土方與基礎(chǔ)工程組織管理-降水

主講：張殿波四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程系建筑施工技術(shù)第二節(jié)施工排水和人工降低地下水位復(fù)習(xí)：邊坡穩(wěn)定條件及其影響因素1土壁穩(wěn)定主要依靠土體的抗剪強(qiáng)度來(lái)維持平衡。

土體抗剪強(qiáng)度來(lái)源于土體的內(nèi)摩擦力和粘結(jié)力（內(nèi)聚力）。2土體塌方的本質(zhì)——剪應(yīng)力>抗剪強(qiáng)度其主要原因——開(kāi)挖過(guò)深、土質(zhì)較差、放坡太小、坡上堆載、臨時(shí)邊坡留置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、水的侵入以及支護(hù)較弱等綜合原因。3防止土體塌方的主要措施——放坡及支撐等。為了保持基坑干燥，防止由于水浸泡發(fā)生邊坡塌方和地基承載力下降，必須做好基坑的排水、降水工作，常采用的措施是集水井降水法和井點(diǎn)降水法。排除地面水:土釘墻排水1-排水溝；2-防水地面；3-噴射混凝土護(hù)頂；4-噴射混凝土面層1-孔眼；2-面層；3-排水管施工方法是，開(kāi)挖基坑或溝槽過(guò)程中，遇到地下水或地表水時(shí)，在基礎(chǔ)范圍以外地下水流的上游，沿坑底的周?chē)_(kāi)挖排水溝，設(shè)置集水井，使水經(jīng)排水溝流入井內(nèi)，然后用水泵抽出坑外。適用于水流較大的粗粒土層的排水、降水，也可用于滲水量較小的粘性土層降水，但不適宜用于細(xì)砂土和粉砂土層，因?yàn)榈叵滤疂B出會(huì)帶走細(xì)粒而發(fā)生流砂現(xiàn)象。一、集水井降水法集水井降水法集水井降水法

1－排水溝；2－集水井；3－離心式水泵；4－基礎(chǔ)邊線；5－原地下水位線；6－降低后地下水位線1）集水坑的設(shè)置

每隔20—40m；D=0.7—0.8m；深0.8—1.0m。2）水泵的選用離心泵、潛水泵

流量、揚(yáng)程、功率土的滲透性滲透系數(shù)K值將直接影響降水方案的選擇和涌水量計(jì)算的準(zhǔn)確性，一般應(yīng)通過(guò)抽水試驗(yàn)確定，下表所列數(shù)據(jù)可供參考。

土滲透性比較：粘土﹤粉土﹤砂土﹤礫石流砂：當(dāng)開(kāi)挖深度大、地下水位較高而土質(zhì)為細(xì)砂或粉砂時(shí)，如果采用集水井法降水開(kāi)挖，當(dāng)挖至地下水位以下時(shí)，坑底下面的土?xí)纬闪鲃?dòng)狀態(tài)，隨地下水涌入基坑，這種現(xiàn)象稱(chēng)為流砂。3）流砂及其防治流沙的防治原則：治砂必先治水減小或平衡動(dòng)水壓力水下挖土法減小水位差，使動(dòng)水壓力作用方向向下人工降低地下水位，截?cái)嗟叵滤鳌ＴO(shè)止水帷幕加長(zhǎng)滲透路徑打鋼板樁井點(diǎn)降水：基坑開(kāi)挖前，在基坑四周預(yù)先埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管(井)，在基坑開(kāi)挖前和開(kāi)挖過(guò)程中，利用抽水設(shè)備不斷抽出地下水，使地下水位降到坑底以下，直至土方和基礎(chǔ)工程施工結(jié)束為止。井點(diǎn)降水有兩類(lèi)：一類(lèi)為輕型井點(diǎn)(包括電滲井點(diǎn)與噴射井點(diǎn))；另一類(lèi)為管井點(diǎn)(深井泵)。對(duì)不同的土質(zhì)應(yīng)采用不同的降水形式，表2.6為常用的降水形式。二、井點(diǎn)降水法各類(lèi)井點(diǎn)的適用范圍適合條件降水類(lèi)型滲透系數(shù)(cm/s)可能降低的水位深度(m)輕型井點(diǎn)多級(jí)輕型井點(diǎn)10-2～10-5

3～66～12噴射井點(diǎn)10-3～10-6

8～20電滲井點(diǎn)＜10-6

宜配合其他形式降水使用深井井點(diǎn)≥10-5

＞10(一)輕型井點(diǎn)輕型井點(diǎn)就是沿基坑周?chē)蛞粋?cè)以一定間距將井點(diǎn)管(下端為濾管)埋入蓄水層內(nèi)，井點(diǎn)管上部與總管連接，利用抽水設(shè)備將地下水經(jīng)濾管進(jìn)入井管，經(jīng)總管不斷抽出，從而將地下水位降至坑底以下。輕型井點(diǎn)法適用于土壤的滲透系數(shù)為0.1～50m/d的土層中；降低水位深度：一級(jí)輕型井點(diǎn)3～6m，二級(jí)井點(diǎn)可達(dá)6～9m。

真空泵輕型井點(diǎn)的布置

當(dāng)基坑或溝槽寬度小于6m，水位降低深度不超過(guò)5m時(shí)，可用單排線狀井點(diǎn)布置在地下水流的上游一側(cè)，兩端延伸長(zhǎng)度一般不小于溝槽寬度。

如寬度大于6m或土質(zhì)不定，滲透系數(shù)較大時(shí)，宜用雙排井點(diǎn)，面積較大的基坑宜用環(huán)狀井點(diǎn)(圖1.20)；為便于挖土機(jī)械和運(yùn)輸車(chē)輛出入基坑，可不封閉，布置為U形環(huán)狀井點(diǎn)。

在考慮到抽水設(shè)備的水頭損失以后，井點(diǎn)降水深度一般不超過(guò)6m。井點(diǎn)管的埋設(shè)深度H(不包括濾管)按下式計(jì)算(圖1.19(b))：式中H1——井點(diǎn)管埋設(shè)面至基坑底的距離，m；

h——基坑中心處坑底面(單排井點(diǎn)時(shí)，為遠(yuǎn)離井點(diǎn)一側(cè)坑底邊緣)至降低后地下水位的距離，一般為0.5～1.0m；

i——地下水降落坡度；環(huán)狀井點(diǎn)為1/10，單排線狀井點(diǎn)為1/4；

L——井點(diǎn)管至基坑中心的水平距離(單排井點(diǎn)中為井點(diǎn)管至基坑另一側(cè)的水平距離)，m。

(1.14)當(dāng)一級(jí)井點(diǎn)系統(tǒng)達(dá)不到降水深度時(shí)，可采用二級(jí)井點(diǎn)，即先挖去第一級(jí)井點(diǎn)所疏干的土，然后在基坑底部裝設(shè)第二級(jí)井點(diǎn)，使降水深度增加（圖1.21）。

水井類(lèi)型

水井的分類(lèi)（a）無(wú)壓完整井；（b）無(wú)壓非完整井（c）承壓完整井（d）承壓非完整井

井形示意圖

輕型井點(diǎn)的安裝輕型井點(diǎn)的施工分為準(zhǔn)備工作及井點(diǎn)系統(tǒng)安裝。

準(zhǔn)備工作包括井點(diǎn)設(shè)備、動(dòng)力、水泵及必要材料準(zhǔn)備，排水溝的開(kāi)挖，附近建筑物的標(biāo)高監(jiān)測(cè)以及防止附近建筑沉降的措施等。埋設(shè)井點(diǎn)系統(tǒng)的順序：根據(jù)降水方案放線、挖管溝、布設(shè)總管、沖孔、下井點(diǎn)管、埋砂濾層、粘土封口、彎聯(lián)管連接井點(diǎn)管與總管、安裝抽水設(shè)備、試抽。

井點(diǎn)管的埋設(shè)一般用水沖法施工，分為沖孔(圖1.22(a))和埋管(圖1.22(b))兩個(gè)過(guò)程。沖孔

埋管

填砂

封口

輕型井點(diǎn)使用

輕型井點(diǎn)運(yùn)行后，應(yīng)保證連續(xù)不斷地抽水。

井點(diǎn)淤塞，一般可以通過(guò)聽(tīng)管內(nèi)水流聲響、手摸管壁感到有振動(dòng)、手觸摸管壁有冬暖夏涼的感覺(jué)等簡(jiǎn)便方法檢查。

地下基礎(chǔ)工程(或構(gòu)筑物)竣工并進(jìn)行回填土后，停機(jī)拆除井點(diǎn)排水設(shè)備。

（二）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(tái)水泵不斷抽水來(lái)降低地下水位。在土的滲透系數(shù)大(20～200m／d)的土層中，宜采用管井井點(diǎn)。管井井點(diǎn)的設(shè)備主要是由管井、吸水管及水泵組成。

圖1-36管井井點(diǎn)

(a)鋼管管井；(b)混凝土管管井1一沉砂管；2一鋼筋焊接骨架；3－濾網(wǎng)；4－管身；5－吸水管；6－離心泵；7—小礫石過(guò)濾層；8－粘土封口；9－混凝土實(shí)管；10－無(wú)砂混凝土管；11—潛水泵；12一出水管（a）（b）管井井點(diǎn)

3.深井井點(diǎn)

當(dāng)要求井內(nèi)降水深度超過(guò)15m時(shí)，可在管井中使用深井泵抽水。這種井點(diǎn)稱(chēng)為深井井點(diǎn)（或深管井井點(diǎn)）。深井井點(diǎn)一般可降低水位30～40m，有的甚至可達(dá)百米以上。常用的深井泵有兩種類(lèi)型。一種是深井潛水泵，另一種是電動(dòng)機(jī)安裝在地面上，通過(guò)傳動(dòng)軸帶動(dòng)多級(jí)葉輪工作而排水。4.噴射井點(diǎn)當(dāng)基坑開(kāi)挖較深，降水深度要求較大時(shí)，可采用噴射井點(diǎn)降水。其降水深度可達(dá)8～20m，可用于滲透系數(shù)為0.1～50m／d的砂土、淤泥質(zhì)土層。

噴射井點(diǎn)施工順序是：安裝水泵設(shè)備及泵的進(jìn)出水管路；鋪設(shè)進(jìn)水總管和回水總管；沉設(shè)井點(diǎn)管(包括灌填砂濾料)，接通進(jìn)水總管后及時(shí)進(jìn)行單根試抽、檢驗(yàn)；全部井點(diǎn)管沉設(shè)完畢后，接通回水總管，全面試抽，檢查整個(gè)降水系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況及降水效果。圖1-35噴射井點(diǎn)設(shè)備及平面布置簡(jiǎn)圖

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