施工排水ppt課件

1、第二章 施工排水 第一節(jié) 概述 施工排水包括排除地下自在水、地表水和雨水。在開挖基坑或溝槽時，土壤的含水層常被切斷，地下水將會不斷地涌入坑內。雨季施工時，地面水也會流入基坑內。為了保證施工的正常進展，防止邊坡坍塌和地基承載力下降，必需做好基坑降水任務。 地下含水層內的水分有水氣、結合水和自在水三種形狀。結合水沒有出水性。自在水又分為潛水的承壓水兩種，如圖2-1所示。 .土壤中水的分布. 潛水是存在于地表以下、第一個穩(wěn)定隔水層頂板以上的地下自在水，有一個自在水面，其水面受當?shù)氐刭|、氣候及環(huán)境的影響。雨季水位高，冬季水位下降，附近有河、湖等地表水存在時也會相互補給。 承壓水亦稱層間水，是埋藏于兩個

2、隔水層之間的地下自在水。承壓水有穩(wěn)定的隔水層頂板，水體接受壓力，沒有自在水面。承壓水普通不是當?shù)匮a給的，其水位、水量受當?shù)貧夂虻挠绊戄^潛水為小。 . 施工排水方法分為明溝排水和人工降低地下水位。 明溝排水是在溝槽或基坑開挖時在其周圍筑堤截水或在其內底周圍或中央開挖排水溝，將地下水或地面水聚集到集水井內，然后用水泵抽走。 人工降低地下水位是在溝槽或基坑開挖之前，預先在基坑周側埋設一定數(shù)量的井點管利用抽水設備將地下水位降至基坑底面以下，構成干槽施工的條件。 .第二節(jié) 明溝排水 明溝排水包括地面截水和坑內排水。.一、地面截水 排除地表水和雨水，最簡單的方法是在施工現(xiàn)場及基坑或溝槽周圍筑堤截水。通?？?/p>

3、以利用挖出之土沿周圍或迎水一側、二側筑0.50.8m高的土堤。 地面截水應盡量保管、利用天然排水溝道，并進展必要的疏通。如無天然溝道，那么在場地周圍挖排水溝排泄，以攔截附近地面水。但要留意與已有建筑物堅持一定平安間隔。.二、坑內排水 在開挖根底不深或水量不大的溝槽或基坑時，通常采用坑內排水的方法。當基坑或溝槽開挖過程中遇到地下水和地表水時，在坑底伴隨挖方一同設置集水井，并沿坑底的周圍開挖排水溝，使水流入集水井內，然后用水泵抽出坑外。 . 坑內排水表示圖. 排水溝可設置在坑內底周圍或迎水一側、二側，分開坡腳不小于0.3m。溝斷面尺寸和縱向坡度主要取決于排水量大小，普通斷面不小于0.3m0.3m,

4、坡度0.1%0.5%。根據(jù)地下水量大小、基坑平面外形及水泵才干，集水井每隔3040m設置一個，集水井的直徑或邊長不小于0.7m，其深度隨著挖土的加深而加深，要低于排水溝0.5m1.0m或低于抽水泵的進水閥高度。井底應低于坑底12m，并鋪設30cm左右碎石或粗砂濾水層，以免抽水時將泥沙抽出，并防止井底的土被攪動。. 明溝排水法設備簡單，排水方便，運用比較普遍，適用于除細砂、粉砂之外的各種土質。 假設基坑較深還可以采用分層明溝排水，即在基坑邊坡的中部再設置一層排水溝和集水井，將兩層集水井內的積水做接力式的抽取，此種方法只適用于粗粒土層和滲水量小的粘性土。 .三、涌水量計算 為了合理選擇水泵型號，應

5、對總涌水量進展計算。1、干河床時 2-1式中：Q基坑總涌水量m3/d K浸透系數(shù)m/d見表2-1； H穩(wěn)定水位至坑底的深度m； 當基底以下為深沉透水層時，H值可添加34m，以保平安； R影響半徑m見表2-1 r0基坑半徑m。矩形基坑， ； 不規(guī)那么基坑， 。 . 各種巖層的浸透系數(shù)及影響半徑 表2-1巖層成分浸透系數(shù)(m/d)影響半徑(m)裂隙多的巖層碎石、卵石類地層、純真無細顆?；祀s均勻的粗砂和中砂稍有裂隙的巖層碎石、卵石類地層、混合大量細顆粒物質不均勻的粗粒、中粒和細粒砂60602060206052050020060015025010020080150.2、基坑近河沿時 2-2式中：D基坑

6、距河邊線間隔m； 真余同上公式。 明溝排水采用的抽水設備主要有離心泵、潛水泥漿泵、活塞泵和隔膜泵等。選擇水泵時，水泵的總排水量普通采用基坑總涌水量Q的1.52.0倍。 .第三節(jié) 人工降低地下水位 .運用條件 當基坑開挖深度較大，地下水位較高、土質較差如細砂、粉砂等等情況下，可采用人工降低地下水位的方法。 .詳細做法 人工降低地下水位常采用井點排水的方法，詳細做法是在基坑周圍或一側埋入深于基底的井點濾水管或管井，以總管銜接抽水，使地下水低于基坑底，以便在枯燥形狀下挖土，這樣不但可防止流砂景象和添加邊坡穩(wěn)定，而且便于施工。 .井點分類 人工降低地下水位的方法，包括輕型井點、放射井點、電滲井點、管井

7、井點和深井井點等?？筛鶕?jù)土層的浸透系數(shù)、要求降低水位的深度和工程特點，作技術經(jīng)濟和節(jié)能比較后適當加以選擇。各類井點降水方法的適用范圍見表2-3。 .各種井點的適用范圍表2-3 井點類別井點類別井點類別單層輕型井點多層輕型井點噴射井點電滲井點管井井點深井井點 0.1500.1500.1215 .一、輕型井點 1、運用條件：輕型井點系統(tǒng)適用于在粗砂、中砂、細砂、粉砂等土層中降低地下水;浸透系數(shù)0.150m/d; 單層普通不超越6.0米。.2、輕型井點系統(tǒng)的組成輕型井點系統(tǒng)由濾管、井點管、彎聯(lián)管、集水總管和抽水設備等組成；.1濾管與井點管 濾管是進水設備，構造能否合理對抽水效果影響很大。濾管用直徑3

8、855mm鋼控制成，長度普通為0.91.7m。管壁上有直徑為1218mm，呈梅花型布置的孔，外包粗、細兩層濾網(wǎng)。為防止濾孔淤塞，在管壁與濾網(wǎng)間用塑料管或鐵絲繞成螺旋狀隔開，濾網(wǎng)外面再圍一層粗鐵絲維護層。濾管下端配有堵頭，上端同井點管相連。如圖2-4所示。 井點管直徑同濾管，長度69m;可整根或分節(jié)組成。井點管上端用彎聯(lián)管和總管相連。 .2彎聯(lián)管與集水總管 彎聯(lián)管用塑料管、橡膠管或鋼控制成，并且宜裝設閥門，以便檢修井點。 集水總管普通用直徑75150mm的鋼管分節(jié)銜接，每節(jié)長46m，上面裝有與彎聯(lián)管銜接的短接頭三通口，間距0.81.6m。總管要設置一定的坡度坡向泵房。 .3抽水設備 輕型井點的抽

9、水設備有干式真空泵、射流泵，隔膜泵管。干式真空泵井點，可根據(jù)含水層的浸透系數(shù)選用相應型號的真空泵及臥式水泵，在粉砂、粉質粘土等浸透系數(shù)較小的土層中可采用射流泵和隔膜泵。 .干式真空泵.射流泵.隔膜泵.3、輕型井點系統(tǒng)的任務原理 輕型井點系統(tǒng)是利用真空原理提升地下水的。圖2-5所示是真空泵水泵結合機組的任務過程表示圖。啟動真空泵6，使副氣水分別室4內構成一定的真空度，進而使氣水分別室3和井點管路產(chǎn)生真空，地下水和土中氣體一同進入井點管，經(jīng)過總管進入氣水分別室3，分別室3內的地下水由水泵7抽吸排出，氣體經(jīng)副氣水分別室4由真空泵6排出。在副氣水分別室4中再一次水、氣分別，剩余水泄入沉砂罐5，防止水分

10、進入真空泵6，此外，真空泵還附有冷卻循環(huán)系統(tǒng)。 為了減少抽水設備，提高抽水任務的可靠度，減少泵組的水頭損失，便于設備的保養(yǎng)和維修，可采用射流泵抽水。其任務過程如圖2-6所示。離心泵從水箱內抽水，泵壓高壓水在放射器的噴口出流，構成射流，產(chǎn)生真空度，使地下水經(jīng)由井點管、總管而至射流器，壓到水箱內。 .輕型井點真空抽水系統(tǒng)圖.射流泵系統(tǒng)任務圖.4、輕型井點設計 輕型井點的設計包括：平面布置，高程布置，涌水量計算，井點管的數(shù)量、間距和抽水設備確實定等。井點計算由于受水文地質和井點設備等許多要素的影響，所計算的結果只是近似數(shù)值，對重要工程，其計算結果必需經(jīng)過現(xiàn)場實驗進展修正。.1平面布置 根據(jù)基坑平面外

11、形與大小、土質和地下水的流向，降低地下水的深度等要求而定。當基坑寬度小于6m，降水深度不超越5m時，可采用單排線狀井點，布置在地下水流的上游一側； 當基坑或溝槽寬度大于6m，或土質不良、浸透系數(shù)較大時，可采用雙排線狀井點； 當基坑面積較大時，運用環(huán)形井點或U形井點，挖土運輸設備出入道路處可不封鎖。如圖2-7所示。 井點管間隔基坑或溝槽上口寬不應小于1.0m，以防部分漏氣，普通取1.01.5m。 為了察看水位降落情況，應在降水范圍內設置假設干個觀測井，觀測井的位置和數(shù)量視需求而定。普通在根底中心、總管末端、部分挖深處，均應設置觀測井。觀測井由井點管做成，只是不與總管相連。 .2高程布置 井點管的

12、入土深度應根據(jù)降水深度、儲水層所在位置、集水總管的高程等決議，但必需將濾管埋入儲水層內，并且比所挖基坑所溝槽底深0.91.2m。集水總管標高應盡量接近地下水位線并沿抽水水流方向有0.25%0.5%的上仰坡度，水泵軸心與總管齊平。.井點管埋深可按下式計算如圖2-7： H=H1+h+iL+l (2-3)式中：H井點管埋置深度m； H1井點管埋設面至基坑底面的間隔m； h降水后地下水位至基坑底面的平安間隔m，普通為0.51m。 i水力坡度，與土層浸透系數(shù)，地下水流量等要素有關，根據(jù)揚水實驗和工程實測確定。對環(huán)狀式雙排井點可取1/101/15；對單排線狀井點可取1/4；環(huán)狀井點外取1/81/10； L

13、井點管中心至最不利點溝槽內底邊緣或基坑中心的程度間隔m; l濾管長度(m)。. 井點顯露地面高度，普通取0.20.3m。 輕型井點的降水深度以不超越6m為宜。如求出H值大于6m，那么應降低井點管和抽水設備的埋置面，假設仍達不到降水深度的要求，可采用二級井點或多級井點，如圖2-8所示。 .二級輕型井點表示圖.3總涌水量計算 井點系統(tǒng)是按水井實際進展計算的。 水井根據(jù)不同情況分為：井底到達不透水層的稱為完全井，井底未到達不透水層的稱為非完全井；地下水有壓力的是承壓井，地下水無壓力的是無壓井，其中以無壓完全井的實際較為完善，運用較普遍。 .無壓完全井環(huán)形井點系統(tǒng)圖2-9(a)： 2-4式中：Q井點系

14、統(tǒng)總涌水量m3/d;K浸透系數(shù)m/d；H含水層厚度(m)；R抽水影響半徑m；s水位降低值(m)；X0基坑假想半徑m。.無壓非完全井井點系統(tǒng)圖2-9b：為了簡化計算，仍可用無壓完全井的公式進展計算，但式中H應換成有效帶深度H0。即 2-5式中：H0有效帶深度m，可根據(jù)表2-4確定。 .H0值 表2-4 H0 0.20.30.5 0.8 1.3(s+ l )1.5(s+ l )1.7(s+ l ) 1.85(s+ l ) 表中：l濾管長度m； s原地下水位至濾管頂部的間隔。 計算涌水量時，R、x0、K值需預先確定。 .A:抽水影響半徑R 井點系統(tǒng)抽水后地下水遭到影響而構成降落曲線，降落曲線穩(wěn)定時的

15、影響半徑即為計算用的抽水影響半徑R。 完全井 2-6 或 非完全井 2-7.B:基坑假想半徑Xo 假想半徑指降水范圍內環(huán)圍面積的半徑，根據(jù)基坑外形不同有以下幾種情況：1環(huán)圍面積為矩形L/B5時， 2-8式中值見表2-5所示。L、B基坑的長度及寬度(m)，為計算準確應各加2m.值 的選取 表2-5B/L00.20.40.6-1.01.01.121.161.18. 2)環(huán)圍面積為圓形或的空心圓形時， 2-9 式中F基坑的平面面積m2;3)當L/B5時，可劃分成假設干計算單元，長度按45B思索；當L1.5R時，也可取L=1.5R為一段進展計算；當外形不規(guī)那么時應分塊計算涌水量，將其相加即為總涌水量。

16、.C:浸透系數(shù)K浸透系數(shù)K值對計算結果影響很大。普通可根據(jù)地質報告提供的數(shù)值或參考表2-6所列數(shù)值確定。對艱苦工程應做現(xiàn)場抽水實驗確定。單井產(chǎn)水量計算： 2-10式中：d濾管直徑m; l濾管長度(m); K浸透系數(shù)m/d .土的浸透系數(shù)K值 表2-6土的類別 K（m/d） 土的類別 K（m/d） 粉質粘土含粘土的粉砂純粉砂含粘土的細砂含粘土的中砂及純細砂0.10.51.01.55.010152025 含粘土的粗砂及純中砂純粗砂粗砂夾礫石礫石 3550607550100100200 .(5)確定井點管數(shù)量與間距井點管所需根數(shù) 根 2-11式中：1.1思索井點管堵塞等要素的備用系數(shù)。井點管的間距

17、2-12式中：L1總管長度m，對矩形基坑的環(huán)形點，L1=2L+B；雙排井點，L1=2L等D值求出后要取整數(shù)，并應符合總管接頭的間距。.井點數(shù)量與間距確定以后可根據(jù)下式校核所采用的布置方式能否能將地下水位降低到規(guī)定的標高，即h值能否不小于規(guī)定的數(shù)值。 2-13式中：h濾管外壁處或坑底恣意點的動水位高度m，對完全井算至井底，對非完全井算至有效帶深度； x1,，xn所核算的濾管外壁或坑底恣意點至各井點管的程度間隔m。.(6)確定抽水設備 常用抽水設備有真空泵干式、濕式、離心泵等，普通按涌水量、浸透系數(shù)、井點數(shù)量與間距來確定。.5、輕型井點管的埋設與運用 輕型井點系統(tǒng)的安裝順序是：丈量定位；敷設集水總

18、管；沖孔；沉放井點管；填濾料；用彎聯(lián)管將井點管與集水總管相連；安裝抽水設備；試抽。 井點管埋設有射水法、套管法、沖孔或鉆孔法。.1射水法 .圖2-10是射水式井點管表示圖。井點管下設射水球閥，上接可旋動節(jié)管與高壓膠管，水泵等。沖射時，先在地面井點位置挖一小坑，將射水式井點管插入，利用高壓水在井管下端沖刷土體，使井點管下沉。下沉時，隨時轉動管子以添加下沉速度并堅持垂直。射水壓力普通為0.40.6Mpa。當井點管下沉至設計深度后取下軟管，與集水總管相連，抽水時，球閥自動封鎖。沖孔直徑不小于300mm，沖孔深度應比濾管深0.51m，以利沉泥。井點管與孔壁間應及時用干凈粗砂灌實，井點管要位于砂濾中間。

19、灌砂時，管內水面應同時上升，否那么可向管內注水，水如很快下降，那么以為埋管合格。 .2套管法 套管水沖設備由套管、翻漿管、放射頭和貯水室四部分組成，如圖2-11所示。套管直徑150200mm，放射井點為300mm，一側每1.52.0m設置250mm200mm排泥窗口，套管下沉時，逐個開閉窗口，套管起導向、護壁作用。貯水室設在套管上、下。用4根38mm鋼管上下結合，其總截面積是噴嘴截面積總和的三倍。為了加快翻漿速度及排除土塊，在套管底部內安裝兩根25mm緊縮空氣管，放射器是該設備的關鍵部件，由下層貯水室，噴嘴和沖頭三部分組成。噴嘴布置有三種：最下部為8個10mm噴嘴作環(huán)形分布，垂直向下，構成環(huán)狀

20、放射水流，似取土環(huán)刀；另兩種為6個10mm或8mm噴嘴，分兩組與垂線成45角交錯布置，放射水流從各不同方向切割套套管內土體，泥漿水從排泥窗口排出。 套管沖槍的任務壓力隨土質情況加以選擇，普通取.80.9Mpa。 當沖孔至設計深度，繼續(xù)給水沖洗一段時間，使出水含泥量在5%以下。此時于孔底填一層砂礫，將井點管居中插入，在套管與井點管之間分層填入粗砂，并逐漸拔出套管。 .3沖孔或鉆孔法 采用直徑為5070mm的沖水管或套管式高壓水沖槍沖孔，或用機械，人工鉆孔后再沉放井點管。沖孔水壓采用0.61.2Mpa。為加速沖孔速度，可在沖管兩旁設置兩根空氣管，將緊縮空氣接入。 一切井點管在地面以下0.51.0m

21、的深度內，運用粘土填實以防漏氣。并點管埋設終了，應接通總管與抽水設備進展試抽，檢查有無漏氣、淤塞等異常景象。 輕型井點運用時，應保證延續(xù)不斷地抽水，并預備雙電源或自備發(fā)電機。正常出水規(guī)律是“先大后小，先渾后清。如不出水或渾濁，應檢查糾正。在降水過程中，要對水位降低區(qū)域內的建構筑物，檢查有無沉陷景象，發(fā)現(xiàn)沉陷或程度位移過大，應及時采取防護技術措施 。. 地下構筑物開工并進展回填土后，方可撤除井點系統(tǒng)，拔出可借助于倒鏈，杠桿式起重機等，所留孔洞用砂或土填塞，對地基有特殊要求時，應按有關規(guī)定填塞。 撤除多級輕型井點時應自底層開場，逐層向上進展，在下層井點撤除期間，上部各層井點應繼續(xù)抽水。 冬季施工時

22、，應對抽水機組及管路系統(tǒng)采取防凍措施，停泵后必需立刻把內部積水放凈，以防凍壞設備。.二、放射井點 .1、運用條件：當基坑開挖較深，降水深度要求大于6m或采用多級輕型井點不經(jīng)濟時，可采用放射井點系統(tǒng)。它適用于浸透系數(shù)為0.150m/d的砂性土或淤泥質土，降水深度可達820m。2、放射井點組成放射井點根據(jù)其任務介質的不同，分為噴水井點或噴氣井點兩種。其設備主要由放射井點、高壓水泵或空氣緊縮機和管路系統(tǒng)組成。如圖2-12所示。.3、任務原理：噴水井點是借放射器的射流作用將地下水抽至地面。放射井管由內管和外管組成，內管下端裝有放射器，并與濾管相連。放射器由噴嘴、混合室、分散室等組成。如圖2-12b。任

23、務時，高壓水經(jīng)過內外管之間的環(huán)形空隙進入放射器，由于噴嘴處截面忽然減少，高壓水高速進入混合室，使混合室內壓力降低，構成一定的真空，這時地下水被吸入混合室與高壓水集合，經(jīng)分散管由內管排出，流入集水池中，用水泵抽走一部分水，另一部分由高壓水泵壓往井管循環(huán)運用。如此不斷地供應高壓水，地下水便不斷地抽出。高壓水泵普通采用流量為5080m3/h的多級高壓水泵，每套約能帶動2030根井點管。如用緊縮空氣替代高壓水，即為噴氣井點。兩種井點運用范圍根本一樣，但噴氣井點較噴水井點的抽吸才干大，對放射器的磨損也小，但噴氣井點系統(tǒng)的氣密性要求高。 .4、放射井點的布置、埋設與運用 放射井點的管路布置及井點管埋設方法

24、、要求均與輕型井點根本一樣，放射井管間距普通為23m，沖孔直徑400600mm，深度比濾管底深1m以上。 . 放射井點埋設時，宜用套管沖孔，加水及緊縮空氣排泥。當套管內含泥量小于5%時方可下井管及灌砂，然后再將套管拔起。下管時水泵應先開場運轉，以便每下好一根井管，立刻與總管接通不接回水管，之后及時進展單根試抽排泥，并測室真空度，待井管出水變清后為止，地面測定真空度不宜小于93300Pa。全部井點管埋設終了后，再接通回水總管，全面試抽，然后讓任務水循環(huán)，進展正式任務。各套進水總管均運用閥門隔開，各套回水總管應分開。 . 開泵時，壓力要小于0.3Mpa，以后再逐漸正常。抽水時如發(fā)現(xiàn)井管周圍有泛砂冒

25、水景象，應立刻封鎖井點管進展檢修。任務水應堅持清潔。試抽兩天后應改換清水，以減輕任務水對噴嘴及水泵葉輪等的磨損。.5、放射井點的計算 放射井點的涌水量計算及確定井點管數(shù)量與間距，抽水設備等均與輕型井點計算一樣，水泵任務水需用壓力按下式計算： 2-14式中：P水泵任務水壓力m P0揚水高度m，即水箱至井管底部的總高度； a揚水高度與噴嘴前面任務水頭之比。 混合室直徑普通為14mm，噴嘴直徑為56.5mm。.三、電滲井點.1、運用條件： 在浸透系數(shù)小于0.1m/d的粘土、粉質粘土、淤泥等土質中，運用重力或真空作用的普通輕型井點排水效果很差。此時宜用電滲井點排水。此法普通與輕型井點或放射井點結運用。

26、降深也因選用的井點類型不同而變化。運用輕型井點與之配套時，降深小于8m，用放射井點時，降深大于8m。2、任務原理： 電滲排水的原理來自于電動作用。在含水的細顆粒土中，插入正、負電極并通以直流電后，土顆粒自傲極向正極挪動，水自正極向負極挪動，前者稱電泳景象，后者稱電滲景象，全部景象稱電動作用。.3、組成： 電滲井點利用井點管作陰極，用鋼管、直徑25mm的鋼筋或其它金屬資料作陽極。井點管沿基坑外圍布置，用套管沖槍成孔埋設。陰極設在井點管內側，埋設應垂直，嚴禁與相鄰陰極相碰。陽極應外露地面2040cm，入土深度比井點管深50cm，以保證水位能降到所要求的深度。陰陽極的數(shù)量應相等，必要時陽極數(shù)量可多于

27、陰極。陰陽極的間距普通為0.81.0m采用輕型井點時或1.21.5m采用放射井點時，并呈平行交錯陳列。陰陽極應分別由電線或扁鋼、鋼筋等銜接成通路，并接到直流發(fā)電機或電焊機的相應電極上，如圖2-13所示。. 通電時，電壓不宜超越60V，土中的電流密度為0.51.0A/m2。在電滲降水時，由于電解作用產(chǎn)生的氣體附在電極附近使土體電阻加大而千萬能耗添加，故應采用間歇通電，即通電24h后，停電23h再通電。 電滲井設計同輕型井點或放射井點。直流電焊機功率按下式計算： 2-15式中：P電焊機功率kW； U任務電壓V； J電流密度A/m2 F電滲面積m2，其值為導電深度和井點周長的乘積。 .四、管井井點.1、運用條件：管井適用于中砂、粗砂、礫砂、礫石等浸透系數(shù)大、地下水豐富的土、砂層或輕型井點不易處理的地方。2、組成：管井井點系統(tǒng)由濾水井管、吸水管、抽水機等組成，如圖2-14所示。3、任務原理：泵提升。是電能轉化為機械能。4、布置：管井井點排水量大，降水深，可以沿基坑或溝槽的一側或兩側作直線布置，也可沿基坑外圍周圍呈環(huán)狀布設。井中心距基坑邊緣的間隔為：采用沖擊式鉆孔用泥漿護壁時為0.51m；采用套管法時不小于3m。管井埋設的深度與間距，根據(jù)降水面積、深度及含水層的浸透系數(shù)等而室，最大埋深可達10余m，間距1050m。 . 井管的埋設可采