁施工区域内有碍施工的障碍物；修建排水防洪措施，在有地下水的区域，应有妥善的排水措施；修建运输道路和土方机械的运行道路；修建临时水、电、气等管线设施；作好挖土、运输车辆及各种辅助设备的维修检查、试运转和进场工作等。第24页/共129页 二、基坑（沟槽）边坡坡度与开挖断面 1、基坑

12、、沟槽边坡与断面选择依据：土的种类及其物理力学性质、地下水情况、开挖深度、断面尺寸、施工方法、晾槽时间，周边的环境条件等，并按照设计规定的基础、管道的断面尺寸、长度和埋设深度等进行。2、给水排水管道的沟槽常用断面形式：有直槽、梯形槽、混合槽等，当有两条或多条管道共同埋设时，还需采用联合槽。第25页/共129页第26页/共129页 三、场地平整施工方法场地平整施工包括：土方开挖、运输、填筑与压实等，当遇有坚硬土层、岩石或障碍物时，还常需爆破。场地平整的施工方法，在大面积平整时，通常采用机械施工。常用的机械有推土机、铲运机和挖土机等。1、推土机施工推土机操作灵活、运行方便、所需工作面较小，既可挖土

13、又可作短距离运土，适用于切土深度不大的场地整平，铲除腐殖土并运送到附近的卸土区；开挖深度不大于I5m的基坑；回填基坑和沟槽；平整其他机械卸置的土堆，运送松散的硬土和岩石以及砂石材料等。第27页/共129页第28页/共129页 2、铲运机施工铲运机是平整场地中使用最广泛的一种土方机械，该机操纵简便灵活，不需其他机械配合，能综合完成铲土、运土、卸土、填筑、压实等多项工序、行驶速度较快，适用于大面积场地平整，开挖大面积浅基坑和沟槽，填筑堤坝等挖运土方工程。3、挖土机施工挖土机适用于开挖场地为一四类、含水量不大于27%的丘陵地带土壤及经爆破后的岩石和冻土。第29页/共129页第30页/共129页第31

14、页/共129页 四、沟槽与基坑开挖施工沟槽、基坑土方的开挖，除工程量不大而又分散时可采用人工或小型机械施工外，应尽量采用机械化施工，以减轻繁重的体力劳动并加快施工速度。沟槽与基坑机械开挖，应依施工具体条件，选择单斗挖土机和多斗挖土机。1、单斗挖土机单斗挖土机是给排水工程中常用的一种机械，根据其工作装置不同，可分为正铲、反铲、拉铲和抓铲等。第32页/共129页第33页/共129页第34页/共129页第35页/共129页第36页/共129页第37页/共129页第38页/共129页单斗挖土机生产率计算单斗挖土机的生产率p按下式计算：(m3/h);式中 p单斗挖土机每小时挖土量(h)；n每分钟工作循环

15、次数；q土斗容量(m3)；k系数，主要包括土的影响系数是时间系数第39页/共129页2、多斗挖土机施工多斗挖土机又称挖沟机、纵向多斗挖土机。与单斗挖土机比较有以下优点：挖土作业是连续的，在同样条件下生产率较高；开挖每单位土方量所需的能量消耗较低，开挖沟槽的底和壁较整齐，在连续挖土的同队能将土自动卸在构槽一侧。挖沟机不宜开挖坚硬的土和含水量较大的土。宜于开挖黄土，扮质粘土等。挖沟机由工作装置、行走装置和动力、操纵及传动装置等部分组成。第40页/共129页第41页/共129页第42页/共129页第43页/共129页 五、土方机械与运输车辆的配合实际选用挖土机械时应注意：1、选择效率高费用低的机械进

16、行施工。2、当挖土机挖出的土方需要运土车辆运走时，挖土机的生产率不仅取决于本身的技术性能，而且还决定于所选的运输工具是否与之协调。3、为了使挖土机充分发挥生产能力，应使运土车辆的载重量Q与挖土机的每斗土重保持一定的倍数关系。第44页/共129页 六、土方施工发生塌方与流砂的处理在土石方开挖施工中，由于处理不当，常会发生边坡塌方和产生流沙现象。1、边坡塌方沟槽、基坑边坡的稳定，主要是由土体的内摩阻力和黏结力来保持平衡的。当土地失去平衡，边坡就会塌方。塌方原因 A.边坡放坡不足，过陡；B.降雨、地下水或施工水渗入；C.边缘大量堆土或停放工具；D.不合理开挖坡脚；E.受地表、地下水冲蚀。第45页/共

17、129页为了防治滑坡和塌方，应采取如下措施：A:注意地表水、地下水的排除；B:严格遵守放坡规定，放足边坡；C:当开挖深度大，施工时间长、边坡有机具或堆置材料等情况，边坡应平缓；D:当因受场地限制，或因放坡增加土方量过大，则应采用设置支撑的施工方法。第46页/共129页第47页/共129页 2、流砂的防治原因：开挖低于地下水水位，且采用坑内排水。流砂的防治措施有多种水下挖土法；打钢板桩法；地下连续墙法等；人工降低地下水位法：此法较广泛、可靠。第48页/共129页3、滑坡体施工中的作业方法首先应对滑坡体区的地质资料作好调查研究。据此正确选择施工程序，并拟定合理的施工方法，确定保持滑坡体稳定的边坡坡

18、度，预防滑坡发生。在进行开挖和填方时，应注意以下几点：（1）在靠近滑坡边沿处开挖土方 一般不应切割滑坡体的坡脚，当必须切割坡脚时，应按切割深度，将坡脚随原自然坡度由上向下削坡，逐渐挖至要求的坡脚深度。第49页/共129页 2、在滑坡体上挖填土方 （1）当需要在滑坡体内挖方时，应遵守由上至下的开挖程序。（2）在滑坡体上进行填方时，应遵守由下至上的施工顺序。第50页/共129页 七、土石方爆破施工在土石方施工中，爆破技术常用于地下和水下工程、基坑、管沟开挖、坚硬土层或岩石的破除。此外，在场地平整、施工现场障碍物的清除以及开掘冻土等，也常要采用爆破施工常用的爆破方法有炮眼爆破、药壶爆破、深孔爆破、小

19、洞室爆破、二次爆破、定向爆破及微差爆破等方法。在水工程中，通常为 小面积爆破，一般多采用炮眼爆破法。第51页/共129页第52页/共129页第53页/共129页第54页/共129页第55页/共129页第56页/共129页第57页/共129页第四节第四节 沟槽及基坑支撑沟槽及基坑支撑 支撑是防止沟槽土壁坍塌的一种临时性挡土结构，由木材或钢材做成。支撑的荷裁就是原土和地面荷载所产生的侧土压力。沟槽支撑与否应根据土质、地下水情况、槽深、槽宽、开挖方法、排水方法、地面荷载等因素确定。一般情况下，沟槽土质较差、深度较大而又挖成直槽时，或高地下水位砂性土质并采用表面排水措施时，均应支设支撑。支设支撑可以减

20、少挖方量和施工占地面积，减少拆迁。但支撑增加材料消耗，有时影响后续工序的操作。第58页/共129页支撑结构应满足下列要求：1牢固可靠，进行强度和稳定性计算和校核。支撑材料要求质地和尺寸合格，保证施工安全。2.在保证安全的前提下，节约材料，宜采用工具式钢支撑。3、便于支设和拆除及后续工序的操作。为了做到上述要求，支撑材料的选用、支设和使用过程，应严格遵守施工操作规程。第59页/共129页 一、支撑种类及其适用条件支撑形式有横撑、竖撑和板桩撑等。依靠各杆件的压力和摩擦力连接起来，横撑分疏撑和密撑两种。疏撑是撑板之间有间距，分单板撑、井字撑和稀撑等；密撑是各撑板间密接铺设。根据土压力和土的密实程度选

21、用支撑的形式，有时可在沟槽的上部设疏撑，下部设密撑。横撑(因1-28)用于土质较好，地下水量较小的沟槽。随着沟槽逐渐挖深而分层铺设，支设容易，但在拆除时首先拆除最下层的撑板和撑杠，施工不安全。第60页/共129页第61页/共129页竖撑(图1-29)用于土质较差，地下水较多或有流砂的情况下。竖撑的特点是撑板可在开槽过程中先于挖土插人土中，在回填以后再拔出，因此，支撑和拆撑都较安全。第62页/共129页撑板分木撑板和金属撑板两种，木撑板不应有纹裂等缺陷。常用的是金属撑板(图1-30)，由钢板焊接于槽钢上拼成，槽钢间用型钢连系加固。金属撑板每块长有2、4、6m等种类。第63页/共129页立柱和横扛

22、通常采用槽钢。撑杠由撑头和圆套管组成如图l-3l所示。撑头为一丝杠，以球铰连接于撑头板，带柄螺母套于丝杠。应用时，将撑头丝扛插入圆套管内，旋转带柄螺母，柄把止于套管端，而丝杠伸长，则撑头板就紧压立柱，使撑板固定。丝杠在套管内的最短长度应为20cm，以保证安全。这种工具式撑杠的优点是支设方便，而且可更换圆套管长度，适用于各种不同的槽宽。第64页/共129页 板桩撑是将桩板垂直地打人槽底下一定深度，如图1-32所示。第65页/共129页钢板桩为槽钢或工字钢或用特制的钢板桩(图l-33)。根据不同的要求，钢板桩应有多种系列和规格。桩板的断面模数与每m质量之比值愈大，使用性能愈好。桩板与桩板之间采用啮

23、口连接，以提高板桩撑的整体性和水密性。采用特殊断面桩板的目的是为了提高桩板间的啮合作用，或为了提高桩板的惯性矩，或上述两者兼合。由于桩板打人土中，板桩按悬臂结构支承。从结构上说，板校撑可以不设横板与撑杠。但是，如果桩板入土深度不足，仍应辅之以横板与撑杠，在桩饭项部加一横条，用水平锚杆固定在土壁中第66页/共129页 桩板在沟槽开挖之前用打桩机打人土中。因此，板桩撑在构槽开挖及其以后各工序施工中，始终起保证安全的作用。桩校的啮合和深人槽底一定长度可以延长地下水的渗径，有效地阻止流砂渗入。在各种支撑中，板桩撑是安全度最高的支撑。因此在弱饱和土层中，经常采用板桩撑。第67页/共129页二、支撑的计算

24、根据实测资料表明，在排除地下水的情况下，作用在支撑上的压力分布如图1-34，其中为土的密度，Ea为主动土压力系数，为土的内摩擦角，H为深度，c为土的粘聚力，b为撑板宽度。第68页/共129页第69页/共129页支撑计算包括确定撑板、立柱(或横木)和撑杠尺寸。1、撑板的计算撑板按简支梁计算，如图1-35所示：第70页/共129页 计算跨度等于立柱或横木的间距l1,每段撑板的宽度为b，所承受的均布载荷等于Pb KN/m,其中P是侧土压力，对砂取0.8Htg2(45-/2),对软粘土取H-4c.撑板的最大弯矩：(1-41)撑板的抵抗矩：(1-42)因此，撑板的最大弯曲应力为：(1-43)式中 W材料

25、容许弯曲应力。第71页/共129页 2、立柱计算立柱所受的荷载q等于撑板所传递的侧土压力，反力R，如图1-36所示。计算时，假设在支座(横撑)处为简支粱，再算出最大弯矩，并校核最大弯曲应力。第72页/共129页(三)撑扛计算撑杠所受的荷载等于简支立柱或横木的反力，按压杆进行强度和稳定计算。支撑构件的尺寸取决于现场已有材料的规格，因此，支撑计算只是对已有结构进行校核。如支撑构件应力过大，可适当增加立柱和横撑的数目。现场施工常根据经验确定支撑构件尺寸。木撑板般长26m,宽为2030cm，厚5cm。横木的截面尺寸一般为10152020cm(视槽宽而定)。立柱的截面尺寸为l0102020cm(视槽深而

26、定)。槽深在4m以内时，立柱间距为1.5m左右，槽深46m，立柱间距在疏撑中为1.2m，密撑中1.5m；槽深610cm，立柱间距1.51.2m。撑杠垂直间距一般为1.21.0m。第73页/共129页 三、支撑的设置和拆除 挖槽到一定深度或到地下水位以上时，开始支设支撑，然后逐层开挖逐层支没。支设程序一般为：首先支设撑板并要求紧贴槽壁，而后安设立柱(或横木)和撑扛，必须横平竖直支设牢固。竖撑支设过程为：将撑板密徘立贴在槽壁，再将横木在撑板上下两端支设并加撑杠固定。然后随着挖土，撑板底瑞高于槽底，再逐块将撑板锤打到槽底。根据土质，每次挖深5060cm，将撑板下锤一次。撑板锤至槽底徘水沟底为止。下锤

27、撑板每到1.21.5m，再加撑杠一道。第74页/共129页第75页/共129页第五节 土方回填一、场地平整回填为了保证填土的强度和稳定性，填土前应对填土区基底的垃圾和软弱土层进行清理压实；在水田、池塘及沟渠上填土时，先需排水疏干，对基底进行处理。还必须正确选择土料及填筑、压实方法。1、回填土料选择与填筑作为回填用的土料，应符合如下规定：含水量大的黏土，不宜作回填土用；碎石类土、砂土和爆破石碴等，可用于表层以下的填料；对碎块草皮和有机质含量大于8%的土，仅用于无压实要求的填方区。2、填土压实方法填土压实一般有：碾压、夯实、振动压实及利用运土工具压实等方法。第76页/共129页 二、沟槽、基坑土方

28、回填沟槽回填应在管道验收后进行，基坑要在构筑物达到足够强度再进行回填土方。回填的施工过程包括还土、摊平、夯实、检查等工序。其中关键的工序是压实，应符合设计所规定的压实度。1、回填土方的压实方法沟槽和基坑回填压实方法有夯实和振动。振动是将重锤放在土层表面或内部，借助振动设备使重锤振动，土壤颗粒即发生相对位移达到紧密状态。用于振实非黏性土壤。夯实法是利用夯锤自由下落的冲力来夯实土壤，是沟槽、基沟回填常用的方法。第77页/共129页 2、土方回填的施工要点 还土材料应符合设计要求，一般用沟槽或基坑原土。在构筑物及管道四周50cm范围内：A、土中不应含有有机物；B、冻土以及粒径不应大于50mm的砖、石

29、块 C、粒径较小的石子含量不应超过10%。回填土土质应保证回填密实。当原土属于以上土时，应换土回填。回填土应具有最佳含水量。第78页/共129页第六节第六节 地基处理地基处理 在工程实际中，建筑物不得不建在软弱地基上时，往往需要对地基进行加固或处理，以提高基载力。目的：改善土的剪切性能，提高抗剪强度；降低软土的压缩性、基础沉降或不均匀沉降；改善土的透水性，起截水、防渗的作用；改善土的动力特性，防止砂土液化；改善特殊土的不良地基特性，以保证地基力学性能。处理方法：换土垫层、挤密与振密、压实与夯实、排水固结和浆液加固等第79页/共129页一、换土垫层换土垫层：直接置换地基持力层软土的处理方法。施工

30、时将基底下一定深度的软土层挖除，分层填灰砂、石、灰土等材料，并加以夯实振密。换土垫层是一种较简易的浅层地基处理方法，在各地得到广泛应用。第80页/共129页 二、挤密与振密 1、挤密桩挤密桩可采用类似沉管灌柱的机具和工艺，通过振动或锤击沉管等方式成孔，在管内管料（砂、石灰、灰土或其他材料）、加以振实加密等过程而形成的。2、振冲法在砂土中，利用加水和振动可以使地基密实。振冲法就是根据这个原理而发展起来的一种方法。振冲法施工的主要设备是振冲器，它类似于插入式混凝土振岛器，由潜水电动机，偏心块和通水管三部分组成。第81页/共129页 三、压实与夯实 1、机械碾压机械碾压法采用压路机、推土机、羊足碾或

31、其他压实机械来压实散土，常用于大面积填土的压实和杂填土地基的处理 2、振动压实法振动压实法是利用振动机振动压实浅层地基的一种方法。适用于处理砂土地基和黏性土含量较少、透水性较好松散杂填土地基。3、重锤夯实法重锤夯实法是利用起重机械将夯锤提到一定高度，然后使锤自由下落，重复夯击以加固地基。第82页/共129页 适用于稍湿的一般黏性土和粉土、砂土、湿陷性黄土等。4、强夯法强夯法又称动力固结法，是将很重的锤从高处落下，给地基施以很大的冲击力。适用于碎石土、砂土、黏性土、湿陷性黄土、填土等。四、预压法在软土地基建结构（建）筑物时常因地基强度低、变形大，或易于发生滑动，而需预先加固。堆载预压法是在软土地

32、区常用的方法之一。第83页/共129页 五、浆液加固浆液加固法是指利用水泥浆液、黏土浆液或其他化学浆液，采用压力灌入、高压喷射或深层搅拌，是浆液与土颗粒胶结起来，以改善地基土的物理力学性质的地基处理方法。灌浆材料主要分为粒状浆液和液状浆液。灌浆方式可分为渗透灌浆、劈裂灌浆和压密灌浆。第84页/共129页n第二章 施工排水 第一节 概述 第二节 明沟排水 第三节 人工降低地下水位第85页/共129页第一节第一节 概述概述 1、开挖基坑或沟槽时的地下水：A:影响正常施工；B:造成地基承裁力降低；C:边坡坍塌事故。2、施工排水内容：地下水、地表水排除。3、地表水：筑堤截水，设沟引水 4、地下排水方法

33、：坑内排水、人工降水位 5、坑内排水（明沟排水）：是把流人沟槽内或基坑内的地下水汇集到集水井内，然后用水泵抽走 6、人工降水：在沟槽基坑开挖之前，预先将地下水位降低到基坑底面以下，形成干槽施工的条件。第86页/共129页第二节第二节 明沟排水明沟排水明沟排水包括地表截水和坑内排水一、地表截水排除地表水和雨水，最简单的方法是在施工现场及基坑或沟槽周围筑堤截水。第87页/共129页二、坑内排水在开挖基础不深或水量不大的沟槽或基坑时，通常采用坑内排水的方法。当基坑或沟槽开挖过程中遇到地下水和地表水时，在坑底随同挖方一起设置集水井，并沿坑底的周围开挖排水沟，使水流入集水井内，然后用水泵抽出坑外。明沟排

34、水法设备简单、排水方便，应用比较普通，适用于除细砂、粉砂之外的各种土质。第88页/共129页第89页/共129页第90页/共129页第91页/共129页第92页/共129页第93页/共129页 三、总涌水量计算为了合理地选择水泵的型号，应对总涌水量进行计算，泵的抽水量一般是总用水量的1.52倍。1在干河床时 (2-1)式中 Q基坑总涌水量(m3d);K渗透系数(见表2-1)；H稳定水位至基坑底的深度(m)。当基底以下为深厚透水层时，H值可增加34m;R影响半径(见表2-2)；r0基坑半径(m)。矩形基坑,r0u(L+B)/4；圆形基坑，r0(F/)0.5。其中,L与B分别为基坑的长与宽，M值如

35、表2-2所示，F为基坑面积。第94页/共129页第95页/共129页 2基坑近河沿时 (2-2)式中 D基坑距河边线距离(m)。其余同上公式。明沟排水的方法简单，设备投资少，但对于砂性土不适用。因此，是不完善的排水方法。第96页/共129页第三节第三节 人工降低地下水位人工降低地下水位人工降低地下水位常采用井点排水的办法，具体做法是在基坑周围埋人深于基底的井点滤水管或井点，以总管连接抽水设备使地下水下降至坑底以下，这样不仅防止了流砂的上涌，并且便于施工。一、轻型井点二、喷射井点三、电渗井点四、管井井点五、深井井点六、回灌井点第97页/共129页第98页/共129页 一、轻型井点轻型井点系统适用

36、在粗砂、中砂、细砂、粉砂等土层中降低地下水。(一)轻型井点系统的组成轻型井点系统由井点管、联接管(橡胶或钢管)、总管和抽水设备所组成。井点管打设在含水层内，地下水经井点管、联接管和总管由抽水设备抽走。施工降低地下水位时，在沟槽或基坑周围打设许多井点管，使一定范围内的地下水位降落。如图2-3所示。第99页/共129页第100页/共129页第101页/共129页 (二)轻型井点计算轻型井点计算的主要内容有计算涌水量、确定井点管根数与间距、冲孔深度及选择抽水设备等。井点计算由于受水文地质和井点设备等因素影响，所求出的只是近似数值，有条件时应在计算机现场实地测定渗透系数及土质结构。1总涌水量井点系统涌

37、水量是按水井埋没计算的，水井根据不同情况分为：井底达到不透水层的称完全井；井底末达到不透水层的称非完全井。地下水有压力的是承压井，地下水无压力的是无压并，也称潜井。第102页/共129页(1)无压完全井总涌水量(图2-8)(2-3)式中 Q井点系统总涌水量(m3d)；K渗透系数(md)；H含水层厚度(m)；s降水深度(m)；R抽水影响半径(m);X0基坑假想半径(m)。第103页/共129页 (2)无压非完全井总涌水量(图2-9)(2-4)式中 H0有效带深度(m)，其值由表2-4查得;s降水深度(m)。第104页/共129页 (3)降水深度s及ss及s均指地下水位至滤管项部 的距离，它是根据

38、需要的降深而影响涌水量的主要因素，也是判断井种的依据。见图2-10所示。(2-5)H地下水位高超;H1基底高程;a1保险值(取0.5m);a2水力坡降值。对两侧布置井点管时:a2=li/2l两侧井点管间的距离(上口宽B+2m)，i水力梯度。在细砂、粉砂层取18110。对侧布置井点管时：a2l1i;l1井点管距对面槽底边缘的距离；a3井点管局部损失值(取0.5m)。第105页/共129页第106页/共129页 (4)影响半径R井点系统抽水后地下水受到影响而形成的降落曲线，降落曲线稳定时的影响半径，即为计算用的抽水影响半径。完全井 (2-6)非完全井(2-7)(5)基坑假想半径x0假想半径即指防水

39、范围内环围面积的半径，根据基坑形状有以下情况。1)环围面积为圆形时：(m)(2-8)2)环围面积为矩形时:第107页/共129页 3)环围面积为狭长时：(2-10)2单根井点管涌水量 (2-11)式中 d井点管直径(m);f井点管长度(m);v地下水流进井点管速度，可由下式计算：第108页/共129页 3.确定井点管数量 (2-12)对沟槽L/B5时，不能用一个假想圆计算，而应划分为若干个计算单元，长度L按宽度B的45倍考虑，当L1.5R时，也可取L1.5R为一段进行计算。根据基坑平面面积的大小，土质和地下水的流向，降低水位深度而确定。当基坑宽度小于6m，降水深度不超过5m时，可采用单排线状井

40、点，布置在地下水流的上游一侧；当宽度大于6m或渗透系数较大时，可采用双排线状井点；当基坑面积较大时，应用环形井点，见图2-11所示。第109页/共129页 井点管距基坑或构槽上口的宽度不应小于1m，以防局部发生漏气。滤管必须埋入透水层内。总管标高尽可能接近原地下水位，并沿抽水水流方向有0.250.5%的上倾坡度，水泵轴心与总管齐平。为了观察水位降落情况，应在降水范围内设置若干个观测井，观测井的位置和数量视需要而定。一般在基础中心、总管末端、局部挖深处等控制点，均应设置观测井。观测井由井点管做成，只是不与总管相接。第110页/共129页(四)井点管的埋没与使用井点管的埋设：1、井点管水冲下沉，2

41、、套筒式冲孔，3、钻孔后再将井点管沉入在用套筒式冲孔法埋设井点管前，须在井点管延长线位置上挖一5050cm断面的泄水沟，再在井点管位置上做好标志，间距可1 m、15m或2m，套筒直径不小于30cm，长度约10m，底部呈锯齿形。上部有提梁，用起重机吊住并上下移动，套筒内有水枪，水枪直径75mm，喷嘴直径20mm，由多级水泵供给高压水，水压0.60.8MPa，冲孔深度应比滤管底深0.5m左右。井孔冲成后，抽出套筒并立即插入井点管，在保障居中并垂直情况下，向孔内填装滤料，直到距地面1m深的范围内，用粘土填塞，以防漏气，降低抽水时的真空度。井点管埋设后，即可按通总管和抽水系统，进行试抽，检查有无淤塞现

42、象。第111页/共129页 二、喷射井点当轻型井点的降深满足不了深基础降水的要求时，可采用喷射井点降水。根据工作介质的不同，喷射井点又分为喷气井点和喷水井点两种。我国采用喷水井点较多。第112页/共129页喷水井点是借喷射器的射流作用将地下水抽至地面，工作原理如图2-13所示。由管1进入的高压工作水以高速自喷嘴2射出，在喷嘴上部的混合室5形成真空，使地下水经过井点管4被抽人喷射器。高压工作水与地下水在喷射器的混合室混合，产生能量交换并继续上升。混合室的断面较小，因此，混合水的流速很大，当混合水进入扩散室3后，断面增加而流速减小，一部分速度能转化为压头能，使混合水出流至地面。不断地供给高压工作水

43、，地下水即不断地抽出。第113页/共129页 将水射器安装在井点管内，即成为喷水井点。当地下水位降落到喷嘴以下时，地下水就完全因在喷射器内形成真空而被吸人。因此，在理论上，水位降落的最大深度取决于在喷嘴处形成的真空度。但由于喷射器的效能，实际降水深度一般在喷嘴以下35m处。如果用压缩空气代替高压工作水，即为喷气井点。两种井点使用范围基本相同但喷气井点较喷水井点的抽吸能力大，对喷射器的磨损也小，但喷气井点管其系统的气密性要求高。第114页/共129页 喷水井点的构造如图2-14所示。高压水由水泵压入内管1和外管2的环形空间，经水射器6的侧孔(见图2-15所示)流入喷嘴5，以高速从喷嘴射出，在混合

44、室4形成负压，地下水便由水射器底部的孔口吸上，进入扩散室3。第115页/共129页井点直管由内管9和外管10组成。外管管壁上设有孔眼，地下水经由井点管11和外管的孔眼进入，由于内管形成负压，地下水就由内管下端进入经喷头夹板的孔道进入混合室4，再至扩散室3。喷水井点的管路系统，如图2-16所示。工作水在水池(或循环水箱)8内高压泵7抽吸加压，经进水总管2，进入弯联管5至喷水井点3，而出水则由喷水井点3经排水弯联管4，至排水总管1排入水池。第116页/共129页第117页/共129页 三、电渗井点(一)概述 在粘性土和含有大量粘土颗粒的砂性土中，由于土分子力很大，无法采用真空方法降水时，可采用电路

45、方法降低地下水位。电渗井点适用于粘土、粉质粘土、淤泥等土质中降水。降深根据井点类型确定，使用轻型井点与之配套时，降深小于8m；用喷射井点配套时，降深大于8m。电渗井点的原理来自于电动试验。在含水的细颗粒土中，插人正、负电极并通以直流电后，土颗粒自负极向正极移动，水自正极向负极移动，前者称电泳现象，后者称电渗现象，而全部现象称为电动作用。第118页/共129页此外，天然状态的粘土颗粒分散在水溶液中，有分子具有极性，在粘土中按极性取向，包围在颗粒外，形成水化膜，构成土粒表面的束缚水。束缚水分粘结水和粘滞水两种。粘结水以结合水状态存在，没有出水性，不易因外界作用而排除，也不构成对施工的影响。粘滞水有

46、较大的自由度，可因电动作用以自由水状态而排除。在弱透水层中降水，可以形成毛细管水区域。被排除的粘滞水在土层内转化为毛细管水。含有毛细管水的饱和土无出水性。因此，在弱透水层中，只需排走少量的粘滞水，就可使地下水位降落。当水以毛细管水状态存在时，在毛细管弯液面上会产生毛细管压力，压缩土的骨架，增加土的粘性，提高土体的稳定性和耐压强度。第119页/共129页 (二)电渗井点的布置 电渗井点降水布置如图2-17所示。第120页/共129页 负极可用原有的井点管，正极采用直径为25mm的钢筋或其他金属材料。正负两极的数量相等，必要时正极数量可多于负极数量。正极的设置深度较井点管深500mm，露出地面20

47、0400mm。正、负两极分别用导线或6l0mm钢筋连接成电路，并接至直流电源的相应极上。在渗透系数较大的土层中，不需要通电流的范围内的正极表面应涂绝缘材料。电渗井点降水施工前，应通过试验来确定合理的电压梯度和电极布置，井点设于基坑四周时，正极应布置在井点圈内侧。正、负两极的距离，采用轻型井点时为0.81.0m，采用喷射井点时为1.21.5m；工作电压不大于60V，土中通电时的电流密度为0.51.0Am2。第121页/共129页 (三)电渗井点的计算正、负极的允许极限电流公式：(2-13)式中 0单位电极长度上的电流值(A)土的导电率(1/cm)；r0电极半径(cm)；K系数，采用1.6Am。第

48、122页/共129页 电气设备功率可按下式决定；(2-14)式中 U工作电压(V)J电流密度(Am2)；F在电极列面上防水范围的面积(m2)。电渗井点系统运行时，应随时现察水位降落情况，电极周围升温情况、电压和电流的变化情况,如果经过几昼夜后，电流值降低超过了起始电流的10时，应将电压降低，以免电极区范围土体过分疏干。随着土被疏干和地下水位降落，土与电极间的电阻增加，使电渗作用减弱对此，应将电压提高。电渗井点的拆除与轻型井点相同。第123页/共129页四、管井井点 当土质的渗透系数大，地下水丰富时，可用管井井点方法降水。其构造见图218所示。第124页/共129页 管井井点的布置：沿基坑外围每

49、隔1050m一座。用钻机钻孔，成孔直径应比滤水井管外径大200mm,下完井管底在井管与土壁之间填充粒径为315mm的砾石，做为过滤层。吸水管用直径为50100mm的胶管或钢管，其底端应沉入管井抽吸时的最低水位以下。地面上安装清水泵或潜水泵，把管内水汲出。滤水井管的材料有钢管、无砂混凝土管等。直径150250mm。用钢管时的过滤部分可用钢筋焊接骨架外包孔眼为l2mm的滤网,长度23m。管井井点适用于中砂、粗砂、砾砂、砾石等土质中降水。当抽水机的排水量大于单井涌水量的数倍时，可把相邻的吸水管联接起来，一起抽汲。第125页/共129页五、深井井点当要求地下水位降落较深而渗透系数较大的土质中降低地下水位时，可采用深井井点系统降水。深井系统由深井泵或深井潜水泵及井管滤网组成。井距一般为2030m。第126页/共129页第127页/共129页六、回灌井点在软土中进行井点降水时，由于地下水位下降，使土层中黏性土含水量减少产生固结、压缩，土层中夹入的含水砂层浮托力减少而产生压密，致使地面产生不均匀沉降。为了减少地下水的流失和不均匀沉降对周围建筑物的影响，一般在降水区和原有建筑物之间的土层中设置一道抗渗帷幕，还可以采用补充地下水的方法来保持建筑物下的地下水水位，即在降水井点系统与需保护建筑物之间埋设一道回灌井点。第128页/共129页感谢您的观看。第129页/共129页