基坑开挖降水ppt课件.ppt

1 3 3基坑降水 一 概述一 降水目的1 防止涌水 冒砂 保证在较干燥的状态下施工 2 防止滑坡 塌方 坑底隆起 3 减少坑壁支护结构的水平荷载 地下含水构造的种类 二 流砂现象1 动水压力 地下水在渗流过程中受到土颗粒的阻力 使水流对土颗粒产生的一种压力 动水压力的大小与水力坡度成正比 方向同渗流方向 GD I w h L w2 流砂原因 当动水压力大于或等于土的浸水重度 GD 时 土粒被水流带到基坑内 主要发生在细砂 粉砂 轻亚粘土 淤泥中 用抽水机在基坑底明排水 粉细沙随地下水流入基坑 产生流沙 在基坑开挖和地下结构施工中 必须防止流沙 以免支护失效发生重大基坑坍塌事故 上海 广东 江苏 山东 浙江等地均有多雨季节 地下水充沛 基坑土方开挖时排水或降水不当 均有可能造成支护结构失效坍塌事故 基坑支护结构外侧因泥沙随水渗流进入基坑 造成局部沉陷坍塌事故 3 流砂的防治减小动水压力 板桩等增加L 平衡动水压力 抛石块 水下开挖 泥浆护壁 改变动水压力的方向 井点降水 二 集水井法 1 概述 用于土质较好 水量不大 基坑可扩大者挖至地下水位时 挖排水沟 设集水井 抽水 再挖土 沟 井 2 要求 1 排水沟 沿基坑底四周设置 底宽 300mm 沟底低于坑底500mm 坡度1 2 集水井 沿基坑底边角设置 间距20 40m 直径0 6 0 8m 井底低于坑底1 2m 长期用 有护壁和碎石压底 3 水泵 离心泵 潜水泵 污水泵 一 普通明沟排水法 二 分层明沟排水法 离心泵工作简图 三 井点降水法 一 特点效果明显 使土壁稳定 避免流砂 防止隆起 方便施工 可能引起周围地面和建筑物沉降 二 井点类型及适用范围 在地下水丰富地区 当土的渗透系数为0 1 1m d时 常采用轻型井点降水 轻型井点降水全貌图 喷射井点 管井井点构造 基坑放坡大开挖是一种最简单的基坑施工方法 优点是施工速度快 相对措施费用不高 缺点是周边场地要空旷 开挖和回填土方量大 放坡坡度的大小与地区土质有关 大型基坑放坡开挖 坡面喷混凝土保护 管井井点降水 管井井点的滤管 管井井点降水是一种常用的降水方法 适用在降水深度要求大 土质的渗透系数在20 200m d 管井井点施工时 先用小型钻机钻孔或水冲成孔 插入井点管后 在管四周填入砂滤料 井内放入潜水泵 管井的井点管 井的四周填入砂滤料 三 轻型井点降水1 降水原理2 井点设备井管 38 51 长5 7m 常用6m 无缝钢管 丝扣连滤管 滤管 38 51 长1 1 7m 开孔 12 开孔率20 25 包滤网 总管 内 75 100无缝钢管 每节4m 每隔0 8 1或1 2m有一短接口 连接管 使用透明塑料管 胶管或钢管 宜有阀门 抽水设备 真空泵 真空度高 体形大 耗能多 构造复杂射流泵 常用 简单 轻小 节能隔膜泵 少用 轻型井点降水系统构成 总管 井点管 弯连管 真空泵 轻型井点降水 喷射混凝土坡面保护 滤管构造 真空泵井点设备工作原理图 b 射流器构造 3 井点布置 1 平面布置单排 在沟槽上游一侧布置 每侧超出沟槽 B 用于沟槽宽度B 6m 降水深度 5m 双排 在沟槽两侧布置 每侧超出沟槽 B 用于沟槽宽度B 6m 或土质不良 环状或U形 在坑槽四周布置 用于面积较大的基坑 如采用U形布置 则井点管不封闭的一段应在地下水下游方向 a 单排布置 b 双排布置 c 环形布置 d U形布置 单排井点平面及高程布置 2 高程布置 图 单排布置 H H1 h iL l 环状井点平面及高程布置 双排或环状布置 H H1 h iL l 井管埋深 H埋 H1 h iL H1 埋设面至坑底距离 h 降水后水位线至坑底最小距离 一般可取0 5 1m i 地下水降落坡度 环状1 10 线状1 5 L 井管至基坑中心 环状 或另侧 线状 距离 当H埋 6m时 降低埋设面 采用二级井点 改用其它井点 4 计算涌水量Q 环状井点系统 1 判断井型 图 按照滤管与不透水层的关系 完整井 到不透水层非完整井 未到不透水层 按照是否承压水层 承压井无压井 水井的分类 2 无压完整井群井井点计算 Q 1 366K 2H S S lg R X0 lgX0 m3 d K 土层渗透系数 m d H 含水层厚度 m S 水位降低值 m R 抽水影响半径 m R 2S HK 1 2 X0 环状井点系统的假想半径 m 当长宽比A B 5时 X0 F 1 2 否则分块计算涌水量再累加 F 井点系统所包围的面积 s 3 无压非完整井群井系统涌水量计算 近似解 以有效影响深度H0代替含水层厚度H用上式计算Q H0的确定方法 s 井点系统中心处的水位降低值 s 井点管处的水位降低值 注意 1 当H0值超过H时 取H0 H 2 计算R时 也应以H0代入 4 承压完整井 Q 2 73KMS lgR lgX0 m3 d M 承压含水层厚度 m 5 确定井管的数量与间距 1 单井出水量 q 65 dlK1 3 m3 d d l 滤管直径 长度 m 2 最少井点数 n 1 1Q q 根 1 1 备用系数 3 最大井距 D L总管 n m 4 确定井距 取井距D 5 确定井点数 n L总管 D 例题 某基础施工 基坑宽8米 长12米 深4 5米 挖土边坡1 0 5 经地质勘察 天然地面以下为1米厚亚黏土 其下有8米厚的细砂层 细砂层的K 8m d 在细砂层下为不透水的粉土层 地下水标高为 1 5米 拟采用轻型井点法降水 试进行井点系统的设计 解 采用环型轻型井点系统 为使总管接近地下水位 表层土先挖除1米 则基坑上口尺寸为 11 5 15 5m2 则总管长度为 L 11 5 2 15 5 2 2 62m 取64米 一 布置1 平面布置如右图 2 高程布置 如下图 环状井点平面及高程布置 井点管埋深H埋 H1 h iL 3 5 0 5 0 1 6 775 4 675m采用6m井点管 51 露出地面0 2m 滤管取1 0m长 二 涌水量计算 1 判别井点管类别 1 井点管 滤管 7米 没有达到不透水层 2 基坑长宽比小于5 故按无压非完整井环型井点系统计算 2 涌水量计算 Q 1 364K 2H0 S S lg R x0 lgX0 1 K 8m d2 H0 SS 3 5 S 3 5 0 68 4 18mS s l 0 68查表取H0 9 27m实际H 8 1 1 5 7 5m 取H0 H 7 5 3 抽水影响半径R R 1 95S HK 1 2 52 87m4 基坑假想半径X0 F 1 2 8 67mQ 555 43m3 d3 井点管数量及间距 1 单根井点管出水量 q 65 dlK1 3 20 41m3 d2 数量 最少井点数 n 1 1Q q 29 9 30 根 3 最大井距 D L总管 n 2 13 m 4 确定井距 取井距D 2 0或1 6 m 取1 6m 则n L总管 n 40 根 练习 某基坑底面尺寸为30m 20m 基坑深4米 地下水位在地面以下1米 不透水层在地面以下10米 地下水为无压水 土层的渗透系数为15m d 基坑边坡为1 0 5 拟采用轻型井点降水 试进行井点系统的布置和计算 6 井点管的埋设与使用 1 埋设方法 水冲法 水枪 井管自身 高压水 钻孔法 正循环钻 反循环钻 冲击钻振动水冲法 2 使用要求 开挖前2 5天开泵降水 连续抽水不间断 水量先大后小 先混后清 防止堵塞 降水施工 管井井点施工时 先用小型钻机钻孔或水冲成孔 插入井点管后 在管四周填入砂滤料 井内放入潜水泵 管井的井点管 井的四周填入砂滤料 3 注意问题 1 真空度0 6 0 7大气压2 死管 检查 变活3 设观测井检查水位下降情况4 拔除井管 基坑回填后 井点管孔要及时回填 卷扬机 支架 51 6 5m上拔力1 2 1 8t 7 井点降水对周围环境的影响1 井点降水的不利影响井点管埋设完成开始抽水时 井内水位开始下降 一般情况下 经过一段时间之后 在井点周围形成漏斗状的弯曲水面 即所谓 降水漏斗 以后逐渐趋于稳定 降水漏斗范围内的地下水位下降以后 会造成土体固结沉降 由于漏斗形的降水面不是平面 因而所产生的沉降也是不均匀的 在实际工程中 还可能把土层中的一些土颗粒连同地下水抽出 这种现象会使地面产生的不均匀沉降加剧 造成附近建筑物及地下管线的不同程度的损坏 2 防范井点降水影响的措施通常采用的技术措施有 1 采用合理的井点降水布置 避免过度降水 2 在周边环境保护有严格要求的地区 尽可能采取设置止水帷幕的方法 切断地下水的渗流 必要时可进行坑内降水 减少降水影响范围 3 降水场地外缘设置回灌水系统 作业 某基坑底面尺寸为30m 50m 基坑深3米 地下水位在地面以下1 5米 地下水为无压水 土质情况 天然