【中鐵五局】基坑排水與降水工程施工技術(shù)培訓(xùn)（共70）

基坑排水與降降水內(nèi)容提要基坑排水與降降水的危害基礎(chǔ)施工中受受地表水和地地下水的影響響流砂及其防治治井點(diǎn)降水法1234輕型井點(diǎn)的施施工5降水對周圍地地面的影響及及預(yù)防措施61、基坑排水與與降水的危害害1、基坑排水與與降水的危害害2、基礎(chǔ)施工中中受哪些水影影響基礎(chǔ)施工中受哪些水影響？地表水地下水2、基礎(chǔ)施工中中受哪些水影影響——地面排水2.1地面排水排除地面水(包括雨水、施施工用水、生生活污水等)常采用在基坑坑周圍設(shè)置排排水溝、截水水溝或筑土堤堤等辦法，并并盡量利用原原有的排水系系統(tǒng)，或?qū)⑴R臨時(shí)性排水設(shè)設(shè)施與永久性性設(shè)施相結(jié)合合使用。2、基礎(chǔ)施工中中受哪些水影影響——集水井排水或或降水2.2集水井排水或或降水集水井法是在在基坑開挖過過程中，沿坑坑底的周圍或或中央開挖排排水溝，并在在基坑邊角處處設(shè)置集水井井。將水匯入入集水井內(nèi)，，用水泵抽走走。這種方法法可用于基坑坑排水，也可可用于降水。。2.2集水井排水或或降水——集水井降水法法集水井降水法法1－排水溝；2－集水井；3－離心式水泵泵；4－基礎(chǔ)邊線；；5－原地下水位位線；6－降低后地下下水位線2.2集水井排水或或降水——排水溝、集水水井設(shè)置①排水溝的設(shè)置置排水溝底寬應(yīng)應(yīng)不少于0.2～0.3m，溝底設(shè)有0.2％～0.5％的縱坡，在在開挖階段段，排水溝深深度應(yīng)始終保保持比挖土面面低0.4～0.5m。②集水井的設(shè)置置間距：應(yīng)根據(jù)據(jù)水量大小、、基坑平面形形狀及水泵能能力確定，一一般為20～40m；井深：集水水井在基坑開開挖過程比開開挖面低0.7～1.0m，開挖到設(shè)計(jì)計(jì)標(biāo)高后比坑坑底低1～2m。2.2集水井排水或或降水——水泵性能與選選用離心泵:泵體是由泵殼殼、泵軸及葉葉輪等主要部部件組成，其其管路系統(tǒng)包包括濾網(wǎng)與底底閥、吸水管管及出水管等等。2.2集水井排水或或降水——集水井排水特特點(diǎn)(1)設(shè)備簡單、排排水方便，費(fèi)費(fèi)用較低。(2)適于粗粒土層層和滲流量小小的黏土層。。(3)細(xì)砂或粉砂土土層易發(fā)生塌塌方或流砂。。(4)地下水位較高高的黏土層易易發(fā)生坑底隆隆起。(5)適于降水深的的較淺的情況況，一般不超超過5m。3、流砂及其防防治——流沙發(fā)生的原原因動(dòng)水壓力是流流砂發(fā)生的重重要條件。流流動(dòng)中的地下下水對土顆粒粒產(chǎn)生的壓力力稱為動(dòng)水壓壓力，其性質(zhì)質(zhì)通過圖所示示的試驗(yàn)說明明。3、流砂及其防防治——流沙發(fā)生的原原因由上式可知，，動(dòng)水壓GD與水力坡度I成正比，水位位差越大，動(dòng)動(dòng)水壓力越大大，而滲透路路程越長，動(dòng)動(dòng)水壓力越小小。3、流砂及其防防治——流沙發(fā)生的原原因產(chǎn)生流砂現(xiàn)象象主要是由于于地下水的水水力坡度大，，即動(dòng)水壓力力大，而且動(dòng)動(dòng)水壓力的方方向(與水流方向一一致)與土的重力方方向相反，不不僅受水的浮浮力，而且受受動(dòng)水壓力的的作用，有向向上舉的趨勢勢，當(dāng)動(dòng)水壓壓力等于或大大于土的浸水水密度時(shí)，土土顆粒處于懸懸浮狀態(tài)，并并隨地下水一一起流入基坑坑，即發(fā)生流流砂現(xiàn)象。3、流砂及其防防治——流沙發(fā)生的原原因流砂防治的主主要途徑是減減小或平衡動(dòng)動(dòng)水壓力或改改變其方向。。具體措施為為：1、搶挖法2、水下挖土法法3、打鋼板樁或或作地下連續(xù)續(xù)墻法4、在枯水季節(jié)節(jié)開挖5、井點(diǎn)降水法法4、井點(diǎn)降水法法井點(diǎn)降水法：：就是在基坑開開挖前，預(yù)先先在基坑四周周埋設(shè)一定數(shù)數(shù)量的濾水管管(井)，利用抽水設(shè)設(shè)備從中抽水水，使地下水水位降落到坑坑底標(biāo)高以下下，并保持至至回填完成或或地下結(jié)構(gòu)有有足夠的抗浮浮能力為止。。常用方法有：：輕型井點(diǎn)、噴噴射井點(diǎn)、管管井井點(diǎn)、深深井井點(diǎn)和電電滲井點(diǎn)等4.1輕型井點(diǎn)——輕型井點(diǎn)設(shè)備備1、輕型井點(diǎn)設(shè)設(shè)備輕型井點(diǎn)設(shè)備備是由管路系系統(tǒng)和抽水設(shè)設(shè)備組成。管管路系統(tǒng)包括括：井點(diǎn)管(由井管和濾管管連接而成)、彎聯(lián)管及總總管等。4.1輕型井點(diǎn)——輕型井點(diǎn)設(shè)備備4.1輕型井點(diǎn)——輕型井點(diǎn)設(shè)備備濾管構(gòu)造1－鋼管；2－管壁上的小小孔；3－纏繞的塑料料管；4－細(xì)濾網(wǎng)；5－粗濾網(wǎng)；6－粗鐵絲保護(hù)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)備備真空泵輕型井井點(diǎn)設(shè)備工作作原理簡圖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－過濾室，9－淘砂孔；10－水氣分離器器；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)降水法法——輕型井點(diǎn)射流泵抽水設(shè)設(shè)備工作簡圖圖(a)工作簡圖；(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)布置置——輕型井點(diǎn)布置置輕型井點(diǎn)布置平面布置高程布置單排井點(diǎn)布置置環(huán)形井點(diǎn)布置置4.2輕型井點(diǎn)布置置——平面布置單排井點(diǎn)布置置簡圖(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)布置置——輕型井點(diǎn)布置置環(huán)形井點(diǎn)布置置簡圖(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)布置置——高程布置井管的埋置深深度，，可按下下式計(jì)算：其中：—總管平臺(tái)面至至基坑底面的的距離(m)；—基坑中心線底底面至降低后后的地下水位位線的距離，，一般取0.5～1.0m；—水力坡度，根根據(jù)實(shí)測：環(huán)環(huán)形井點(diǎn)為1／10，單排線狀井井點(diǎn)為1／4；—基坑中心到井井點(diǎn)的距離。。4.2輕型井點(diǎn)布置置——高程布置二級輕型井點(diǎn)點(diǎn)1－第一層井點(diǎn)點(diǎn)管；2－第二層井點(diǎn)點(diǎn)管4.3輕型井點(diǎn)計(jì)算算——地下含水構(gòu)造造的種類地下含水構(gòu)造造的種類4.3輕型井點(diǎn)計(jì)算算——地下含水構(gòu)造造的種類因此自然界的的巖石可分為為透水層和不不透水層：巖石中有一定的孔隙地下水能再巖巖石中賦存與運(yùn)動(dòng)動(dòng)巖石孔隙度越越大，含水量量越大，透水水性越好孔隙度越小，，含水量越少少，透水性越越差透水層與不透透水層4.3輕型型井井點(diǎn)點(diǎn)計(jì)計(jì)算算———地下下含含水水構(gòu)構(gòu)造造的的種種類類透水水層層———能夠夠透透過過地地下下水水的的巖巖層層。。主主要要有有：：砂砂巖巖層層、、砂砂礫礫巖巖層層以以及及裂裂隙隙、、洞洞穴穴發(fā)發(fā)育育的的其其它它巖巖石石。。其其中中儲(chǔ)儲(chǔ)滿滿地地下下水水的的部部分分稱稱為為含含水水層層。不透透水水層層———不能能透透過過地地下下水水的的巖巖層層。。主主要要有有：：粘粘土土、、頁頁巖巖、、巖巖漿漿巖巖、、變變質(zhì)質(zhì)巖巖等等。。不不透透水水層層對對地地下下水水的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)起起著著阻阻隔隔作作用用，，又又稱稱為為隔隔水水層層。。兩者者之之間間過過渡渡類類型型稱稱為為半半（（弱弱））透透水水層層。。如如泥泥巖巖、、亞亞粘粘土土、、黃黃土土等等。。4.4輕型型井井點(diǎn)點(diǎn)系系統(tǒng)統(tǒng)的的類類型型———水井井分分類類4.4輕型型井井點(diǎn)點(diǎn)系系統(tǒng)統(tǒng)的的類類型型———水井井分分類類水井井的的分分類類：：（a）無無壓壓完完整整井井；；（b）無無壓壓非非完完整整井井（c）承承壓壓完完整整井井（d）承承壓壓非非完完整整井井4.4輕型型井井點(diǎn)點(diǎn)系系統(tǒng)統(tǒng)的的類類型型———涌水水量量計(jì)計(jì)算算(1)無壓壓完完整整涌涌水水量量井點(diǎn)點(diǎn)涌涌水水量量計(jì)計(jì)算算簡簡圖圖4.4輕型型井井點(diǎn)點(diǎn)系系統(tǒng)統(tǒng)的的類類型型———涌水水量量計(jì)計(jì)算算（2）無無承承壓壓完完整整井井4.4輕型型井井點(diǎn)點(diǎn)系系統(tǒng)統(tǒng)的的類類型型———涌水水量量計(jì)計(jì)算算利用用杜杜比比公公式式：：4.4輕型型井井點(diǎn)點(diǎn)系系統(tǒng)統(tǒng)的的類類型型———涌水水量量計(jì)計(jì)算算積分分常常數(shù)數(shù)由由邊邊界界條條件件確確定定：：4.4輕型型井井點(diǎn)點(diǎn)系系統(tǒng)統(tǒng)的的類類型型———涌水水量量計(jì)計(jì)算算完全全普普通通井井的的浸浸潤潤線線方方程程R稱為為井井的的影影響響半半徑徑，，R以外外的的地地下下水水將將不不受受該該井井的的影影響響。。當(dāng)r=R時(shí)，，z=H,4.4輕型型井井點(diǎn)點(diǎn)系系統(tǒng)統(tǒng)的的類類型型———涌水水量量計(jì)計(jì)算算式中中:K————滲透透系系數(shù)數(shù)(m／d)，應(yīng)應(yīng)由由實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)測測定定；；H————含水水層層厚厚度度(m)；S————水位位降降低低值值(m)；R————抽水水影影響響半半徑徑(m)，取?。海簒0———環(huán)形形井井點(diǎn)點(diǎn)的的假假想想半半徑徑(m)：F————基坑坑周周圍圍井井點(diǎn)點(diǎn)管管所所包包圍圍的的面面積積(m2)。4.4輕型型井井點(diǎn)點(diǎn)系系統(tǒng)統(tǒng)的的類類型型———涌水水量量計(jì)計(jì)算算(3)無壓壓非非完完整整井井涌涌水水量量4.4輕型井點(diǎn)系統(tǒng)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)水位位降低深度；；l為濾管長度。。4.4輕型井點(diǎn)系統(tǒng)統(tǒng)的類型——涌水量計(jì)算(4)承壓完整井涌涌水量承壓完整井環(huán)環(huán)形井點(diǎn)涌水水量計(jì)算公式式為：式中：M——承壓含水層厚厚度(m)K、R、x0、S——與公式前述公公式相同4.4輕型井點(diǎn)系統(tǒng)統(tǒng)的類型——涌水量計(jì)算承壓完整井涌涌水量計(jì)算示示意圖4.4輕型井點(diǎn)系統(tǒng)統(tǒng)的類型——確定井點(diǎn)管數(shù)數(shù)量與井距確定井點(diǎn)管數(shù)數(shù)量與井距(1)單井最大出水水量(2)最少井?dāng)?shù)(3)最大井距4.4輕型井點(diǎn)系統(tǒng)統(tǒng)的類型——確定井點(diǎn)管數(shù)數(shù)量與井距單井最大出水水量單井的最大出出水量q，主要取決于于土的滲透系系數(shù)、濾管的的構(gòu)造與尺寸寸，按下式確確定：式中:d—濾管直徑(m)；l—濾管長度(m)；K—滲透系數(shù)(m／d)。4.4輕型井點(diǎn)系統(tǒng)統(tǒng)的類型——涌水量計(jì)算(2)最少井?dāng)?shù)井點(diǎn)管管的最最少根根數(shù)nmin，按下下式計(jì)計(jì)算：：式中1.1———備用系系數(shù)，，考慮慮井點(diǎn)點(diǎn)管堵堵塞等等因素素。其它符符號同同前。。4.4輕型井井點(diǎn)系系統(tǒng)的的類型型——涌水量量計(jì)算算(3)最大井井距m式中:L———總管長長度(m)；4.4輕型井井點(diǎn)系系統(tǒng)的的類型型——涌水量量計(jì)算算確定井井點(diǎn)管管間距距時(shí)，，還應(yīng)應(yīng)注意意以下下幾點(diǎn)點(diǎn)：(1)井距過過小時(shí)時(shí)，彼彼此干干擾大大，影影響出出水量量，因因此井井距必必須大大于15倍管徑徑。(2)在滲透透系數(shù)數(shù)小的的土中中井距距宜小小些，，否則則水位位降落落時(shí)間間過長長。(3)靠近河河流處處，井井點(diǎn)宜宜適當(dāng)當(dāng)加密密。(4)井距應(yīng)應(yīng)能與與總管管上的的接頭頭間距距相配配合。。根據(jù)據(jù)實(shí)際際采用用的井井點(diǎn)管管間距距，最最后確確定所所需的的井點(diǎn)點(diǎn)管根根數(shù)。。5、輕輕型井井點(diǎn)的的施工工埋設(shè)井井點(diǎn)的的程序序是：：放線定定位打井孔孔埋設(shè)井井點(diǎn)管管安裝總總管用彎聯(lián)聯(lián)管講講井點(diǎn)點(diǎn)管與與總管管接通通安裝抽抽水設(shè)設(shè)備5、輕輕型井井點(diǎn)的的施工工井點(diǎn)管管的埋埋設(shè)(a)沖孔；；(b)埋管1一沖管管；2一沖嘴嘴；3一膠皮皮管；；4一高壓壓水泵泵；5一壓力力表；；6一起重重吊鉤鉤；7一井點(diǎn)點(diǎn)管；；8一濾管管；9一填砂砂；10一粘土土封口口5、輕輕型井井點(diǎn)的的施工工輕型井點(diǎn)施工1、噴射射井點(diǎn)點(diǎn)2、管井井井點(diǎn)點(diǎn)3、深井井井點(diǎn)點(diǎn)4、電滲滲井點(diǎn)點(diǎn)5.1噴射井井點(diǎn)當(dāng)基坑坑開挖挖較深深，降降水深深度要要求較較大時(shí)，，可采采用噴噴射井井點(diǎn)降降水。。其降降水深深度可達(dá)8～20m，可用用于滲滲透系系數(shù)為為0.1～50m／d的砂土土、淤淤泥質(zhì)質(zhì)土層層。5.1噴射井井點(diǎn)噴射井井點(diǎn)施施工順順序：：安裝水水泵設(shè)設(shè)備及及泵的進(jìn)進(jìn)出水水管鋪設(shè)進(jìn)進(jìn)水總總管和回水水總管管沉設(shè)井井點(diǎn)管管（包括括灌填填砂濾濾料））接通進(jìn)進(jìn)水總總管后后及時(shí)時(shí)進(jìn)行單單根試試抽、、檢驗(yàn)驗(yàn)接通回回水總總管，，全面試試抽全部井井點(diǎn)管管沉完完畢檢查整整個(gè)降水水系統(tǒng)的的運(yùn)轉(zhuǎn)狀狀況及降降水效果果。5.1噴射井井點(diǎn)噴射井井點(diǎn)設(shè)設(shè)備及及平面面布置置簡圖圖(a)噴射井井點(diǎn)設(shè)設(shè)備簡簡圖；；(b)噴射揚(yáng)揚(yáng)水器器原理理圖；；(c)噴射井井點(diǎn)平平面布布置5.1噴射井井點(diǎn)1－噴射射井管管；2－濾管管；3－進(jìn)水水總管管；4－排水水總管管；5一高壓壓水泵泵；6－集水水池；；7－水泵泵；8－內(nèi)管管；9－外管管；10－噴嘴嘴；11混合室室；12－擴(kuò)散散管；；13－壓力力表5.2管井井井點(diǎn)管井井井點(diǎn)：：就是沿沿基坑坑每隔隔一定定距離離設(shè)置置一個(gè)個(gè)管井井，每每個(gè)管管井單單獨(dú)用用一臺(tái)臺(tái)水泵泵不斷斷抽水水來降降低地地下水水位。。在土土的滲滲透系系數(shù)大大(20～200m／d)的土層層中，，宜采采用管管井井井點(diǎn)。管井井井點(diǎn)設(shè)設(shè)備：：主要是是由管管井、、吸水水管及及水泵泵組成成5.2管井井井點(diǎn)管井井井點(diǎn)1一沉砂砂管；；2一鋼筋筋焊接接骨架架；3－濾網(wǎng)網(wǎng)；4－管身身；5－吸水水管；；6－離心心泵；；7—小礫石石過濾濾層；；8－粘土土封口口；9－混凝凝土實(shí)實(shí)管；；10－無砂砂混凝凝土管管；11—潛水泵泵；12一出水水管5.3深井井井點(diǎn)當(dāng)要求求井內(nèi)內(nèi)降水水深度度超過過15m時(shí)，可可在管管井中中使用用深井井泵抽抽水。。這種種井點(diǎn)點(diǎn)稱為為深井井井點(diǎn)點(diǎn)（或或深管管井井井點(diǎn)））。深深井井井點(diǎn)一一般可可降低低水位位30～40m，有的的甚至至可達(dá)達(dá)百米米以上上。深井潛潛水泵泵有兩兩種類類型：：一種是是深井井潛水水泵另一種種是電電動(dòng)機(jī)機(jī)安裝裝在地地面上上，通通過傳傳動(dòng)軸軸帶動(dòng)動(dòng)多級葉葉輪工工作而而排水水。5.4電滲井井點(diǎn)電滲井井點(diǎn)：：是在輕輕型或或噴射射井點(diǎn)點(diǎn)中增增設(shè)電電極而而形成成，主主要用用于滲滲透系系數(shù)小小于0.1m／d的土層層。電滲井井點(diǎn)1一井點(diǎn)點(diǎn)管；；2一電極極；3－直流電源源6、降水對周周圍地面的的影響及預(yù)預(yù)防措施6、降水對周周圍地面的的影響及預(yù)預(yù)防措施6、降水對周周圍地面的的影響及預(yù)預(yù)防措施6、降水對周周圍地面的的影響及預(yù)預(yù)防措施6、降水對周周圍地面的的影響及預(yù)預(yù)防措施6、降水對周周圍地面的的影響及預(yù)預(yù)防措施降低地下水水位時(shí)，由由于土顆粒粒流失或土土體壓縮固固結(jié)，易引引起周周地地面沉降。。由于土層的的不均勻性性和形成的的水位呈漏漏斗狀，地地面沉降多多為不均勻勻沉降,可能導(dǎo)致周周圍的建筑筑物傾斜、、下沉、道道路開裂或或管線斷裂裂。6、降水對周周圍地面的的影響及預(yù)預(yù)防措施地下水位降降低植物根根系無法接接觸到潮濕濕層，使城城市走向荒荒漠化。北北京的地下下水位埋深深已從1950年的3～4米到現(xiàn)在的