輕型井點(diǎn)法排水施工技術(shù).docx

1、.輕型井點(diǎn)法排水施工技術(shù)當(dāng)水工建筑基礎(chǔ)深度低于地下水位時(shí) ,在開(kāi)挖基坑和澆筑混凝土過(guò)程中 ,必須不斷地利用排水實(shí)施排出基坑里的積水和滲水。 按排水方式通常分為明式排水和人工降低地下水兩種。而選擇排水系統(tǒng)方案時(shí) , 又必須根據(jù)工程的等級(jí)、規(guī)模、工期、基坑面積、地質(zhì)情況、基坑深度、水頭大小、滲水量等因素進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)坑底與地下水高差較大時(shí) , 地質(zhì)又屬細(xì)砂、粉細(xì)沙 ,在地下水的動(dòng)水壓力作用下 ,則易產(chǎn)生滑坡、坑底會(huì)出現(xiàn)隆起擾動(dòng)現(xiàn)象 ,給基坑開(kāi)挖帶來(lái)很大困難 ,則應(yīng)采取管井法或井點(diǎn)法進(jìn)行基坑排水。現(xiàn)將在流砂地區(qū)基坑開(kāi)挖應(yīng)用輕型井點(diǎn)排水施工技術(shù)作一簡(jiǎn)介。1 輕型井點(diǎn)排水的特點(diǎn)目前 ,在不同的土層中有不同

2、的“井點(diǎn)排水 方法 :電滲井點(diǎn)排水法用于粘性土層 ;噴射井點(diǎn)排水法與輕型井點(diǎn)排水法則用于沙土層 ,管井井點(diǎn)用于礫石層。這里所說(shuō)的輕型井點(diǎn)是指與電滲、噴射、管井等各種其他井點(diǎn)法相區(qū)別的一種井點(diǎn)型式。井點(diǎn)排水是利用布置在坑基周圍的井點(diǎn)抽水后 ,形成相互干涉的漏斗 ,而達(dá)到降低水位的目的。輕型井點(diǎn)排水與一般排水的主要區(qū)別在于以下三點(diǎn) :1.1 井管直徑比其他排水井管小,一般為 2 ，故又稱針式井點(diǎn)管。1.2 井的間距小 ,一般為 0.8m-1.60m。因此井的數(shù)量多。1.3 排水過(guò)程分為兩步 :首先通過(guò)真空泵將夾氣的地下水抽到集水罐中 ,然后再由水泵將集水罐中具有一定負(fù)壓的水排走。 這兩步實(shí)際是連貫

3、起來(lái)同時(shí)進(jìn)行的。 這里由于真空泵的特殊作用 ,因此掌握真空度大小對(duì)于水泵出水量及地下水位的下降值有很大的影響。 真空度過(guò)大過(guò)小 ,均使水泵排水量減少 ,地下水位降低值減少。根據(jù)某工地的資料在海拔 1000-1l00m 地區(qū) ,最適宜的真空度為 500mm 汞柱 ,相當(dāng)于 6.75m 水柱高。輕型井點(diǎn)排水適用于滲透系數(shù)為0.1-80m/d 的流沙地區(qū) ,包括粉砂、細(xì)砂、中砂、粗砂地區(qū)的排水 ,降低水位的深度 3-12m, 據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 :水位降深為 3-6m 時(shí)采用一級(jí).w.(單層 )井點(diǎn)排水 ,水位降深為 6-9m 時(shí)采用二級(jí) (雙層 )井點(diǎn)排水 ,水位降深為 9-12m 時(shí)采用三級(jí) (三層

4、 )井點(diǎn)排水。其井點(diǎn)排水法如圖所示。井上排水示意圖2 輕型井點(diǎn)排水的水文地質(zhì)調(diào)查在井點(diǎn)排水的地段 ,必須事先進(jìn)行水文地質(zhì)調(diào)查確定建筑段地層結(jié)構(gòu)巖性以及了解含水層的性質(zhì)、水位、水壓大小、四周補(bǔ)給來(lái)源及水量?？睖y(cè)深度應(yīng)低于基坑下一定深度。試驗(yàn)工作應(yīng)取得透水性、顆粒成份、孔隙度、容重、天然含水量資料,根據(jù)上述資料計(jì)算排水量,并設(shè)計(jì)排水系統(tǒng) ,確定井點(diǎn)間距、排水級(jí)別、設(shè)備各部尺寸型號(hào)。基坑涌水量 Q(m3/h), 基坑面積 F(m2 ）,水位降深 S(m) 和滲透系數(shù)K(m/d) 之間近似有下式關(guān)系 :Q=0.004F SK根據(jù) Q值可選擇水泵型號(hào) (水泵排水量應(yīng)比 Q 大 )在各種流砂層中井點(diǎn)間距參

5、考表 1表 l流砂層中井點(diǎn)間距參考表3 輕型井點(diǎn)排水設(shè)備包括井點(diǎn)管、 總管、聯(lián)結(jié)膠管、真空罐、真空泵 (配電動(dòng)機(jī) )、水泵 (配電動(dòng)機(jī) )。3.1 井點(diǎn)管 :直徑在流砂地層中均以 2 較合適 ,長(zhǎng)度 7m, 其中花管段 (濾水段 )長(zhǎng) 1.5m, 管壁穿孔 ,孔隙率 25%, 外焊6 縱筋 6 根,再纏各種濾層如棕皮、玻璃絲布、尼龍絲布或銅絲布等 ,其外再繞一層 18 號(hào)鉛絲 ,隙距 1mm 做保護(hù)層 ,底部以木塞堵死。.w.3.2 總管 :用以收集各井點(diǎn)管之來(lái)水 ,并將其輸送到真空罐中?？偣苤睆皆诹魃暗貙又幸?6-8 較合適 ,每節(jié)長(zhǎng)度 3-4m, 總管上按一定間距 (井距 )焊支管 (2)

6、, 總管兩端焊接法蘭盤(pán)用以互相連接 ,在與真空罐相連的一段法蘭盤(pán)螺孔應(yīng)做成長(zhǎng)圓形 ,以利連接。3.3聯(lián)結(jié)膠管 :用于聯(lián)結(jié)井點(diǎn)管與總管上的支管,直徑 2( 徑)每節(jié)長(zhǎng)1.05m, 應(yīng)用埋鋼絲的耐壓膠管 ,用于聯(lián)結(jié)總管用的彎管 ,宜用 6-8 的埋鋼絲膠管 ,以法蘭盤(pán)與總管相連。 管路系統(tǒng)中的水頭損失直接影響凈吸程 :H 吸= 二H 凈吸 +V 2/2g+H 吸損式中 : V 水泵進(jìn)口流速 (m/s) ；F重力加速度 (m/s2) ；H吸損 一吸水管水頭損失(m) 。當(dāng)真空度為 500mm 時(shí)H 吸等于 6.75m,H 吸損 越大 ,則H 凈吸 越小?？偣軗p失具有決定意義 ,管徑小 ,流速 V 加

7、大 ,慣性損失也將加大。 此外總管也不能過(guò)長(zhǎng) ,太長(zhǎng)的 H 吸損 也加大 ,根據(jù)流量大小 ,一臺(tái)真空泵可擔(dān)負(fù) 80-150m 總管長(zhǎng)的抽吸真空 ,相當(dāng)于 300-600m2 基坑的圍。3.4 真空罐 :用以收集總管輸入的夾氣地下水 ,其頂端與真空泵聯(lián)接 ,將氣體排出 ,下端與水泵聯(lián)接用于排水 ,真空泵體積應(yīng)在 1.5m3 以上 ,以便有一定量的水氣調(diào)節(jié)余地 ,其直徑 1.2m, 高度 1.6m, 用4mm 鋼板焊接而成。側(cè)面裝玻璃管水位計(jì) ,用其觀測(cè)罐中水位。3.5水泵 :在流砂地層中選 6 離心泵 ,自吸式泵或往復(fù)式活塞泵均可滿足排水要求。水泵與電動(dòng)機(jī)要求用聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)。3.6真空泵 :采用水

8、環(huán)式真空泵最合適,國(guó)產(chǎn) PMK-2 型排氣量6-252m3/h,配10KW 電動(dòng)機(jī) ,PMK-3 排氣量 60-690m3/h,配28KW 電動(dòng)機(jī)。兩種真空泵的最大真空度為685mm 汞柱,一臺(tái) PMK-2 型真空泵可擔(dān)負(fù) 80-160m長(zhǎng)總管抽吸任務(wù) ,水環(huán)真空泵在運(yùn)轉(zhuǎn)前應(yīng)該注一定量清水 ,以便產(chǎn)生水封。真空泵由泵殼 (鑄鐵 )、泵軸、葉片、軸承等部分組成 ,泵體上有四個(gè)孔管與外界相通 ,這四個(gè)孔管分別為吸氣管、 排氣管、水環(huán)孔及放水孔。其中吸氣孔管與真空罐頂排氣管相連 ,排氣孔管與大氣相通 ,水環(huán)孔與水泵排氣孔相通 ,放水孔一般不開(kāi) ,當(dāng)需要將真空泵中的水倒出時(shí)使用。真空泵的葉片為 5mm

9、 厚的鋼板片 ,輻向鑲焊在軸上 ,由于焊接不牢 ,.w.容易松動(dòng) ,損壞泵體 ,因此使用時(shí)防止用力敲擊泵軸 ,以免使葉片脫落。4 輕型井點(diǎn)管的沖設(shè)及管路安裝形式及安裝高程井點(diǎn)管的沖設(shè)用沖槍沖孔后安放 ,亦可與沖槍同時(shí)下人 ,井管周圍 ,可不填反濾。下人后管口應(yīng)與總管上的支管口水平 ,50 根井管在 10h 可沖設(shè)完畢。沖設(shè)井點(diǎn)前 ,應(yīng)先裝總管 ,總管沿抽水水流方向應(yīng)有 0.25-0.5% 的上仰坡度 ,集水總管的接頭用法蘭盤(pán)聯(lián)結(jié)時(shí)應(yīng)墊橡皮墊防止漏氣。 總管裝好后 ,即在其支管口相應(yīng)部位沖設(shè)井點(diǎn) ,井管與支管相距 60cm, 各井點(diǎn)應(yīng)沖成一條直線 ,管口等高 ,以便安裝膠管。 井點(diǎn)管 (總管 )

10、布置形式根據(jù)基坑形狀及施工條件有下列三種 :1.線形 ,2. 環(huán)形 ,3.U 形?；訉挾?3-4m 寬的溝用線形單排 ,4-6m 寬用雙排線形 ,寬度較大的基坑泵用環(huán)形 (矩形、梯形、圓形 )布置 ,受到前段已修好建筑物聯(lián)結(jié)段的限制時(shí) ,采用開(kāi)口的環(huán)形即 U 形。開(kāi)口處應(yīng)向已有建筑物中套進(jìn)一部分 ,當(dāng)開(kāi)口邊長(zhǎng)之半量 R時(shí)(影響半徑 ),U型布置是允許的。 U形布置時(shí) , 抽水機(jī)組應(yīng)擺在總管中間 , 使總管對(duì)流沙地區(qū) R值在 60-l00m 之間。布置井點(diǎn)時(shí) ,應(yīng)盡量縮小井點(diǎn)包圍面積 ,以增加降深度。總管在環(huán)形和 U 形布置時(shí) ,必須使各個(gè)邊的總管擺在同一平面 ,降低成層土中的地下水位時(shí) ,應(yīng)

11、盡可能將濾水管段埋設(shè)在透水性較好的土層中。 在沖設(shè)井點(diǎn)同時(shí) ,應(yīng)在各部位同時(shí)沖設(shè)水位觀測(cè)井。如要求增加降水深度 ,可考慮布置雙層 (二級(jí) )或三層 (三級(jí) )井點(diǎn)。井點(diǎn)拔出時(shí) ,需用長(zhǎng)棍撬起。沖設(shè)井點(diǎn)用沖槍 ,長(zhǎng)7.5m, 直徑 1.5, 無(wú)縫鋼管 ,沖頭長(zhǎng) 23cm, 沖嘴 1,焊接頂部帶倒刺彎頭與高壓膠管聯(lián)結(jié)。沖設(shè)時(shí)立人字架或三角架。安裝抽水機(jī)組的高程 :應(yīng)盡量降低安裝高程 ,建議裝在原始地下水位以上 30-50cm, 以增加吸程 ,防止停機(jī)時(shí)水淹。井管的花管部分在抽水過(guò)程中應(yīng)始終位于最低水面以下 ,以防漏氣。5 井點(diǎn)排水設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)程序安裝完畢后 ,經(jīng)檢查無(wú)誤即可開(kāi)機(jī)抽水。開(kāi)機(jī)順序是先打開(kāi)排

12、氣閥 , 接著開(kāi)真空泵 ,待真空罐水位計(jì)中水位上升到中間時(shí)再開(kāi)水泵 ,水泵運(yùn)轉(zhuǎn)前可不預(yù)先灌注水 ,將進(jìn)水閘閥打開(kāi)即可。 真空泵在運(yùn)轉(zhuǎn)前應(yīng)在進(jìn)水口灌注清水 ,以便在水泵無(wú)水時(shí)產(chǎn)生水封。停機(jī)時(shí) ,先關(guān)真空泵接著關(guān)水泵及閘閥。倒機(jī)時(shí) ,先關(guān) 1 號(hào)機(jī)組中的排氣閥門(mén) ,打開(kāi) 2 號(hào)機(jī)排氣閥 ,開(kāi)2 號(hào)機(jī)真空泵 ,關(guān)1 號(hào)機(jī)真空泵 ,開(kāi)2 號(hào)機(jī)水.w.泵及進(jìn)水閘閥 ,關(guān)1 號(hào)機(jī)水泵及進(jìn)水閘閥。6 真空度與排水量的調(diào)正在抽水過(guò)程中 ,罐真空度始終穩(wěn)定在一個(gè)數(shù)值上 ,如真空度小則開(kāi)大排氣閥 ,仍不能達(dá)到預(yù)計(jì)適宜真空度值時(shí) ,說(shuō)明管路系統(tǒng)漏氣 ,查出并用軟皂涂抹堵塞。如果真空值過(guò)大產(chǎn)生倒吸時(shí) ,可關(guān)小排氣閥門(mén)

13、 ,直到預(yù)計(jì)適宜真空度。真空度是由裝在罐頂?shù)恼婵毡碜x出 ,在未抽真空前 ,指針在“ 0 值,抽真空后指針逐步上升到預(yù)定值 (汞柱 mm 數(shù) )。當(dāng)真空度調(diào)到適當(dāng)值時(shí) ,觀察真空罐水位計(jì) ,并調(diào)正水泵進(jìn)入閘閥 ,控制流量 ,應(yīng)使水位計(jì)中水位始終保持在玻璃管中間部位。當(dāng)水位上升時(shí)開(kāi)大水泵閘閥 ,水位下降時(shí)關(guān)小水泵閘閥。 開(kāi)機(jī)后即在地下水位觀測(cè)管中測(cè)量地下水水位 ,當(dāng)管中水位降到設(shè)外坑底高程以下時(shí) ,即可開(kāi)挖 ,邊坡直立在淺基中也是可以的。開(kāi)機(jī)后不能中途停車 ,遇故障應(yīng)倒機(jī) ,并即刻檢查。7 實(shí)例某排水涵洞工程為雙排鋼筋混凝土箱形 3.5 1.9( 寬高)m, 洞身長(zhǎng) 79m, 底板基礎(chǔ)凈寬 8.3

14、m 。全部工程都在地下水位以下 ,地基為粉細(xì)砂 , 滲透系數(shù) 20m/ 晝夜?；痈浇幱诠喔惹B透水包圍之中 ,施工時(shí)先采取明挖施工 ,發(fā)生大量涌砂垮坡 ,無(wú)法施工 ;如采用管井法排水 ,井水很快被抽干 ,水泵經(jīng)常中斷運(yùn)行 ,既不經(jīng)濟(jì) ,效果又差。后采用一級(jí)輕型淺井點(diǎn)排水后 ,成功地完成基坑開(kāi)挖和混凝土澆筑。但因基坑總長(zhǎng)達(dá) 100 余米 ,一套井點(diǎn)設(shè)備不可能一伏包圍完 ,所以采用分段施工法施工 ,每分段長(zhǎng) 20m 左右 ,基坑寬 16-17m, 接近方形 ,井點(diǎn)布置成環(huán)形或 U 形。施工設(shè)備 :PMK-2 型真空泵 2 臺(tái) ,6B-18 型水泵 2臺(tái) ,自制真空罐一個(gè)(直徑 1.2m, 高1

15、.6m, 用4mm 鋼板焊成 )。該工程海拔高 1000-1l00m, 真空高度 500mm 汞柱 ,相當(dāng)于水柱高 6.75m 。總管直徑 6 時(shí),每節(jié)長(zhǎng)3.5m,共 24 節(jié) ,每節(jié)總管上焊三根支管 ,支管間距 (即井距 )為 1.2m 。每節(jié)總管兩端焊裝法蘭盤(pán) ,互相聯(lián)結(jié)時(shí)墊以橡皮塾圈防止漏氣。 聯(lián)接膠管 2 。井管直徑 2.5, 每根長(zhǎng) 7m, 花管 1.5m, 花管繞雙層 90 目銅絲布 ,共計(jì) 68 根,井管外圍未填反濾料 ,濾水情況良好。施工過(guò)程中,保持集水箱真空度為 60-80kPa, 相當(dāng)于吸水高度 6-8m, 扣除各種損失 ,地下水下降深度為 4-5m, 可以滿足該工程的施工

16、要求。后檢查 ,總管、真空罐及井管中均未發(fā)現(xiàn)淤砂現(xiàn)象。井點(diǎn)管采用沖樁法施工。沖樁設(shè)備為4BA-8 型.w.離心泵一臺(tái) ,配套 28KW 電動(dòng)機(jī) ,耐壓膠管 2, 長(zhǎng)數(shù)10m, 沖槍結(jié)構(gòu)如前所述。沖一根 7m 深的井管需 5-10min。總管布置時(shí)應(yīng)嚴(yán)格測(cè)設(shè),使各邊的總管擺在同一個(gè)平面,并使整個(gè)平面向集水罐0.25-0.5% 的上仰坡度 ,支膠管應(yīng)平支 ,不使下垂而產(chǎn)生憋氣現(xiàn)象。水泵等排水設(shè)備安裝在原始地下水位以下 30cm, 避免太高或太低。 施工中由于條件所限 , 水泵、真空泵、電動(dòng)機(jī)均為皮帶傳動(dòng) ,皮帶長(zhǎng)時(shí)間工作易斷 ,應(yīng).改用聯(lián)軸器。按上述施工方法實(shí)施 ,達(dá)到了預(yù)期效果 ,保證工程的順利施工。8 施工中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題8.1真空泵的吸水高度 (H 真 )與不同地區(qū)海拔高度有關(guān),應(yīng)符合下列關(guān)系 :H 真=H 真-10+H 地式中 :H地 不同海拔的大氣壓力水頭 (m),10 為當(dāng)水泵地點(diǎn)海拔為零時(shí)的大氣壓水頭為 10.33 時(shí)選用的近似值。H真 是水泵最大吸水高度(出廠性能表上查 )。H真為不同海拔的允許真空吸水高度。 選用真空泵時(shí)應(yīng)進(jìn)行必要驗(yàn)算。如水泵安裝高程過(guò)高 ,水泵吸不上水 ,或發(fā)生噪音、振動(dòng)、效率降低等現(xiàn)象。同時(shí)要考慮工地施工水泵的備用量。8.2當(dāng)要求地下水位降低的深度超過(guò)6 8m 時(shí),分層控制超過(guò)三層時(shí) ,基坑管