基坑排水與降水工程施工技術(shù)培訓(xùn)講義PPT(圖文并茂)
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基坑排水與降水,內(nèi)容提要,,,,,基坑排水與降水的危害,基礎(chǔ)施工中受地表水和地下水的影響,流砂及其防治,井點(diǎn)降水法,1,2,3,4,,輕型井點(diǎn)的施工,5,降水對(duì)周圍地面的影響及預(yù)防措施,6,1、基坑排水與降水的危害,1、基坑排水與降水的危害,2、基礎(chǔ)施工中受哪些水影響,基礎(chǔ)施工 中受哪些水 影響?,,,地表水,地下水,2、基礎(chǔ)施工中受哪些水影響——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)常采用在基坑周圍設(shè)置排水溝、截水溝或筑土堤等辦法,并盡量利用原有的排水系統(tǒng),或?qū)⑴R時(shí)性排水設(shè)施與永久性設(shè)施相結(jié)合使用。,2、基礎(chǔ)施工中受哪些水影響——集水井排水或降水,2.2 集水井排水或降水 集水井法是在基坑開挖過(guò)程中,沿坑底的周圍或中央開挖排水溝,并在基坑邊角處設(shè)置集水井。將水匯入集水井內(nèi),用水泵抽走。這種方法可用于基坑排水,也可用于降水。,2.2 集水井排水或降水——集水井降水法,集水井降水法 1-排水溝; 2-集水井; 3-離心式水泵; 4-基礎(chǔ)邊線; 5-原地下水位線; 6-降低后地下水位線,2.2 集水井排水或降水——排水溝、集水井設(shè)置,① 排水溝的設(shè)置 排水溝底寬應(yīng)不少于0.2~0.3m,溝底設(shè)有0.2%~0.5%的縱坡, 在開挖階段,排水溝深度應(yīng)始終保持比挖土面低0.4~0.5m。 ② 集水井的設(shè)置 間距:應(yīng)根據(jù)水量大小、基坑平面形狀及水泵能力確定,一般為20~40m;井深:集水井在基坑開挖過(guò)程比開挖面低0.7~1.0m,開挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后比坑底低1~2m。,2.2 集水井排水或降水——水泵性能與選用,離心泵:泵體是由泵殼、泵軸及葉輪等主要部件組成,其管路系統(tǒng)包括濾網(wǎng)與底閥、吸水管及出水管等。,2.2 集水井排水或降水——集水井排水特點(diǎn),(1) 設(shè)備簡(jiǎn)單、排水方便,費(fèi)用較低。 (2) 適于粗粒土層和滲流量小的黏土層。 (3) 細(xì)砂或粉砂土層易發(fā)生塌方或流砂。 (4) 地下水位較高的黏土層易發(fā)生坑底隆起。 (5) 適于降水深的較淺的情況,一般不超過(guò) 5m。,3、流砂及其防治——流沙發(fā)生的原因,動(dòng)水壓力是流砂發(fā)生的重要條件。流動(dòng)中的地下水對(duì)土顆粒產(chǎn)生的壓力稱為動(dòng)水壓力,其性質(zhì)通過(guò)圖所示的試驗(yàn)說(shuō)明。,3、流砂及其防治——流沙發(fā)生的原因,,由上式可知,動(dòng)水壓GD與水力坡度I成正比,水位差越大,動(dòng)水壓力越大,而滲透路程越長(zhǎng),動(dòng)水壓力越小。,3、流砂及其防治——流沙發(fā)生的原因,產(chǎn)生流砂現(xiàn)象主要是由于地下水的水力坡度大,即動(dòng)水壓力大,而且動(dòng)水壓力的方向(與水流方向一致)與土的重力方向相反,不僅受水的浮力,而且受動(dòng)水壓力的作用,有向上舉的趨勢(shì),當(dāng)動(dòng)水壓力等于或大于土的浸水密度時(shí),土顆粒處于懸浮狀態(tài),并隨地下水一起流入基坑,即發(fā)生流砂現(xiàn)象。,3、流砂及其防治——流沙發(fā)生的原因,流砂防治的主要途徑是減小或平衡動(dòng)水壓力或改變其方向。具體措施為: 1、搶挖法 2、水下挖土法 3、打鋼板樁或作地下連續(xù)墻法 4、在枯水季節(jié)開挖 5、井點(diǎn)降水法,4、井點(diǎn)降水法,井點(diǎn)降水法:就是在基坑開挖前,預(yù)先在基坑四周埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管(井),利用抽水設(shè)備從中抽水,使地下水位降落到坑底標(biāo)高以下,并保持至回填完成或地下結(jié)構(gòu)有足夠的抗浮能力為止。常用方法有:輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、管井井點(diǎn)、深井井點(diǎn)和電滲井點(diǎn)等,4.1輕型井點(diǎn)——輕型井點(diǎn)設(shè)備,1、輕型井點(diǎn)設(shè)備輕型井點(diǎn)設(shè)備是由管路系統(tǒng)和抽水設(shè)備組成。管路系統(tǒng)包括:井點(diǎn)管(由井管和濾管連接而成)、彎聯(lián)管及總管等。,4.1輕型井點(diǎn)——輕型井點(diǎn)設(shè)備,4.1輕型井點(diǎn)——輕型井點(diǎn)設(shè)備,濾管構(gòu)造 1-鋼管; 2-管壁上的小孔; 3-纏繞的塑料管; 4-細(xì)濾網(wǎng); 5-粗濾網(wǎng); 6-粗鐵絲保護(hù)網(wǎng); 7-井管; 8-鑄鐵頭,4.1輕型井點(diǎn)——輕型井點(diǎn)設(shè)備,真空泵輕型井點(diǎn)設(shè)備工作原理簡(jiǎn)圖 l-濾管;2-井管;3-彎管; 4-閥門;5-集水總管; 6-閘門:7-濾網(wǎng),8-過(guò)濾室, 9-淘砂孔;10-水氣分離器; 11-浮筒;12-閥門: 13-真空計(jì);14-進(jìn)水管; 15-真空計(jì);16-副水氣分離器; 17-擋水板;18-放水口; 19-真空泵;20-電動(dòng)機(jī); 2l-冷卻水管;22-冷卻水箱; 23-循環(huán)水泵;24-離心水泵,4、井點(diǎn)降水法——輕型井點(diǎn),射流泵抽水設(shè)備工作簡(jiǎn)圖(a)工作簡(jiǎn)圖; (b)射流器構(gòu)造 1一水泵;2一射流器; 3一進(jìn)水管;4一總管; 5一井點(diǎn)管;6一循環(huán)水箱; 7—隔板;8一泄水口; 9一真空表;10一壓力表;11一噴嘴:12一噴管; 13一接水管,4.2 輕型井點(diǎn)布置——輕型井點(diǎn)布置,輕 型 井 點(diǎn) 布 置,,平面布置,高程布置,,單排井點(diǎn)布置,環(huán)形井點(diǎn)布置,4.2 輕型井點(diǎn)布置——平面布置,單排井點(diǎn)布置簡(jiǎn)圖 (a)平面布置;(b)高程布置 1一總管;2-井點(diǎn)管;3一抽水設(shè)備,4.2 輕型井點(diǎn)布置——輕型井點(diǎn)布置,環(huán)形井點(diǎn)布置簡(jiǎn)圖 (a)平面布置;(b)高程布置 1一總管;2-井點(diǎn)管;3一抽水設(shè)備,4.2 輕型井點(diǎn)布置——高程布置,井管的埋置深度 ,可按下式計(jì)算:,,其中:,—總管平臺(tái)面至基坑底面的距離(m);—基坑中心線底面至降低后的地下水位線的距離,一般取0.5~1.0m;—水力坡度,根據(jù)實(shí)測(cè):環(huán)形井點(diǎn)為1/10,單排線狀井點(diǎn)為1/4;—基坑中心到井點(diǎn)的距離。,4.2 輕型井點(diǎn)布置——高程布置,二級(jí)輕型井點(diǎn) 1-第一層井點(diǎn)管; 2-第二層井點(diǎn)管,4.3 輕型井點(diǎn)計(jì)算——地下含水構(gòu)造的種類,地下含水構(gòu)造的種類,4.3 輕型井點(diǎn)計(jì)算——地下含水構(gòu)造的種類,因此自然界的巖石可分為透水層和不透水層:,巖石中有 一定的孔隙,地下水能再巖石 中賦存與運(yùn)動(dòng),巖石孔隙度越大,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,,,,,透水層與不透水層,4.3 輕型井點(diǎn)計(jì)算——地下含水構(gòu)造的種類,透水層——能夠透過(guò)地下水的巖層。主要有:砂巖層、砂礫巖層以及裂隙、洞穴發(fā)育的其它巖石。其中儲(chǔ)滿地下水的部分稱為含水層。,不透水層——不能透過(guò)地下水的巖層。主要有:粘土、頁(yè)巖、巖漿巖、變質(zhì)巖等。不透水層對(duì)地下水的運(yùn)動(dòng)起著阻隔作用,又稱為隔水層。,兩者之間過(guò)渡類型稱為半(弱)透水層。如泥巖、亞粘土、黃土等。,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——水井分類,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——水井分類,水井的分類: (a)無(wú)壓完整井; (b)無(wú)壓非完整井 (c)承壓完整井 (d)承壓非完整井,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——涌水量計(jì)算,(1) 無(wú)壓完整涌水量,井點(diǎn)涌水量計(jì)算簡(jiǎn)圖,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——涌水量計(jì)算,(2)無(wú)承壓完整井,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——涌水量計(jì)算,利用杜比公式:,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——涌水量計(jì)算,積分常數(shù)由邊界條件確定:,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——涌水量計(jì)算,完全普通井的浸潤(rùn)線方程,R稱為井的影響半徑,R以外的地下水將不受該井的影響。,當(dāng)r=R時(shí),z=H,,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——涌水量計(jì)算,式中: K——滲透系數(shù)(m/d),應(yīng)由實(shí)驗(yàn)測(cè)定; H——含水層厚度(m); S——水位降低值(m); R——抽水影響半徑(m),?。?x0——環(huán)形井點(diǎn)的假想半徑(m):F——基坑周圍井點(diǎn)管所包圍的面積(m2)。,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——涌水量計(jì)算,(3) 無(wú)壓非完整井涌水量,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——涌水量計(jì)算,有效深度H0值,注:表中S’ 為井管內(nèi)水位降低深度;l為濾管長(zhǎng)度。,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——涌水量計(jì)算,(4) 承壓完整井涌水量承壓完整井環(huán)形井點(diǎn)涌水量計(jì)算公式為:,式中:,M——承壓含水層厚度(m)K、R、x0、S——與公式前述公式相同,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——涌水量計(jì)算,承壓完整井涌水量計(jì)算示意圖,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——確定井點(diǎn)管數(shù)量與井距,確定井點(diǎn)管數(shù)量與井距,,(1) 單井最大出水量,(2) 最少井?dāng)?shù),(3) 最大井距,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——確定井點(diǎn)管數(shù)量與井距,單井最大出水量單井的最大出水量q,主要取決于土的滲透系數(shù)、濾管的構(gòu)造與尺寸,按下式確定:,式中: d—濾管直徑(m); l—濾管長(zhǎng)度(m); K—滲透系數(shù)(m/d)。,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——涌水量計(jì)算,(2) 最少井?dāng)?shù)井點(diǎn)管的最少根數(shù)nmin ,按下式計(jì)算:式中 1.1——備用系數(shù),考慮井點(diǎn)管堵塞等因素。其它符號(hào)同前。,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——涌水量計(jì)算,(3) 最大井距m,式中: L——總管長(zhǎng)度(m);,4.4 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型——涌水量計(jì)算,確定井點(diǎn)管間距時(shí),還應(yīng)注意以下幾點(diǎn):(1) 井距過(guò)小時(shí),彼此干擾大,影響出水量,因此井距必須大于15倍管徑。 (2)在滲透系數(shù)小的土中井距宜小些,否則水位降落時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。 (3)靠近河流處,井點(diǎn)宜適當(dāng)加密。 (4)井距應(yīng)能與總管上的接頭間距相配合。根據(jù)實(shí)際采用的井點(diǎn)管間距,最后確定所需的井點(diǎn)管根數(shù)。,5、 輕型井點(diǎn)的施工,埋設(shè)井點(diǎn)的程序是 :,放線定位,,打井孔,,埋設(shè)井點(diǎn)管,,安裝總管,,用彎聯(lián)管講井點(diǎn)管與總管接通,,安裝抽水設(shè)備,5、 輕型井點(diǎn)的施工,井點(diǎn)管的埋設(shè) (a) 沖孔; (b)埋管 1一沖管; 2一沖嘴; 3一膠皮管; 4一高壓水泵; 5一壓力表; 6一起重吊鉤; 7一井點(diǎn)管; 8一濾管; 9一填砂; 10一粘土封口,5、 輕型井點(diǎn)的施工,輕 型 井 點(diǎn) 施 工,,1、噴射井點(diǎn),2、管井井點(diǎn),3、深井井點(diǎn),4、電滲井點(diǎn),5.1 噴射井點(diǎn),當(dāng)基坑開挖較深,降水深度要求較 大時(shí),可采用噴射井點(diǎn)降水。其降水深度 可達(dá)8~20 m,可用于滲透系數(shù)為0.1~ 50 m/d的砂土、淤泥質(zhì)土層。,5.1 噴射井點(diǎn),噴射井點(diǎn)施工順序:,安裝水泵設(shè)備及 泵的進(jìn)出水管,鋪設(shè)進(jìn)水總管 和回水總管,沉設(shè)井點(diǎn)管 (包括灌填砂濾料),接通進(jìn)水總管后及時(shí) 進(jìn)行單根試抽、檢驗(yàn),,,,,接通回水總管, 全面試抽,全部井點(diǎn)管沉完畢,,,檢查整 個(gè)降水 系統(tǒng)的 運(yùn)轉(zhuǎn)狀 況及降水效果。,5.1 噴射井點(diǎn),噴射井點(diǎn)設(shè)備及平面布置簡(jiǎn)圖,(a)噴射井點(diǎn)設(shè)備簡(jiǎn)圖;(b)噴射揚(yáng)水器原理圖;(c)噴射井點(diǎn)平面布置,5.1 噴射井點(diǎn),1-噴射井管;2-濾管;3-進(jìn)水總管; 4-排水總管;5一高壓水泵;6-集水池; 7-水泵;8-內(nèi)管;9-外管;10-噴嘴; 11混合室;12-擴(kuò)散管;13-壓力表,5.2 管井井點(diǎn),管井井點(diǎn):就是沿基坑每隔一定距離設(shè)置一個(gè)管井,每個(gè)管井單獨(dú)用一臺(tái)水泵不斷抽水來(lái)降低地下水位。在土的滲透系數(shù)大(20~200m/d)的土層中,宜采用管井井點(diǎn)。,管井井點(diǎn)設(shè)備:主要是由管井、吸水管及水泵組成,5.2 管井井點(diǎn),管井井點(diǎn) 1一沉砂管; 2一鋼筋焊接骨架; 3-濾網(wǎng);4-管身; 5-吸水管; 6-離心泵; 7—小礫石過(guò)濾層; 8-粘土封口; 9-混凝土實(shí)管; 10-無(wú)砂混凝土管;11—潛水泵; 12一出水管,5.3 深井井點(diǎn),當(dāng)要求井內(nèi)降水深度超過(guò)15m時(shí),可在管井中使用深井泵抽水。這種井點(diǎn)稱為深井井點(diǎn)(或深管井井點(diǎn))。深井井點(diǎn)一般可降低水位30~40m,有的甚至可達(dá)百米以上。,深井潛水泵有兩種類型:,一種是深井潛水泵,另一種是電動(dòng)機(jī)安裝在地面上,通過(guò)傳動(dòng)軸帶動(dòng) 多級(jí)葉輪工作而排水。,,5.4 電滲井點(diǎn),電滲井點(diǎn):是在輕型或噴射井點(diǎn)中增設(shè)電極而形成, 主要用于滲透系數(shù)小于0.1m/d的土層。,電滲井點(diǎn) 1一井點(diǎn)管; 2一電極; 3-直流電源,6、降水對(duì)周圍地面的影響及預(yù)防措施,6、降水對(duì)周圍地面的影響及預(yù)防措施,6、降水對(duì)周圍地面的影響及預(yù)防措施,6、降水對(duì)周圍地面的影響及預(yù)防措施,6、降水對(duì)周圍地面的影響及預(yù)防措施,,6、降水對(duì)周圍地面的影響及預(yù)防措施,降低地下水位時(shí),由于土顆粒流失或土體壓縮固結(jié),易引起周周地面沉降。由于土層的不均勻性和形成的水位呈漏斗狀,地面沉降多為不均勻沉降,可能導(dǎo)致周圍的建筑物傾斜、下沉、道路開裂或管線斷裂。,地下水位降低植物根系無(wú)法接觸到潮濕層,使城市走向荒漠化。北京的地下水位埋深已從1950年的3~4米到現(xiàn)在的25米以下,有心人注意到,北京著名的五棵松早已不復(fù)存在。在有可能的情況下,盡量采用連續(xù)墻、護(hù)坡樁+樁間旋噴樁、水泥土樁+型鋼、冰凍止水等帷幕隔水方法,隔斷地下水進(jìn)入施工區(qū)域。進(jìn)行井點(diǎn)降水時(shí),必須采取相應(yīng)措施,以防造成危害,如:回灌井點(diǎn)法 、設(shè)置止水帷幕法、減緩降水速度法。,6.1 回灌井點(diǎn)法,在建筑物沿基坑一邊,采用回灌井,使建筑物保持原有地下水位(地下水位降低,土層壓縮下降),(a)降水與回灌井點(diǎn),(b)加阻水支護(hù)結(jié)構(gòu)的回灌井點(diǎn),6.1 回灌井點(diǎn)法,1-原有建筑物;2-開挖基坑; 3-降水井點(diǎn);4-回灌井點(diǎn); 5-原有地下水位線; 6-降灌井點(diǎn)間水位線; 7-降水后的水位線; 8-不回灌時(shí)的水位線; 9-基坑底,6.1 回灌井點(diǎn)法,6.2 設(shè)置止水帷幕法——常用止水帷幕施工方法,常用 止水 帷幕 法,,(1) 高壓噴射注漿法——成幕質(zhì)量好,適用土層 廣,但成本高;,(2) 深層攪拌法——成本低,只適用軟粘土地基 ;,(3) 壓力灌漿法——適用土層較廣,施工方便,但注漿可控性差,形成完整帷幕較難;,(4) 凍結(jié)法——成幕質(zhì)量好,適用土層廣。,6.2 設(shè)置止水帷幕法——減緩降水速度,勿使土粒帶出,減緩降水速度,勿使土粒帶出 (1) 利用降水曲線使其平緩,使鄰近建筑物均勻沉降辦法:將井點(diǎn)加長(zhǎng),減緩降水速度 (2) 根據(jù)土粒,改換濾網(wǎng) (3) 提高施工質(zhì)量,確保砂濾層厚度,濾網(wǎng)外填砂其 直徑不小于200mm (4)井點(diǎn)上部1~1.5m深度用粘土封口。,感謝聆聽!,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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