地下水控制方案課件

1、地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案1.2 地下水的作用從不同研究角度、不同學(xué)科領(lǐng)域研究地下水的作用或功能，可極大地豐富水文地質(zhì)學(xué)的內(nèi)涵和外延，從而形成另一些新的交叉學(xué)科。例如，從資源角度研究地下水，形成了供水水文地質(zhì)學(xué)，礦泉水水文地質(zhì)學(xué)和鹵水水文地質(zhì)學(xué)等；從作為一種地殼深部信息載體角度研究地下水，形成了熱水水文地質(zhì)學(xué)和地震水文地質(zhì)學(xué)。而從作為一種地質(zhì)營(yíng)力角度研究地下水，則可發(fā)現(xiàn)其作用有正負(fù)兩方面。正的作用如地下水成礦，負(fù)作用則主要是地

2、下水作為一種可誘發(fā)多種地質(zhì)災(zāi)害的直接或間接營(yíng)力，能在自然條件下或在人類工程活動(dòng)中引起一系列直接制約工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)以及嚴(yán)重影響人類生存環(huán)境的工程和環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題。 1.2 地下水的作用從不同研究角度、不同學(xué)科領(lǐng)域研究地下水的地下水對(duì)工程建筑的危害作用地下水對(duì)巖土體及結(jié)構(gòu)物的力學(xué)作用（1）滲透穩(wěn)定性 流土（流砂） 管涌（2）水壓力作用 基坑突涌 浮托力或揚(yáng)壓力 動(dòng)水壓力地下水的物理化學(xué)作用（1）地下水的腐蝕性（2）地基凍脹（3）地下水對(duì)巖土體性能的劣化地下水對(duì)工程建筑的危害作用地下水對(duì)巖土體及結(jié)構(gòu)物的力學(xué)作用地下水的賦存、變化對(duì)工程影響具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)當(dāng)?shù)叵滤疂撍簧仙咏乇頃r(shí)

3、，由于毛細(xì)作用而引起沼澤化，或由于強(qiáng)烈蒸發(fā)濃縮作用而引起的鹽漬化，增強(qiáng)了巖土及地下水對(duì)建筑材料的腐蝕性。 (2)在河谷階地、斜坡及岸邊地帶，地下潛水上升時(shí)，巖土體浸潤(rùn)范圍增大，浸濕程度加劇，巖土被水飽和、轉(zhuǎn)化、降低了抗剪強(qiáng)度，導(dǎo)致巖土體不均勻沉降；同時(shí)增大了動(dòng)水壓力，可能產(chǎn)生潛蝕作用及流沙、管涌現(xiàn)象，破壞了巖土體的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度。以上這些原因，促使巖土體產(chǎn)生變形、崩塌，滑移等，都將對(duì)工程產(chǎn)生不利影響。 (3)在粉、細(xì)砂及粉土為主的場(chǎng)地，地下潛水位上升，地震時(shí)可能產(chǎn)生砂土液化現(xiàn)象。在基礎(chǔ)開(kāi)挖過(guò)程中可能產(chǎn)生流沙、管涌、底鼓、側(cè)壁變形、坍塌等不良現(xiàn)象，這些不僅降低了地基土的力學(xué)強(qiáng)度，而且往往給施工帶來(lái)很

4、大困難。地下水的賦存、變化對(duì)工程影響具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(4)地下水通過(guò)裂隙，斷層破碎帶，溶洞等通道流人洞體內(nèi)，造成洞室淹沒(méi)。地下水位的上升，對(duì)上覆荷重較小的地下廣場(chǎng)等，還可能使基礎(chǔ)上浮，使建筑物失穩(wěn)。(5)對(duì)于膨脹性巖土地區(qū)，當(dāng)?shù)叵滤患竟?jié)性升、降變化或土體中水分的增減變化，可促使膨脹巖土產(chǎn)生不均勻脹縮變形。(6)在寒冷地區(qū)，地下潛水位升高，地基土中含水量也增多。使地基土產(chǎn)生凍結(jié)，地面隆起。凍結(jié)狀態(tài)的巖土體在溫度升高巖土解凍后，其抗剪和抗壓強(qiáng)度大大降低。以上這些均易導(dǎo)致建筑物開(kāi)裂失穩(wěn)。(7)若地下水位在壓縮層范圍內(nèi)下降時(shí)，巖土的自重應(yīng)力增加，可能引起地基基礎(chǔ)的附加沉降。如果土質(zhì)不均或地下

5、水位突然下降，也可能使建筑物發(fā)生變形、破壞。(8)在基坑支護(hù)工程中，地下水位控制設(shè)計(jì)和支護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向壓力更與地下水密切相關(guān)。(9)地下水位的下降往往會(huì)引起地表塌陷，地面沉降及地裂縫的復(fù)活，造成建筑物的嚴(yán)重?fù)p壞。(4)地下水通過(guò)裂隙，斷層破碎帶，溶洞等通道流人洞體內(nèi)，造成地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案運(yùn)動(dòng)規(guī)律 地下水運(yùn)動(dòng)有層流和紊流兩種形式。 通常地下水在巖土體中孔隙或微小裂隙中連續(xù)滲透時(shí)屬層流運(yùn)動(dòng)；而在喀斯特化的空隙內(nèi)流動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生紊流，其流線有互相交錯(cuò)的現(xiàn)象。 地下水的滲流一般符合達(dá)西定律。 V=kJ式中 J水力坡（梯）度；k滲透系數(shù)(cm

6、s)，k值的大小反映了介質(zhì)透水性的強(qiáng)弱,V滲透速度。 實(shí)踐表明：在砂土中水的流動(dòng)符合于達(dá)西定律；而在粘性土中只有當(dāng)水頭梯度超過(guò)所謂的起始梯度后才開(kāi)始滲流。 運(yùn)動(dòng)規(guī)律2. 地下水控制概論在天然斜坡、壩和堤防，建筑物地基深開(kāi)挖、切方邊坡、露天礦坑，隧道和豎井、埋入式結(jié)構(gòu)物、路面，以及山邊填土等穩(wěn)定性方面，地下水滲流控制是必須加以考慮的工程問(wèn)題。 工程勘察必須考慮在施工期間和竣工后兩種條件下的地下水控制問(wèn)題，因?yàn)樽鳛樽匀灰蛩鼗蚪ㄖ顒?dòng)影響的結(jié)果，可能使竣工后的條件與施工中遇到的條件大不相同。 施工期間，在下列情況下往往進(jìn)行地下水滲流控制；要求提供干燥的開(kāi)挖環(huán)境，從而使施工有效地進(jìn)行；在開(kāi)挖中，減少作

7、用在板樁和支撐上的側(cè)向荷載；穩(wěn)定坑底，從而防止流土、管涌和隆起；改善地基的承載能力；增加挖方邊坡和山邊填土的穩(wěn)定性；在路面工程中，切斷毛細(xì)水上升通道，從而防止抽吸現(xiàn)象和凍脹發(fā)生；降低在隧洞施工中使用的氣體壓力等?？⒐ず蟮目刂仆鶠檫_(dá)以下目的：要求降低或消除作用在底板上的揚(yáng)壓力，從而由于減小地下室、埋入式結(jié)構(gòu)、渠道襯砌、溢洪道、干船塢等的底板厚度而節(jié)約投資；提供干燥的地下室環(huán)境；減小作用于擋土結(jié)構(gòu)物上的側(cè)向壓力；控制所有大壩的滲流；控制路面、山邊填土和切方邊坡下的滲流和孔隙水壓力；防止地表水或地下水受污染物的污染等。2. 地下水控制概論在天然斜坡、壩和堤防，建筑物地基深開(kāi)挖、地下水滲流控制方法可

8、分成三種主要類型： (1)截水墻和防滲層：包括防滲鋪蓋和防滲襯砌等，如果施工或設(shè)置得當(dāng)，它們有可能封閉住水流。 (2)降水系統(tǒng)：用于降低水位和減小孔隙水壓力，或在某些情況下僅用于減小孔隙水壓力。包括明溝和各種井點(diǎn)。 (3)排水：用于控制水流，降低水位，減少孔隙水壓力和滲透力。 除此之外，以下兩種方法也是常用的： (1)反濾層：在滲透性顯著不同的兩種材料間設(shè)置的反濾層，用于控制流速，從而防止細(xì)粒遷移、排水設(shè)施阻塞和管涌。 (2)地表處理：制止或防止斜坡上水的滲入。地下水滲流控制方法可分成三種主要類型：地下工程中的 地下水控制在地下工程施工過(guò)程中，常因流砂、坑壁坍塌而引起工程事故，造成周圍地下管線

9、和建筑物不同程度的損壞；有時(shí)坑底下會(huì)遇到承壓含水層，若不減壓，就會(huì)導(dǎo)致基底破壞，同時(shí)伴隨著隆脹流砂和坑底土的流失現(xiàn)象。采用降水或排水技術(shù)可以防范這類工程事故的發(fā)生。因此，控制地下水水位已成為目前市政工程開(kāi)挖施工的一項(xiàng)重要的配套措施。工程降水技術(shù)中，井點(diǎn)降水技術(shù)已有百余年的發(fā)展史。人們?cè)诘叵鹿こ袒顒?dòng)中，最早是開(kāi)挖一些簡(jiǎn)單的集水坑道，繼而出現(xiàn)了濾水井，采用水泵把井內(nèi)的水抽出；后因工程實(shí)踐發(fā)展的需要，出現(xiàn)了真空泵井點(diǎn)，即輕型井點(diǎn)；到了20世紀(jì)30年代又出現(xiàn)了電滲井點(diǎn)。再后來(lái)，由于降水深度的不斷增加，又先后出現(xiàn)了多級(jí)井點(diǎn)和噴射井點(diǎn)、深井井點(diǎn)。 地下工程中的 地下水控制在地下工程施工過(guò)程中，常因流砂、坑

10、壁飽和土體是由液態(tài)水和固態(tài)土體顆粒二部分組成。由于土體顆粒和水分子之間存在靜電引力作用，土層中的水呈結(jié)合水和自由水兩種存在形式。結(jié)合水是在分子引力作用下被吸附在土粒表面，這種引力可高達(dá)幾千至上萬(wàn)個(gè)大氣壓，這類水無(wú)法在重力作用下自由運(yùn)動(dòng)，其中的強(qiáng)結(jié)合水通常只有在加熱成蒸汽時(shí)才能和土粒分開(kāi)。自由水包括重力水和毛細(xì)水，重力水可以在自身重力作用下自由運(yùn)動(dòng)，井點(diǎn)降水一般是降低土體中重力水形成的水面高程。飽和土體是由液態(tài)水和固態(tài)土體顆粒二部分組成。由于土體顆粒和水地下水控制的設(shè)計(jì)和施工應(yīng)滿足支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地及周邊工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件和環(huán)境條件并結(jié)合基礎(chǔ)支護(hù)和基礎(chǔ)施工方案結(jié)合分析、確定。

11、地下水控制方法可分為集水明排、降水、截水和回灌等形式單獨(dú)或組合使用，可按下表選用。地下水控制的設(shè)計(jì)和施工應(yīng)滿足支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地及周人工降低地下水位常用井點(diǎn)降水的方法。井點(diǎn)降水法是在基坑的內(nèi)部或其周圍埋設(shè)深于坑底標(biāo)高的井點(diǎn)或管井，以總管連接所有井點(diǎn)或管井進(jìn)行集中抽水(或每個(gè)井管單獨(dú)抽水)，達(dá)到降低地下水位的目的。目前常用的降水井點(diǎn)一般有：輕型井點(diǎn)（真空井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)）、噴射井點(diǎn)、管井井點(diǎn)（深井井點(diǎn)）等。工程實(shí)踐中，可按施工位置上的土體的滲透系數(shù)、待降水位深度、設(shè)備條件以及工程特點(diǎn)選用。 人工降低地下水位常用井點(diǎn)降水的方法。井點(diǎn)降水法是在基坑的內(nèi)部3.1 輕型井點(diǎn) 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)由井點(diǎn)管

12、、連接管、集水總管及抽水設(shè)備等組成。一般認(rèn)為，輕型井點(diǎn)法適用于滲透系數(shù)為0.120m/d的土層，對(duì)土層中含有大量的細(xì)砂和粉砂層特別有效。具有可以防止流砂現(xiàn)象和增加土坡穩(wěn)定，且便于施工的特點(diǎn)。 3.1 輕型井點(diǎn) 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)由井點(diǎn)管、連接管、集水總管及抽降水深度6m，須采用多級(jí)井點(diǎn)。在粉土中，由于毛細(xì)力作用，孔隙水單靠重力不易排出，需要采用真空井點(diǎn)方式。即在濾管上下適當(dāng)范圍填充粘土，并在濾料段之上至孔口用粘土球密封，造成良好的真空度，利于排水。在滲透系數(shù)極小的粘土和粉土中，采用電滲法達(dá)到排水降低水位的目的。降水深度6m，須采用多級(jí)井點(diǎn)。3.2 噴射井點(diǎn) 當(dāng)基坑開(kāi)挖較深，降水深度要求大于6m，而且

13、場(chǎng)地狹窄，不允許布置多級(jí)輕型井點(diǎn)時(shí)，宜采用噴射井點(diǎn)降水。其一層降水深度可達(dá)1020m。適用于滲透系數(shù)為120md的砂性土層。 3.2 噴射井點(diǎn) 當(dāng)基坑開(kāi)挖較深，降水深度要求大于6m，而且3.3 管井井點(diǎn) 實(shí)際使用中，管井井點(diǎn)降水系統(tǒng)由井管和抽水設(shè)備組成。井管由井壁管和過(guò)濾器兩部分組成 。管井井點(diǎn)適用于輕型井點(diǎn)不易解決的含水層水量大、降水深的場(chǎng)合，當(dāng)土粒較粗、滲透系數(shù)很大，而透水層厚度也大時(shí)，一般用井點(diǎn)系統(tǒng)或噴射井點(diǎn)不能奏效，此時(shí)采用深井點(diǎn)較為適宜。其優(yōu)點(diǎn)是降水的深度大、范圍也大，因此可布置在基坑施工范圍以外，使其排水時(shí)的降落曲線達(dá)到基坑之下。深井點(diǎn)可單用，亦可和井點(diǎn)系統(tǒng)合用。 3.3 管井井點(diǎn)

14、 實(shí)際使用中，管井井點(diǎn)降水系統(tǒng)由井管和抽水設(shè)抽水設(shè)備為根據(jù)不同降水深度要求所選用的水泵。當(dāng)水位降深要求在7m以內(nèi)時(shí)，可用離心式水泵；若降深大于7m，可采用不同揚(yáng)程和流量的深井潛水泵或深井泵。 抽水設(shè)備為根據(jù)不同降水深度要求所選用的水泵。(2)計(jì)算基坑涌水量 大井法 面狀基坑-這一部分內(nèi)容可參考建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程附錄F。 F一0.1條 均質(zhì)含水層潛水完整井基坑涌水量可按下列規(guī)定計(jì)算。(2)計(jì)算基坑涌水量（a）當(dāng)基坑遠(yuǎn)離邊界時(shí)（a）當(dāng)基坑遠(yuǎn)離邊界時(shí)(c)當(dāng)基坑位于兩個(gè)地表水體之間或位于補(bǔ)給區(qū)與排泄區(qū)之間(c)當(dāng)基坑位于兩個(gè)地表水體之間或位于補(bǔ)給區(qū)與排泄區(qū)之間(d)當(dāng)基坑靠近隔水邊界隔水邊界(d)

15、當(dāng)基坑靠近隔水邊界隔水邊界F一0.2條 均質(zhì)含水層潛水非完整井基坑涌水量可按下列規(guī)定計(jì)算(a)基坑遠(yuǎn)離邊界時(shí)F一0.2條 均質(zhì)含水層潛水非完整井基坑涌水量可按下列規(guī)定 (b)近河基坑降水，含水層厚度不大時(shí)式中 M由含水層底板到過(guò)濾器有效工作部分中點(diǎn)的長(zhǎng)度。 (b)近河基坑降水，含水層厚度不大時(shí)式中 M由含(c)近河基坑降水，含水層厚度很大時(shí)(c)近河基坑降水，含水層厚度很大時(shí) F0.3條 均質(zhì)含水層承壓水完整井涌水量 (a)當(dāng)基坑遠(yuǎn)離邊界時(shí)，涌水量可按下式計(jì)算式中 M承壓含水層厚度。 F0.3條 均質(zhì)含水層承壓水完整井涌水量 (a)(b)當(dāng)基坑位于河岸邊時(shí)(b)當(dāng)基坑位于河岸邊時(shí) (c)當(dāng)基坑

16、位于兩個(gè)地表水體之間或位于補(bǔ)給區(qū)與排泄區(qū)之間時(shí) (c)當(dāng)基坑位于兩個(gè)地表水體之間或位于補(bǔ)給區(qū)與排泄區(qū)之F0.4條 均質(zhì)含水層承壓水非完整井基坑涌量F0.4條 均質(zhì)含水層承壓水非完整井基坑涌量F0.5條 均質(zhì)含水層承壓一潛水非完整井F0.5條 均質(zhì)含水層承壓一潛水非完整井(a)矩形基坑等效半徑式中 a、b分別為基坑的長(zhǎng)、短邊。(b)不規(guī)則塊狀基坑等效半徑 圓形基坑可直接采用建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程附錄F相關(guān)公式計(jì)算。非圓形基坑等效半徑按下述公式計(jì)算：(a)矩形基坑等效半徑式中 a、b分別為基坑的長(zhǎng)、短邊 以上部分介紹是建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程附錄F的內(nèi)容，在降水工程中常用大井法計(jì)算基坑涌水量。 以上部分

17、介紹是建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程附錄F的內(nèi)容，在降水地下水控制方案地下水控制方案水文地質(zhì)比擬法。如果進(jìn)行了水文地質(zhì)初步勘察和單孔或多孔的抽水試驗(yàn)，在相似和相同的水文地質(zhì)條件下，可用水文地質(zhì)比擬法進(jìn)行基坑涌水量計(jì)算。其余水文地質(zhì)計(jì)算方法，可參考水文地質(zhì)手冊(cè)。經(jīng)驗(yàn)公式。水文地質(zhì)比擬法。如果進(jìn)行了水文地質(zhì)初步勘察和單孔或多孔的抽 管井的出水量q(m3d)可按下列經(jīng)驗(yàn)公式確定： 式中 rs過(guò)濾器半徑(m)； l過(guò)濾器進(jìn)水部分長(zhǎng)度(m)； k含水層滲透系數(shù)(md)。 管井的出水量q(m3d)可按下列經(jīng)驗(yàn)公式確定： 確定井點(diǎn)數(shù)與井點(diǎn)間距還需通過(guò)實(shí)際排列最后確定，這也是試算的過(guò)程。 經(jīng)復(fù)核計(jì)算，在滿足基坑地下水位

18、降低值（基坑底板下不低于0.5m）的要求下綜合確定井點(diǎn)總數(shù)及其排列，包括必要時(shí)，基坑內(nèi)設(shè)置抽水井，另外還要考慮在需要觀測(cè)和監(jiān)測(cè)的位置布置適量的觀測(cè)井。 (5)確定井點(diǎn)數(shù)與井點(diǎn)間距 確定井點(diǎn)數(shù)與井點(diǎn)間距還需通過(guò)實(shí)際排列最后確定，這也是試算 (6)檢驗(yàn)水位降低。檢驗(yàn)降水水位，主要是檢驗(yàn)基坑抽水影響最小處的水位降深和基坑中心水位降深。 (6)檢驗(yàn)水位降低。檢驗(yàn)降水水位，主要是檢驗(yàn)基坑抽水影 (7)降水井的最終布置（井?dāng)?shù)、井深、井距） 應(yīng)根據(jù)降水場(chǎng)地的位置預(yù)測(cè)計(jì)算與降水方案優(yōu)化確定。 在檢驗(yàn)水位降低的同時(shí)，也要考慮可能出現(xiàn)的沉降、流土(流砂)、管涌(潛蝕)、邊坡不穩(wěn)等工程環(huán)境影響進(jìn)行預(yù)測(cè)計(jì)算。 (7)

19、降水井的最終布置（井?dāng)?shù)、井深、井距） (8)單井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 管井 (8)單井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)真空井點(diǎn)：一般是固定配置，管徑為50mm，有8m管長(zhǎng)和10m管長(zhǎng)，底部為2m長(zhǎng)的濾水管?？讖綖?00mm左右。地面下1.52.0m用粘土封孔，其下填入適宜的礫料。噴射井點(diǎn)：井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可仿照真空井點(diǎn)。井結(jié)構(gòu)參照“噴射點(diǎn)井出水量表”的管徑和噴射器，按供水井成井工藝設(shè)計(jì)。真空井點(diǎn)：一般是固定配置，管徑為50mm，有8m管長(zhǎng)和105、地下水控制的其它措施5.1 集水明排基坑開(kāi)挖時(shí)，對(duì)于地表水匯流，邊坡地下水滲流，可采用集水明排的方法，基坑排水溝和集水井可按下列規(guī)定布置：(1)排水溝和集水井宜布置在擬建建筑基礎(chǔ)邊凈距0.4

20、m以外，排水溝邊緣離開(kāi)邊坡坡腳不應(yīng)小于0.3m；在基坑四角或每隔3040m應(yīng)設(shè)一個(gè)集水井；(2)排水溝底面應(yīng)比挖土面低0.30.4m，集水井底面應(yīng)比溝底面低0.5m以上。 5、地下水控制的其它措施5.1 集水明排溝、井截面根據(jù)排水量確定，排水量V應(yīng)滿足下列要求： V1.5Q 式中：Q基坑總涌水量，可按前述相應(yīng)條件下的基坑涌水量公式計(jì)算。抽水設(shè)備可根據(jù)排水量大小及基坑深度確定。當(dāng)基坑側(cè)壁出現(xiàn)分層滲水時(shí)，可按不同高程設(shè)置導(dǎo)水管、導(dǎo)水溝等構(gòu)成明排系統(tǒng)；當(dāng)基坑側(cè)壁滲水量較大或不能分層明排時(shí)，宜采用導(dǎo)水降水方法?；用髋派袘?yīng)重視環(huán)境排水，當(dāng)?shù)乇硭畬?duì)基坑側(cè)壁產(chǎn)生沖刷時(shí)，宜在基坑外采取截水、封堵、導(dǎo)流等措施。溝、井截面根據(jù)排水量確定，排水量V應(yīng)滿足下列要求：5.2 截水在存在地下水情況下，如基坑開(kāi)挖不允許造成基坑外地下水位下降時(shí)，應(yīng)采用基坑截水方法，其主要要求是：(1)截水帷幕的厚度應(yīng)滿足基坑防滲要求，截水帷幕的滲透系數(shù)宜小于1.Ol0-6 cms。落底式豎向截水帷幕應(yīng)插入下臥不透水層，其插入深度可按下式計(jì)算： l=0.2hw-0.5b式中: l帷幕插入不透水層的深度； hw作用水頭； b帷幕厚度。5.2 截水在存在地下水情況