轻型井点降水施工方案.doc

轻型井点降水施工方案1、工程简介着中重说明基础工程中的地质概况、地下水概况以及与降水有关的情况，即为什么要降水？2、降水方式方法及采取的措施现场井点布置，采用的设备型号，技术参数等。3、降水工作中应注意的事项在降水施工过程中，技术、质量、安全、环保应注意的事项4、计算书（附后）本节主要讨论轻型井点降水有关计算轻型井点降水计算一、 总涌水量计算1.基坑总涌水量q（m3/d），即环形井点系统用水量，常按无压完整井井群，用下式计算公式： q1.366k （2hs）s/ lgrlgx0 2.单井井点涌水量q（m3/d）常按无压完整井，按下计算公式： q1.366k（2hs）s/lgrlgr式中：k土的渗透系数（m/d）；h含水层厚度（m）；s水的降低值（m）；r抽水影响半径（m），由现场抽水试验确定，也可用下式计算：r1.95 sh kr井点的半径（m）；x0基坑的假想半径（m，当矩形基坑长宽比小于5时，可化成假想半径x0的圆形井，按下式计算：x0f/f基坑井点管所包围的平面面积（m2）；圆周率，取3.1416； 二、井点管需要根数井点管需要根数n可按下式计算： nm q/ q 式中 q65dl 3 k式中：n井点管根数；m考虑堵塞等因素的井点备用系数，一般取m1.1； q单根井点管的出水量（m3/d）；d滤管直径（m）；l滤管长度（m）；三、井点管平均间距井点管平均间距d（m），可按下式计算： d 2（lb）/n1求出的d应大于15d，并应符合总管接头的间距（一般为80、120、160mm）要求。式中：l矩形井点系统的长度（m）； b矩形井点系统的宽度（m）；四、例题某工程基坑平面尺寸见图，基坑宽10m，长19m，深4.1m，挖土边坡1：0.5。地下水位0.6m。根据地质勘察资料，该处地面下0.7m，为杂填土，此层下面有6.6m的细砂层，土的渗透系数k5m/d，再往下为不透水的粘土层。现采用轻型井点设备进行人工降低地下水位，机械开挖土方，试对该轻型井点系统进行计算。解：（1）井点系统布置该基坑顶部平面尺寸为14m23m，布置环状井点，井点管离边坡为0.8m。要求降水深度s4.100.60.54.0m，因此，用一级轻型井点系统即可满足要求，总管和井点布置在同一水平面上。由井点系统布置处至下面一层不透水粘土层的深度为0.76.67.3m，设井点管长度为7.2m（井管长6m，滤管1.2m，直径0.05m），因此，滤管底距离不透水粘土层只差0.1m，可按无压完整井进行设计和计算。（2）基坑总涌水量计算含水层厚度：h7.30.66.7 m降水深度：s4.10.60.54.0m基坑假想半径：由于该基坑长宽比不大于5，所以可化简为一个假想半径为x0的圆井进行计算：x0f/ （140.82）（230.82）3.14 11m抽水影响半径：r1.95 sh k 1.9546.75 45.1m基坑总涌水量： q1.366k （2hs）s /lgrlgx0 1.3665（26.74）4/lg45.1lg11 419 m3/d（3）计算井点管数量和间距单井出水量：q65dl3 k 65 3.14 0.051.23 5 20.9 m3/d井点管数量： nm q/ q1.1419 / 20.9 22根 在基坑四角处井点管应加密，如考虑每个角加2根井管，采用的井点管数量为22830根。井点管间距平均为： d 2（24.615.6）/3012.77 m 取2.4m 井点管布置时，为让开机械挖土开行路线，宜布置成端部开口（即留3根井管数量距离），因此，实际需要井点管数量为： d2（24.615.6）/2.4 231.5根 用32根。在土方开挖过程中，地下水渗入坑内，不但会使施工条件恶化，而更严重的是会造成边坡塌方和地基承载能力下降。因此，在基坑土方开挖前和开挖过程中，必须采取措施降低地下水位。降低地下水位的方法有集水坑降水法和井点降水法。（一）集水坑降水法1集水坑设置集水坑应设置在基础范围以外，地下水走向的上游。根据地下水量大小、基坑平面形状及水泵能力，集水坑每隔2040m设置一个。集水坑的直径或宽度，一般为0.60.8m。其深度，随着挖土的加深而加深，要经常低于挖土面0.71.0m。井壁可用竹、木或钢筋笼等简易加固。当基坑挖至设计标高后，井底应低于坑底12m，并铺设碎石滤水层，以免在抽水时将泥砂抽出，并防止井底的土被搅动。2水泵性能与选用在建筑工地上，排水用的水泵主要有：离心泵、潜水泵和软轴水泵等。（1）离心泵：由泵壳、泵轴及叶轮等主要部件组成，其管路系统包括滤网与底阀、吸水管及出水管等。离心泵的抽水原理：是利用叶轮高速旋转时所产生的离心力，将轮心部分的水甩往轮边，沿出水管压向高处。此时叶轮中心形成部分真空，这样，水在大气压力作用下，就能源源不断地从吸水管自动上升进入水泵。水泵的主要性能：包括流量、总扬程、吸水扬程和功率等。流量是指水泵单位时间内的出水量。吸水扬程表示水泵能吸水的最大高度，是确定水泵安装高度的一个重要数据。（从理论上说，水泵能将水吸上10.3m，但水泵限于构造关系，其最大吸水扬程只有3.58.5m。实际吸水高度（扬程）还要扣除吸水管路阻力损失和水泵进口处的流速水头损失。在水泵口径不大、吸水管不长时，实际吸水高度可按性能表上的最大吸水扬程减去1.2m（有底阀）0.6m（无底阀）估算。总扬程(h)包括吸水扬程和出水扬程两部分。常用离心泵性能(见表)。常用离心泵性能型 号 流 量 总扬程 最大吸水扬程 电动机功率? (m3/h) (m) (m) (kw)b17 614 20.314 6.66.0 1.72b19 1115 2116 8.06.0 2.82b31 1030 34.524 8.75.7 4.53b19 32.452.2 21.515.6 6.55.0 4.53b33 3055 35.528.8 7.03.0 7.04b20 65110 22.617.1 5 10.0注：2b19表示进水口直径为2英寸，总扬程为19m(最佳工作时)的单级离心泵。离心泵的选择：主要根据需要的流量与扬程而定。对基坑来说，离心泵的流量应大于基坑的涌水量，一般选用吸水口径24英寸的离心泵；离心泵的扬程在满足总扬程的前提下，主要是考虑吸水扬程是否能满足降水深度要求，如果不够，则可另选水泵或将水泵降低至坑壁台阶或坑底上。离心泵的抽水能力大，宜用于地下水量较大的基坑。离心泵的安装，要特别注意吸水管接头不漏气及吸水至少应在水面以下0.5m，以免吸入空气，影响水泵正常进行。离心泵的使用：要先向泵体与吸水管内灌满水，排除空气，然后开泵抽水。为了防止所灌的水漏掉。在底阀内装有单向阀门。离心泵在使用中要防止漏气与脏物堵塞等。（2）潜水泵是由立式水泵与电动机组合而成，工作时完全浸在水中。 水泵装在电动机上端，叶轮可制成离心式或螺旋桨式；电动机设有密封装置。潜水泵的出水口径，常用的有：40、50、100、125mm，其流量相应为：15、25、65、100 m/h，扬程相应为25、15、7、3.5m。这种泵具有体积小、重量轻、移动方便、安装简单和开泵时不需引水等优点，因此在基坑排水中采用较广。使用潜水泵时，为了防止电机烧坏，不得脱水运转，或陷入泥 中，也不得排灌含泥量较高的水质或泥浆水，以免泵叶轮被杂物堵塞。(二）井点降水法井点降水法就是在基坑开挖前，预先在基坑四周设一定数量的滤水管（井），利用抽水设备从中抽水，使地下水位降落到坑底以下；同时在基坑开挖过程中仍不断抽水。这样，可使开挖的土始终保持干燥状态，从根本上防止流砂发生，避免了地基隆起，改善了工作条件；同时土内水分排除后，边坡可以陡一些，以减少挖土量。此外，还可以加速地基土的固结，保证地基土的承载力，以利用提高工程质量。井点降水法有：轻型井点、喷射井点、管井井点、深井井点及电渗井点等，可根据土的渗透系数、降低水位的深度、工程特点及设备条件等选用。(见表)各种井点的适用范围项次 井点类别 土的渗透系数（m/d） 降低水位深度（m）1 单级轻型井点 0.150 362 多级轻型井点 0.150 6123 电渗井点 151.轻型井点轻型井点就是沿基坑的四周将许多井点管埋入地下蓄水层内，井点管的上端通过弯联管与总管相连接，利用抽水设备将地下水从井点管内不断抽出，这样便可将原有地下水位降至坑底以下。（1）轻型井点设备轻型井点设备是由管路系统和抽水设备组成。管路系统包括：滤管、井点管、弯联管及总管等。（图示）1井点管；2滤管；3总管；4弯联管 1钢管；2小孔；3塑料管5水泵房；6原地下水位 ； 4细滤网；5粗滤网；6粗铁丝7降水后地下水位 保护网；7井点管；8铸铁头轻型井点全貌图 滤管构造滤管是井点设备的一个重要部分，其构造是否合理，对抽水效果影响较大。滤管的直径为38或50mm，长度为1.01.5m，管壁上钻有直径为1319mm的按梅花状排列的滤孔，滤孔面积为滤管表面积的2025%，滤管外包以两层滤网。内层细滤网采用每厘米3040眼的铜丝布或尼龙丝布，外层粗滤网采用每厘米510眼塑料纱布。为使水流畅通，避免滤孔淤塞时影响水流进入滤管，在管壁与滤网间用小塑料管（或铁丝）饶成螺旋形隔开。滤网的外边用带眼的薄铁管，或粗铁丝网保护。滤管的下端为一铸铁头，滤管的上端与井点管连接。井点管直径与滤管同，其长度为57m，可整根或分节组成。井点管的上端用弯联管与总管相连。弯联管装有阀门，以便检修井点。弯联管宜用透明塑料管能随时看到井点管的工作情况。总管宜采用直径为100127mm的钢管，其上每隔0.8m或1.2m设有一个与井点管连接的短接头。总管每节长度为4m，其间用橡皮套管连接，并用钢箍拉紧，以防漏水。抽水设备是由真空泵、离心泵和水气分离等组成。其工作原理(图示)。抽水时先开动真空泵13，使土中的水分和空气受真空吸力形成产水气混合液，经管路系统向上流到水气分离器6中，然后开动离心泵14。在水气分离器内水气分离，水经离心泵由出水管16排出；空气则由真空泵排出。如水多，来不及排出时，水分分离器内浮筒7上浮，由阀门9将通向真空泵的通路关住，保护真空泵不使水进入缸体。副水气分离器12的作用是滤清从空气中带来的少量水分使其落入该器下层放出，以保证水不致吸入真空泵内。压力箱15除调节出水量外，并阻止空气由水泵部分窜入水气分离器，影响真空度。过滤箱4是用以防止由水流带来的部分细砂磨损机械。此外，在水气分离器上还装有真空调节阀21。当抽水设备所负担的管路较短，管路漏气轻微时，可将调节阀打开，让少量空气进入水气分离器内，使真空度能适应水泵的要求。当水位降低较深需要较高的真空度时，则将调节阀关闭。为对真空泵进行冷却，设有一个冷循环水泵17。（2）轻型井点布置1）平面布置(图示)当基坑或沟槽宽度小于6m，且降水深度不超过5m时，一般可采用单排井点，布置在地下水流的上游一侧（上图），其两端的延伸长度不小于基坑（槽）宽度为宜。如基坑宽度小于6m或土质不良，则宜采用双排井点。当基坑面积较大时，宜采用环形井点（下图）；有时为了施工需要，也可留出一段（地下水流下游方向）不封闭。井点管距离基坑壁一般不宜小于0.71.0m，以防局部发生漏气。井点管间距应根据土质、降水深度、工程性质等按计算或经验确定，一般采用0.8或1.6m。靠近河流处与总管四角部位，井点应适当加密。一套抽水设备能带动的总管长度，一般为100200m。采用多套抽水设备时，井点系统要分段，各段长度应大致相等，其分段地点宜选择在基坑拐弯处，以减少总管弯头数量，提高水泵抽吸能力，泵宜设置在各段总管的中部，使泵两边水流平衡。采用环形井点时，宜在泵的对面（即环圈的一半处）的总管上装设阀门或将总管断开，以控制总管内水流方向，改善总管内的水流状态，提高抽水效果。采用多套井点设备时，各套总管之间应装设阀门隔开，这样，当其中一套泵组发生故障时，可开启相邻阀门，借助邻近的泵组来维持抽水。同时，装设阀门也可以避免总管内水流紊乱。2）高程布置轻型井点的降水深度，从理论上说，利用真空泵抽吸地下水可达10.3m，但考虑抽水设备的水头损失后，一般不超过6m。井点管的埋置深度ha（不包括滤管），可按下式计算：式中：h1总管平台面至基坑底面的距离（m）；h基坑底面至降低后的地下水位线的距离，一般取0.51.0m；i水力坡度，根据实测：环形井点为1/10，单排线状井点为1/4；l井点管至基坑中心的水平距离（m）。ha值如大于降水深度6m，则应降低总管平台面标高以满足降水深度要求。此外在确定井点管埋置深度时，还要考虑到井点管的长度一般为6m，且井点管通常露出地面为0.20.3m。在任何情况下，滤管必须埋在含水层内。当一级轻型井点达不到降水深度要求时，可视土质情况，先用其他方法降水（如集水坑降水），然后将总管安装在原有地下水位线以下，以增加降水深度；或采用二级轻型井点，即先挖去第一层井点所疏干的土，然后再在其底部装设在第二层井点。3）轻型井点计算轻型井点的计算内容包括：涌水量计算、井点管数量与井距的确定，以及抽水设备选用等。井点计算受水文地质和井点设备等许多因素影响，算出的数值只是近似值。轻型井点涌水量计算之前，先要确定井点系统布置方式和基坑计算图形面积。如矩形基坑的长宽比大于5或基坑宽度大于抽水影响半径的两倍时，需将基坑分块，使其符合计算公式的适用条件；然后分块计算涌水量，将其相加即为总涌水量。1）涌水量计算无压完整井抽水时，水位的变化如图所示。当抽水一段时间后，井周围的水面最后将会降落成渐趋稳定的漏斗状曲面，称之为降落漏斗。水井轴至漏斗外缘（该处原有水位不变）的水平距离称为抽水影响半径r。根据达西定律以及群井的相互干扰作用，可推导出无压完整井,群井涌水量如下：式中：k渗透系数（m/d），由实验测定；h含水层厚度（m）；s水位降低值（m）；r抽水影响半径（m）；x0环形井点的假想半径（m）；f环形井点所包围的面积（m2）。井点系统涌水量计算是按水井理论进行的。当滤管底达到不透水层顶面时，称为完整井，否则称为非完整井。根据地下水有无压力，又分为无压井与承压井（即水井布置在承压水埋藏区）。各类井的涌水量计算方法都不同，其中以无压完整井的理论较为完善。渗透系数k值，确定得是否准确，对计算结果影响较大。渗透系数的测定方法有：现场抽水试验与实验室测定两种。对重大的工程，宜采用现场抽水试验，以获得较为准确的渗透系数值，其方法是在现场设置抽水孔，并距抽水孔为x1与x2处设两个观测井（三者在同一直线上），根据抽水稳定后，观测井的水深y1和y2及抽水孔相应的抽水量q，按下式计算k值。在实际工程中往往会遇到无压非完整井点系统，其涌水量精确计算较为复杂，可近似按下式计算。其中有效带的深度h0值系经验数值，可查下表得到。有效带的深度h0值s/(s+l) 0.2 0.3 0.5 0.8h0 1.3(s+l) 1.3(s+l) 1.7(s+l) 1.85(s+l)当查表得到的h0值大于实际含水层厚度h时，则取h0=h同理，也可推导出承压完整井环形井点涌水量计算公式为：式中：m承压含水层厚度（m）；k、r、x0、s同前。2）井点管数量与井距的确定单根井点管的最大出水量q，按下式确定：式中：d滤管直径（m）；l滤管长度（m）；k渗透系数（m/d）。井点管的最少根数n，按下式确定：（根）井点管数量算出后，便可根据井点系统布置方式，求出井点管间距d。式中：l总管长度（m）；n井点管根数（m）。井距应与总管上的接头间距（0.8m）相配合。靠近河流处，井管宜适当加密。根据实际采用的井点管间距，最后确定所需的井点管根数。3）抽水设备选用干式真空泵的型号常用的有w3、w4、w5、w6型泵，可根据所带的总管长度、井点管根数及降水深度选用。采用w5型泵时，总管长度一般不大