05排水降水.ppt

1.4土方工程排水与降水1.4.1水的危害1、地表水－雨水、生活用水1）积水，影响施工；2）冲刷边坡；3）渗入土体，造成土体失稳。,,2、地下水1）渗出地面，影响施工；2）引起土壁坍塌；3）造成土体失稳；4）引起流沙。5）引起管涌。,1.4.2地表排水－明排水法1、三字原则截、疏、抽,见动画集水井降水施工流程.wmv,2、优缺点优点设备简单，施工方便；缺点在细砂和粉砂土层，抽水时会带走细砂，引起流砂。适用范围粗粒土层，渗水量小的粘土层,3、明排水系统布置位置，尺寸，数量排水沟和集水井宜布置在拟建建筑基础边净距0.4m以外，排水沟边缘离开边坡坡脚不应小于0.3m；在基坑四角或毎隔20～40m应设一个集水井；排水沟底面应比挖土面低0.3～0.4m，集水井底面应比沟底面低0.5m以上。集水井的直径或宽度一般为0.6～0.8m，深度应随挖土的加深而加深。集水井壁可用竹、木等简易加固，当基坑挖到设计标高后，坑底应低于基底1～2m，并铺设碎石滤水层，以免在抽水时将泥砂抽出，以致造成基底土壤结构破坏。,1.4.3流砂1、定义土体地下水存在水位差，地下水从高处流向低处，当土质为粉细砂时，地下水渗流的动水作用使得低水位处土体形成流动状态，土体抗剪强度降低为零，这种现象称为流砂。,,2、流砂的产生流砂现象的形成有其内因和外因。内因取决于土壤的性质。当土的孔隙度大、含水量大、粘粒含量少、粉粒多、渗透系数小、排水性能差等均容易产生流砂现象。因此，流砂现象经常发生在细砂、粉砂和亚砂土中。,但会不会发生流砂现象，还应具备一定的外因条件，即地下水及其产生动水压力的大小。,动水压力Gd的计算公式为,,式中I----水力坡度Ih1-h2/L；h1-h2----水位差；L----地下水渗流长度；----水的重度。,由上图可知土颗粒受到动水压力Gd和浮土重度的作用。当地下水位较高，基坑内排水所造成的水位差较大时，动水压力也愈大；当Gd≤时，就会推动土壤失去稳定，形成流砂现象。；当Gd≥时，就会推动土壤失去稳定，形成流砂现象。,3、管涌,,当基坑底部为不透水层，其下为承压水层，而不透水层覆盖厚度不足，重量小于承压水顶托力时，基坑底部可能发生涌冒现象。,4、流砂的防治防治流砂总的原则是“治砂必治水”。,具体可以采取如下措施（1）枯水期施工。（2）抛大石块，抢速度施工。（3）设止水帷幕，如钢板桩、地下连续墙、旋喷桩等。（4）水中挖土。（5）人工降低地下水位。（6）冻结法,主要有三个途径，即减小或平衡动水压力、截住地下水流、改变动水压力的方向。,1.4.4井点降水1、基本概念1）定义基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量滤水管（井），利用抽水设备从中抽水，时地下水位降低。同时，在基坑开挖过程中不断抽水，时地下水位始终在基坑底部以下。这种方法称为井点降水。,2）优缺点优点克服流砂现象，稳定边坡；可适当改陡边坡，减少挖土方量降低地下水对支护结构的水平压力，防止坑底土的隆起；加快土的固结，提高地基土的承载能力；使基础工程能在较干燥的施工环境中进行施工；,缺点降水过程中，基坑附近的地基土壤会有一定的沉降，施工时要严加注意，防止地基沉降给周围建筑物带来不利影响。,2、轻型井点降水1）设备管路系统＋抽水系统管路系统滤管、井点管、弯联管、总管,2）轻型井点布置（1）布置依据基坑大小与深度，土质，地下水位高低与流向，降水深度等,见动画;井点降水原理.wmv,轻型井点降水系统构成,总管,井点管,弯连管,真空泵,（2）平面布置单排井点基坑宽度小于6m，降水深度不超过6m时，一般采用单排线状井点，布置在地下水的上游一侧，两端延伸长度以不小于槽宽为宜（如图）。,双排线状井点基坑宽度大于6m或基坑宽度虽不大于6m，但土质不良时。,,环形井点基坑面积较大。,,（3）高程布置考虑抽水设备的水头损失后，一般井点降水深度不超过6m。井点管的埋置深度H（如下页图）按下式计算H≥h1△hiL式中h1----井点管埋设面至基坑底面的距离（m）；△h----基坑底面至降低后的地下水位线的最小距离，一般取0.5～1.0m；i----水力坡度，根据实测双排和环状井点为1/10，单排井点为1/4～1/5；L----井点管至基坑中心的水平距离，单排井点为至基坑另一边的距离（m）。,此外，确定井点管埋深度时，还要考虑到井点管上口一般要比地面高0.2m。,当一级井点系统达不到降水深度要求时，可采用二级井点，即先挖去第一级井点所疏干的土，然后再在其底部装设第二级井点（如图）。,3）轻型井点计算（1）计算内容井点系统涌水量计算，井点管数量及井距的确定，抽水设备选用,（2）井点系统涌水量计算①水井分类,②无压完整井涌水量Q,式中Q----单井涌水量（m3/d）；K----渗透系数（m/d），应由实验测定；H----含水层厚度（m）；S----水井内水位降低值（m）；R----抽水影响半径（m），取r----水井半径（m）,单井涌水量,式中Q----井点系统涌水量（m3/d）；K----渗透系数（m/d），应由实验测定；H----含水层厚度（m）；S----（基坑内实际）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），当基坑长宽比不大于5时，取A----环形井点系统所包围的面积（m2）。,环状井点涌水量,②无压非完整井涌水量Q,注S--井点系统中心处处水位降低值；S’--井点管处水位降低值；l--滤管长度。,当算得的H0大于实际含水层厚度H时，仍取H值。,③承压完整井涌水量,式中Q----井点系统涌水量（m3/d）；K----渗透系数（m/d），应由实验测定；M----承压含水层厚度m；S----（基坑内实际）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），当基坑长宽比不大于5时，取A----环形井点系统所包围的面积（m2）。,（3）井点管数量与井距确定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,式中d----滤管直径（m）；l----滤管长度（m）；K----渗透系数（m/d）。,②最少井数井点管的最少根数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,③平均井距,式中L----总管长度（m）；n----井点管根数。,确定井点管间距时，还应注意以下几点a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。b在渗透系数小的土中井距宜小些，否则水位降落时间过长。c靠近河流处，井点宜适当加密。d井距应能与总管上的接头间距相配合，常取0.8/1.2/1.6/2.0根据实际采用的井点管间距，最后确定所需的井点管根数。,（4）抽水设备选择按总管长度选择抽水设备，主要有W5、W6型真空泵，总管长度分别不宜大于100m、120m。水泵按涌水量的大小选用，要求水泵的抽水能力应大于井点系统的涌水量（约增大10～20）。通常一套抽水设备配两台离心泵，即可轮换备用，又可在地下水量较大时同时使用。,4）轻型井点施工（见动画;井点降水原理.wmv）（1）施工流程挖井点沟槽－敷设集水总管－埋设井点管－用弯联管将井点管与总管连接－安装抽水设备,（2）井点管埋设井管的埋设一般采用水冲法，分为冲孔与埋管两个过程。成孔方式冲水管冲孔后沉入井点管；直接利用井点管水冲下沉套管式冲枪水冲法成孔；振动水冲法成孔（井点管的埋设）冲孔冲孔过程中孔洞必须保持垂直，孔径不应小于300mm，应上下一致。冲孔深度应比滤管底深0.5m以上。埋设井孔成型后，应立即拔出冲管，插入井点管。回填埋管后立即回填砂滤层，以防孔壁塌土；砂滤层的填灌质量是保证轻型井点顺利工作的关键，一般要选择干净的粗砂，以免堵塞滤管网眼；填灌要均匀，并填塞至滤管顶上1.0～1.5m。井点管与孔壁之间填砂滤料时，管口应有泥浆水冒出，或向管内灌水时，能很快下渗方为合格。,封口砂滤层填灌好后，距地面下的0.5～1.0m深度内，应用粘土封口，以防漏气影响抽水效果。试抽井点系统全部安装完毕后，需进行试抽，以检查有无漏气现象。使用一般应连续抽水（特别是开始阶段）；出水规律是“先大后小、先浑后清”；检查真空度；检查有无死井；观察地下水位。拆除拆除多层井点时应自底层开始逐层向上进行，在下层井点拆除期间，上部各层井点应继续抽水。,3、管井井点用于土的渗透系数较大（K20200m/d）、地下水充沛的土层中。,,管井井点的滤管,管井井点施工时，先用小型钻机钻孔或水冲成孔，插入井点管后，在管四周填入砂滤料，井内放入潜水泵。,管井的井点管,井的四周填入砂滤料,4、喷射井点当要求降水深度大于6m，土层渗透系数为0.150m/d时可采用，降水深度可达20m。,,,,渗透系数小于0.1m/d的淤泥层较厚的地区需采用电渗井点,5、电渗井点,6、井点降水对周围建筑物的影响及防治措施1）降水的危害当在弱透水层和压缩性大的粘土层中降水时，地下水流失会造成地下水位下降、地基自重应力增加、土层压缩和土粒随水流失甚至被掏空等现象，会产生较大的地面沉降。另外，由于土层的不均匀性和降水后地下水呈漏斗曲线，四周土层自重应力变化不一致导致不均匀沉降。,2）可采用的措施减缓降水速度，务使土粒带出；在降水区域和周围场地之间设置止水帷幕；回灌井点。,3）回灌井点是防止井点降水损害周围建筑物的一种经济、简便、有效的办法，它能将井点降水对周围建筑物的影响减少到最小程度。为确保安全和回灌效果，回灌井和降水井的距离不宜小于6m；回灌井宜进入稳定水面下1m，且位于渗透性较好的土层中，过滤器的长度应大于降水井过滤器的长度。,作业某高层住宅楼地下室平面尺寸15.4m*49m。地下室地板垫层的底面标高-3.90m，天然地面标高-0.50m。根据勘察报告，地面至-1.80m为杂填土，-1.80-9.6m为细砂层，-9.6m以下为粉质粘土，地下水位-1.40m。经试验测定，细砂层渗透系数K6.8m/d。边坡放坡采用10.5，为施工方便坑底开挖平面尺寸比设计平面尺寸每边放出1.0m。总管采用127mm直径，井点管长度选用6.0m，直径50mm，滤管长度1.0m，井点管露出地面0.2m。要求进行轻型井点布置，并计算井点管数量。,