《建筑施工技術》課件-1-土方工程施工 降水工程施工

降水工程施工建筑施工技術●課程團隊建筑施工技術●降水工程施工建筑施工技術

｜降水工程施工導圖0←―――重點←―――難點1.4降水工程施工在開挖基坑(槽)、管溝或其他土方時,若地下水水位較高,挖土底面低于地下水水位,開挖至地下水水位以下時,土的含水層被切斷,地下水將不斷流入坑內.這時不僅施工條件惡化,而且容易發(fā)生邊坡失穩(wěn)、地基承載力下降等不利現(xiàn)象.因此,為了保證工程質量和施工安全,在土方開挖前或開挖過程中必須采取措施,做好降低地下水水位的工作,使地基土在開挖及基礎施工過程中保持干燥狀態(tài).1.4降水工程施工無論采用何種方法,降水工作都要持續(xù)到基礎施工完畢并回填土后才能停止.集水井降水1Part1.4.1集水井降水集水井降水法又稱明溝排水法,是在基坑或溝槽開挖時,在開挖基坑的一側、兩側或中間設置排水溝,并沿排水溝方向每間隔２０~４０m設一集水井(或在基坑的四角處設置),使地下水流入集水井內,再用水泵抽出坑外,如圖1-4-1所示.圖1-4-1(一)集水井及排水溝的設置為了防止基底土的細顆粒隨水流失,使土結構受到破壞,排水溝及集水井應設置在基礎范圍之外,距基礎邊線距離不少于０.４m,地下水走向的上游.根據基坑涌水量大小、基坑平面形狀及尺寸,以及水泵的抽水能力,確定集水井的數量和間距.一般每隔２０~４０m設置一個集水井.集水井的直徑或寬度一般為０.６~０.８m.集水井的深度隨挖土加深而加深,要始終低于挖土面０.７~１.０m.井壁用竹、木等材料加固.排水溝深度為０.３~０.４m,底寬不小于０.２~０.３m,邊坡坡度為１∶(１~１.５),溝底設有不小于０.２‰的縱坡.當挖至設計標高后,集水井底應低于坑底１~２m,并鋪設０.３m碎石濾水層,以免在抽水時將泥砂抽出,并防止坑底土被攪動.集水井降水常用的水泵主要有離心泵、潛水泵和泥漿泵.選用水泵類型時,一般取水泵的排水量為基坑涌水量的１.５~２.０倍.當基坑涌水量Q＜２０m３/h時,可用隔膜式泵或潛水電泵;當Q＝２０~６０m３/h,可用隔膜式或離心式水泵或潛水電泵;當Q＞６０m３/h,多用離心式水泵.(二)流砂及其防治基坑挖土達到地下水水位以下,有時坑底下的土就會形成流動狀態(tài),隨地下水一起流動涌進坑內,這種現(xiàn)象稱為流砂現(xiàn)象.發(fā)生流砂現(xiàn)象時,土完全喪失承載力,施工條件惡化,難以開挖至設計深度.流砂嚴重時,會引發(fā)基坑側壁塌方,附近建筑物下沉、傾斜甚至倒塌.總之,流砂現(xiàn)象對土方施工和附近建筑物都有很大危害.１.流砂產生的原因流動中的地下水對土顆粒產生的壓力稱為動水壓力.水由左端高水位h１,經過長度為L、斷面為F的土體流向右端低水位h２,水在土中滲流時受到土顆粒的阻力T,同時水對土顆粒作用一個動水壓力GD,二者大小相等、方向相反.圖1-4-2a中,作用在土體左端a－a截面處的靜水壓力為ρw×h１×F(ρw為水的密度),其方向與水流方向一致;作用在土體右端b－b截面處的靜水壓力為ρw×h２×F,其方向與水流方向相反;水在土中滲流時受到土顆粒的阻力為T.L.F(T為單位土體的阻力).根據靜力平衡條件得:圖1-4-2式中,為水頭差與滲流路程長度之比,即為水力坡度,用I表示,與動水壓力GD成正比.由于地下水的水力坡度大,即動水壓力大,而且動水壓力的方向(與水流方向一致)與土的重力方向相反,土不僅受水的浮力,而且受動水壓力的作用,有向上舉的趨勢,如圖1-4-2(b)所示.當動水壓力等于或大于土的重度時,土顆粒處于懸浮狀態(tài),并隨地下水一起流入基坑,即發(fā)生流砂現(xiàn)象.圖1-4-2２.流砂的防治流砂防治的原則是“治砂必治水”,其途徑如下:(１)減小或平衡動水壓力;(２)截住地下水流;(３)改變動水壓力的方向.其具體措施如下:(１)在枯水期施工.因為地下水水位低,坑內外水位差小,動水壓力小,不易發(fā)生流砂.(２)打板樁法.將板樁打入坑底下面一定深度,增加地下水從坑外流入坑內的滲流長度,以減小水力坡度,從而減小動水壓力,防止流砂產生.(３)水下挖土法.就是不排水施工,使坑內水壓與坑外地下水壓相平衡,消除動水壓力.(４)井點降低地下水水位法.采用輕型井點等降水方法,使地下水滲流向下,水不致滲流入坑內,能增大土料間的壓力,從而有效地防止流砂形成.因此,此法應用廣且較可靠.(５)地下連續(xù)墻法.此法是在基坑周圍先澆筑一道混凝土或鋼筋混凝土的連續(xù)墻,以支撐土壁、截水并防止流砂產生.另外,在含有大量地下水土層或沼澤地區(qū)施工時,還可以采取土壤凍結法.對位于流砂地區(qū)的基礎工程,應盡可能用樁基或沉井施工,以減少防治流砂所增加的費用.井點降水2Part1.4.2井點降水基坑中直接抽出地下水的方法比較簡單,施工費用低,應用比較廣,但當土為細砂或粉砂,地下水滲流時會出現(xiàn)流砂、邊坡塌方及管涌等情況,導致施工困難,工作條件惡化,并有引起附近建筑物下沉的危險,此時常用井點降水的方法進行降水施工.井點降水就是在基坑開挖前,預先在基坑四周埋設一定數量的濾水管(井).在基坑開挖前和開挖過程中,利用真空原理,不斷抽出地下水,使地下水水位降低到坑底以下,從根本上解決地下水涌入坑內的問題,如圖1-4-3a所示;可以防止邊坡由于受地下水流的沖刷而引起的塌方,如圖1-4-3(b)所示;使坑底的土層消除了地下水水位差引起的壓力,因此防止坑底土的上冒,如圖1-4-3(c)所示;圖1-4-3圖1-4-3由于沒有水壓力,減少了板樁橫向荷載,如圖1-4-3(d)所示;由于沒有地下水的滲流,也就消除了流砂現(xiàn)象,如圖1-4-3(e)所示.降低地下水水位后,由于土體固結,還能使土層密實,增加地基土的承載能力.圖1-4-3井點有輕型井點、噴射井點、電滲井點、管井井點、深井井點、無砂混凝土管井點以及小沉井井點等.各種降水方法的選用,可根據土的滲透系數、降低水位的深度、工程特點、設備及經濟技術比較等具體條件參照圖1-4-4選用.圖1-4-4（1）輕型井點：輕型井點是沿基坑四周每隔一定距離埋入井點管（直徑38--51MM，長5--7M的鋼管）至蓄水層內，利用抽水設備將地下水從井點管內不停抽出，使原有地下水降至坑底以下。在施工過程中要不斷的抽水，直至施工完畢。（2）噴射井點：如果仍采用輕型井點要采用多級井點，就會增加基坑挖土量、延長工期并增加設備數量，顯然不經濟。因此，當降水深度超過8m時，宜采用噴射井點，降水深度可達8--20m。噴射井點的設備，主要由噴射井管、高壓水泵和管路系統(tǒng)組成。（3）電滲井點：對于滲透系數很小的土（K小于0.1m/d），因土粒間微小空隙的毛細管作用，可以采用的方法。電滲井點是井點管作陰極，在其內側相應地插入鋼筋或鋼管做陽極，通入直流電后，在電場的作用下，使土中的水流加速向陰極滲透，流向井點管。這種方法耗電多，只在特殊情況下使用。（4）管井井點：管井井點就是沿基坑每隔一定距離設置一個管井，每個管井單獨用一臺水泵不斷抽水來降低水位。這在地下水量大的情況下比較適用。[1]（5）深井井點：當降水超過15m時，在管井井點采用一般的潛水泵和離心泵滿足不了降水的要求，可加大管井深度，改采用深井泵即深井井點來解決。深井井點一般可降低水位30--40m，有的甚至可以達到100m以上。常見的深井泵有兩種類型：電動機在地面上的深井泵及深井潛水泵（沉沒式深井泵）。建筑施工技術●降水工程施工【案例分析】建筑施工技術

｜降水工程施工練習4某基坑開挖土層為粉砂，地下水位線低于地面10m；開挖深度18m，降水方法宜采用()。A、集水井

B、輕型井點C、管井井點

D、深井井點【答案】D１.輕型井點降水(１)輕型井點降水設備.設備由井點管、彎聯(lián)管、集水總管、濾管和抽水設備組成.１.輕型井點降水圖1-4-3圖1-4-4(２)輕型井點的布置.根據基坑（槽）形狀，輕型井點可采用單排布置、雙排布置、環(huán)形布置，當土方施工機械需進出基坑時，也可采用U形布置。單排布置適用于基坑、槽寬度小于6m，且降水深度不超過5m的情況。雙排布置適用于基坑寬度大于6m或土質不良的情況。環(huán)形及U形布置適用于大面積基坑，如采用U形布置，則井點管不封閉的一段應在地下水的下游方向。建筑施工技術●降水工程施工【案例分析】建筑施工技術

｜降水工程施工練習4某溝槽寬度為10m，擬采用輕型井點降水，其平面布置宜采用(

)形式。A、單排

B、雙排

C、環(huán)形

D、U形【答案】B(３)施工工藝流程.輕型井點施工工藝流程為:放線定位→鋪設總管→沖孔→安裝井點管、填砂礫濾料、上部填黏土密封→用彎聯(lián)管將井點管與總管接通→安裝抽水設備→開動設備試抽水→測量觀測井中地下水水位變化的情況.(４)井點管埋設.井點管的埋設一般采用水沖法進行,借助于高壓水沖刷土體,用沖管擾動土體助沖,將土層沖成圓孔后埋設井點管.整個過程可分沖孔與埋管兩個過程,如圖1-4-5所示.沖孔的直徑一般為３００mm,以保證井管四周有一定厚度的砂濾層;沖孔深度宜比濾管底深０.５m左右,以防沖管拔出時部分土顆粒沉于底部而觸及濾管底部.圖1-4-5井孔沖成后,立即拔出沖管,插入井點管,并在井點管與孔壁之間迅速填灌砂濾層,以防孔壁塌土.砂濾層的填灌質量是保證輕型井點順利抽水的關鍵.一般宜選用干凈粗砂,填灌要均勻,并填至濾管頂上１~１.５m,以保證水流暢通.井點填砂后,需用黏土封口,以防漏氣.井點管埋設完畢后,需進行試抽,以檢查有無漏氣、淤塞現(xiàn)象,出水是否正常,如有異常情況,應檢修好方可使用.２.噴射井點降水當基坑開挖較深或降水深度大于８m時,必須使用多級輕型井點才可收到預期效果.但需要增大基坑土方開挖量,延長工期并增加設備數量,因此不夠經濟.此時宜采用噴射井點降水.２.噴射井點降水噴射井點降水是在井點管內部裝設特制的噴射器，用高壓水泵或空氣壓縮機通過井點管中的內管向噴射器輸入高壓水或壓縮空氣形成水氣射流，將地下水經井點外管與內管之間的間隙抽出排走。本法設備較簡單，排水深度大，可達8~20米，比多層輕型井點降水設備少，基坑土方開挖量少，施工快，費用低。適用基坑開挖較深、降水深度大于6米、小于20米、土滲透系數為0.1~20.0m/d的粉土、砂土中使用。３.管井井點降水管井井點又稱大口徑井點,適用于滲透系數大(２０~２００m/d)、地下水豐富的土層和砂層,或用集水井法易造成土粒大量流失,引起邊坡塌方及用輕型井點難以滿足要求的情況下使用,具有排水量大、降水深、排水效果好、可代替多組輕型井點作用等特點.管井井點就是沿基坑每隔20~50m設置一個管井，每個管井單獨用一臺水泵（潛水泵、離心泵）不斷抽水來降低地下水位。用此法可降低地下水位5~10m，適用于土的滲透系數較大（K=0.1~200m/d)且地下水含量大的砂類土層中。圖1-4-6(１)管井井點系統(tǒng)主要設備.設備由濾水井管、吸水管和抽水機械等組成,如圖1-4-6所示.濾水井管的過濾部分,可采用鋼筋焊接骨架外包孔眼為１~２mm、長度為２~３m的濾網,井管部分宜用直徑為２００mm以上的鋼管或竹木、混凝土等其他管材.吸水管宜用直徑為５０~１００mm的膠皮管或鋼管,插入濾水井管內,其底端應插到管井抽吸時的最低水位以下,必要時裝設逆止閥,上端裝設一節(jié)帶法蘭盤的短鋼管.抽水機械常用１００~２００mm的離心式水泵.(２)管井布置.沿基坑外圈四周呈環(huán)形或沿