高層建筑施工地下水控制

地下水控制地下水控制

(groundwater

controlling)

——為保證支護(hù)結(jié)構(gòu)施工、基坑挖土

、地下室施工及基坑周邊環(huán)境安全而采取的排水、降水

、截水或回灌措施.方法名稱土類滲透系數(shù)(m/d)降水深度(m)水文地質(zhì)特征集水明排填土、粉土、粘性土、砂土7～

20.0<

5上層滯水或水量不大的潛水降水真空井點(diǎn)0.1～20.0單級<6多級<20噴射井點(diǎn)0.1～20.0<

20管井粉土、砂土、碎石土、可溶巖破碎帶、1.0～200.0>

5含水豐富的潛水、承壓水、裂隙水截水粘性土、粉土、砂土、碎石、巖溶巖不限不 限回灌填土、粉土、砂土、碎石土0.1～200不 限地下水控制方法適用條件地下水控制方法可分為集水明排、降水、截水、回灌等型式單獨(dú)或組合使用.1.集水明排2.降水——真空井點(diǎn)

,噴射井點(diǎn)

,管井井點(diǎn)方法3.截水4.回灌3.1集水明排一、構(gòu)造要求:(一)排水溝和集水井可按下面規(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0.4m以外,排水溝邊緣離開邊坡坡腳不應(yīng)小于0.3m;在基坑四角或每隔30

～40m應(yīng)設(shè)一個(gè)集水井.2.排水溝底面應(yīng)比挖土面低0.3

～

0.4m,集水井底面應(yīng)比溝底面低0.5m以上.(二)抽水設(shè)備可根據(jù)排水量大小及基坑深度確定.(三)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.基坑明排尚應(yīng)重視環(huán)境排水,當(dāng)?shù)乇硭畬觽?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.二、涌水量計(jì)算:V≥1.5

Q式中:V

—— 基坑的排水量Q

—— 基坑的總涌水量(一)無壓完整型基坑:Q=

KH2 -

h22

R′=K

(2H

– S)S

(m3/m)2

R′式中: Q

——單側(cè)每米長明溝的涌水量(m3/m);0

——基坑寬度的一半(ｍ)H

——含水層厚度;S

——基坑水位降深(ｍ);R——降水影響半徑(ｍ).

R′=

R

+

0（二）無壓非完整型基坑：Q=

K+ＫSq0=

K+KSq0

(m3/m)式中:E——坑底到含水層底的距離(m);q0

=

(,)

=

=由,值查曲線即可得q0值.H12 -

h22

R′(2H1– S)S2

R′R′R′+

0R′EH0.40.81.

61.

ooa0.960.940.9800.92q。0.

90 屯

o0 0.

1 0.

2 0.

3 0.

4 0.

5a

、p

值曲線三、抽水設(shè)備:1.離心泵2.潛水泵潛水泵工作簡圖1-葉輪;2-軸;3-電動機(jī);4-進(jìn)水口;5-出水膠管;6-電纜離 心 泵3.2降

水一、平面布置:降水井宜在基坑外緣采用封閉式布置,井間距應(yīng)大于15倍井管直徑.在地下水補(bǔ)給方向應(yīng)適當(dāng)加密;當(dāng)基坑面積較大、開挖較深時(shí),也可在基坑內(nèi)設(shè)置降水井.二、高程布置:降水井的深度應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)降水深度、含水層的埋藏分布和降水井的出水能力確定.設(shè)計(jì)降水深度在基坑范圍內(nèi)不宜小于基坑底面以下0.5m.即：h≥0.5m三、涌水量計(jì)算:(一)均質(zhì)含水層潛水完整井(二)均質(zhì)含水層潛水非完整井(三)均質(zhì)含水層承壓水完整井(四)均質(zhì)含水層承壓水非完整井(一)均質(zhì)含水層潛水完整井:1.基坑遠(yuǎn)離邊界時(shí):Q=

1.366k式中:R——降水影響半徑;(a)潛水含水層:R=

2S

K

H(b)承壓含水層:R=

10S

K(2H

– S)SLg(1+)R00——基坑等效半徑;(c)矩形基坑:

0

=0.29(a+b)式中:a,b—— 分別為基坑坑底的長,短邊.(d)不規(guī)則塊狀基坑:0

=

A/式中:A——基坑坑底的面積.2.岸邊降水時(shí):Q=

1.366k條件:

b

<

0.5

R(2H

– S)SLg2b0Q=

1.366k3.基坑位于兩個(gè)地表水體之間時(shí):(2H– S

)SLg[2(b1+b2)0(b1-b2)cos

]2(b1+b2)條件：b1和b2

<

0.5RQ=1.366k條件:

b′<

0.5

R4.基坑靠近隔水邊界時(shí):(2H– S

)S2Lg(R+0)-Lg0(2b′+

0)(二)均質(zhì)含水層潛水非完整井:1.基坑遠(yuǎn)離邊界時(shí):式中:hm

=H2 – hm2Lg(1+ )+ lg(1+

0.2)Rhm

–l l hm0 0H+

h2Q=

1.366k2.近河基坑含水層厚度不大時(shí):+]條件:

b

>式中:M

——由含水層底板到過濾器有效工作部分中點(diǎn)的長度.lLg+0.25lg2b00.66l0lMl +

SQ=

1.366kS[lgb2M2 -0.14l2M23.近河基坑含水層厚度很大時(shí):Q=

1.366kS[+]條件:

b

>lQ=

1.366kS[+]條件:

b

<llLg-

0.25arsh2b00.66l0l +

Slg0.44lbl +

SlglLg-

0.110.66l0lb2b0＿＿＿＿＿．．，■'■■■d

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-．．灌．.'. .i參一L. .逼,．.哺．涇宮f四、降水井?dāng)?shù)量:式中:Q

—— 基坑總涌水量;q

—— 設(shè)計(jì)單井出水量.n=1.1

Q q[例]某基坑采用真空井點(diǎn)降水,坑底平面尺寸為14*10m,基坑深4.0m.地下水位距地面1.5m,自地面以下有2.0m厚的亞砂土,以下為5.3m厚的中砂,再向下為隔水層.基坑遠(yuǎn)離邊界,砂土的滲透系數(shù)K=5.8m∕d.選直徑為50mm的6.0m長井點(diǎn)管和1.5m長的濾管.計(jì)算該井點(diǎn)系統(tǒng)的涌水量.±0.00-150S-4.00H-7.30解:隔水層距地面深度為:2+5.3=7.3(m)濾管底部距離水層為:7.3 - (6 - 0.2+1.5) = 7.3-7.3 = 0所以該系統(tǒng)為均質(zhì)潛水完整井,當(dāng)基坑遠(yuǎn)離邊界時(shí):Q=1.366k式中:H

=

7.3-1.5=5.8(m)

k

=

5.8m/dS = (4.0-1.5)+0.5=3.0(m)R= 2SKH = 2*3.0*5.8*5.8=34.8(m)0=0.29(a+b)=0.29(14+10)=6.96(m)得: Q=1.366k=262(m3/d)(2H – S)SLg(1+)R0(2*5.8-3)3Lg(1+)34.86.96五、噴射井點(diǎn):噴水井點(diǎn)(一)分類噴氣井點(diǎn)(二)組成:噴射井點(diǎn)、高壓水泵、管路系統(tǒng).(三)工作原理:高壓水經(jīng)內(nèi)外管環(huán)形通道噴嘴截面變小流速增加形成局部真空抽吸地下水 混合室噴射井點(diǎn)設(shè)備布置1-噴射井管;2-濾管;3-井水總管;4-排水總管;5-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(四)構(gòu)造要求:噴射井點(diǎn)的結(jié)構(gòu)及施工應(yīng)符合下列要求：1.井點(diǎn)的外管直徑宜為73～108mm,內(nèi)管直徑為50～73mm,過濾器直徑為89～127mm,井孔直徑不宜大于600mm，孔深應(yīng)比濾管底深1m以上。過濾器的結(jié)構(gòu)與真空井點(diǎn)相同。噴射器混合室直徑可取14mm,噴嘴直徑可取6.5mm,工作水箱不應(yīng)小于10m3。2.工作水泵可采用多級泵，水壓宜大于0.75MPa.3.井孔的施工與井管的設(shè)置方法與真空井點(diǎn)相同。4.井點(diǎn)使用時(shí)，水泵的起動泵壓不宜大于0.3MPa.正常工作水壓宜為0.25P0（揚(yáng)水高度）；正常工作水流量宜取單井排水量。（五）井點(diǎn)計(jì)算:1.高壓泵工作水流量:Q1=n·q

α式中:Q1——高壓水泵的工作水流量(m3/h);n

——噴射井點(diǎn)管根數(shù)

;α——排水流量與工作水流量之比值,

，查表;q

——噴射井點(diǎn)出水量(m3/h).2.高壓泵工作水壓力:P1

=Hβ系 數(shù)土的滲透系數(shù)/(m/d)αβK<10.80.2251≤K≤501.00.25K>501.20.30式中:P1——高壓水泵的工作水壓力(m);H

——噴射井點(diǎn)所需的揚(yáng)程(m);β——揚(yáng)程與工作水壓力之比值,

,查表排水量與工作水流量比值型號外管直徑(mm)噴射管工作水壓力P1(MPa))工作水流量Q1(m3/d)設(shè)計(jì)單井出水流量q(m3/d)適用含水層滲透系數(shù)(m/d)噴嘴直徑(mm)混合室直徑(mm1.5型并列式387140.6～0.8112.8～163.2100.8～138.20.1～5.02.5型圓心式687140.6～0.8110.4～148.8103.2～138.20.1～5.04.0型圓心式10010200.6～0.8230.4259.2～388.85.0～10.06.0型圓心式16219400.6～0.8720600～72010.0～20.03.噴射井點(diǎn)設(shè)計(jì)出水量六、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)用一臺水泵不斷抽水來降低地下水位.在土的滲透系數(shù)大(1.0～200m/d).地下水量大,粉土、砂土、碎石土、可溶巖、破碎帶的土層中,宜采用管井井點(diǎn).(一)組成:過濾井點(diǎn)、管井、水泵(二)構(gòu)造要求:1.管井井管直徑應(yīng)根據(jù)含水層的富水性及水泵性能選取，且井管不宜小于200mm,井管內(nèi)徑宜大于水泵外徑50mm.2.沉砂管長度不宜小于3m.3.鋼制、鑄鐵、和鋼筋骨架過濾器的孔隙率分別不宜小于30%、23%和50%。4.井管外濾料宜選用磨圓度較好的硬質(zhì)巖石，不宜采用了棱角狀石渣料、風(fēng)化料或其它粘質(zhì)巖石。濾料規(guī)格宜滿足下列要求：1）對于砂土含水層D50=(6～

8)d50式中:D50、d50-----填料和含水層顆粒分布累計(jì)曲線上重量為50%所對應(yīng)的顆粒粒徑。2）對于d20<2mm的碎石類土含水層：D50=(6～

8)d203）對于d20≥2mm的碎石類土含水層，可充填粒徑為10～20mm的濾料。4）濾料應(yīng)保證不均勻系數(shù)小于2。(三)井點(diǎn)布置——延基坑外緣封閉布置.管井的間距一般為20

～

50m,管井的深度為8

～

15m,井內(nèi)水位降低可達(dá)6

～

10m.(四)出水量計(jì)算.管井的出水量q(m3/d)可按下列經(jīng)驗(yàn)公式確定:q=120rsl

3

k式中:rs——過濾器半徑(m);l——過濾器進(jìn)水部分長度(m);k——含水層滲透系數(shù)(m/d).(五)施工工藝:成孔→安設(shè)井管、填充濾料→洗井→安設(shè)水泵→抽水3.3截

水所謂截水,通常稱為截水帷幕.截水帷幕

curtain

for

cutting

off

water

——用于阻