第1章 土方工程2

排水沟 疏 截水沟 堵 二 施工排水 降水1 排水地面水的排除通常可采用设置排水沟 疏 截水沟 堵 或修筑土堤 挡 等设施来进行 排水沟的断面不小500mm 500mm 纵向坡度一般不小于3 平坦地区不小于2 在山坡区域上施工 应在较高一面的山坡上开挖截水沟 以阻止山坡水流入施工场地 在平坦地区或低洼地区施工时 除开挖排水沟外 必要时还要修筑土堤挡水 以阻止场外水或雨水流入施工场地 在施工场地内布置临时排水系统时 应注意与原有排水系统相适应 并尽量与永久性排水设施相结合 以节省费用 二 施工排 降 水2 降水方式及措施1 集水坑降水法 明排水 当土的渗透性强时 采用集水坑降水法容易产生流砂现象 2 井点降水 1 含义 在基坑开挖前 预先在基坑周围或基坑内设置一定数量的滤水管 井 利用抽水设备从中抽水 使地下水位降至基坑底以下后才开挖 滤管构造 2 井点种类 3 轻型井点布置与设计 1 布置 单排井点 宽度小于6m 降水深度不超过5m采用双排井点 宽度大于6m 土质不良采用环行井点 基坑面积较大呈方形采用 A平面布置 B高程布置 若H 6m 用单级若H 6m 用多级 A水井种类 无压完整井 无压非完整井 承压完整井 承压非完整井 2 涌水量的计算 B涌水量的计算无压完整井的涌水量 x0 环状轻型井点的假想半径 m 当矩形基坑的长宽比不大于5时 可按下式计算 A 环状轻型井点系统所包围的面积 m2 即基坑中心水位降低值 无压非完整井单井涌水量 H 为有效影响深度 因为在非完整井中抽水 影响不到含水层的全部深度 在一定深度以下 地下水不受扰动 H 值可查表确定 当查表计算所得H H时 则仍取H值 即此时H H 承压完整井的涌水量式中M为含水层厚度 其他符号意义同无压完整井的涌水量计算公式C确定井管数量及间距单根井管出水量D一般取0 8m 1 2m 1 6m 2 0m D抽水设备的选择一般选用真空泵 总管长度不大于100m 120m 井点管数为80个 100个左右 E井点管的埋设与使用埋设顺序 先排放总管 再埋设井点管 然后用弯联管把井点管与总管连接 最后安装抽水设备 使用中的正常出水规律是 先大后小 先浑后清 井点管的埋设是关键性工作 可以采用以下方法 利用冲水管冲孔后埋没井点管 钻孔后沉放井点管 直接利用井点管水冲下沉 以带套管的水冲法或振动水冲法成孔后沉设井点管 当采用冲水管冲孔时 有冲孔与埋管两个过程 图 例题轻型井点系统设计计算示例某高层住宅楼地下室形状及平面尺寸如图所示 其地下室底板垫层的底面标高为 5 90m 天然地面标高为 0 50m 根据地质勘察报告 地面至 1 80m为杂填土 1 80m至 9 6m为细砂层 9 6m以下为粉质粘土 地下常水位标高为 1 40m 经试验知道 细砂层渗透系数K 6 8m d 因场地紧张 基坑南边直立开挖 有支护结构挡土 不放坡 其余三边放坡开挖 边坡采用1 0 5 为施工方便 坑底开挖平面尺寸比设计平面尺寸每边放出0 5m 试确定轻型井点系统的布置并计算之 轻型井点系统布置根据本工程条件 轻型并点系统选用单层环型布置 如图所示 总管直径选用127mm 布置于天然地面上 基坑上口尺寸为55 4m 19 1m 井点管距离坑壁为1 0m 则总管长度为2 55 4十2 1 0 十 19 1十2 1 0 157 m 井点管长度选用7 0m 直径为50mm 滤管长度为1 0m 井点露出地面0 2mm 基坑中心要求的降水深度s为s 5 90 1 40十0 50 5 0 m 井点管所需的埋置深度H 5 9一0 5 地面标高 十0 5 坑底 十21 1 2 1 10 6 955 m 7 0 0 2 6 80 m 将总管埋设于地面下0 3m处 即先挖0 3m深的沟槽 然后在槽底铺设总管抽水设备根据总管长度选用二套 其布置位置与总管的划分范围如图所示 基坑涌水量计算按无压非完整井考虑 含水层有效厚度H 按表计算 取H 8 2 m 抽水影响半径R按公式求出 环形井点的假想半径x S 7 1 4 5 6S S l 5 6 5 6 1 0 85 基坑涌水量Q 井点管数量与间距计算单根井点管出水量qq 65 0 05 1 0 19 3 m3 d 井点管数量n 井点管间距D 抽水设备选用a 选择真空泵 根据每套机组所带的总管长度为157 2 78 5 m 选用w3干式真空泵 真空泵所需的最低真空度hk 10 7 0十1 0 80 Pa b 选择水泵 水泵所需的流量Q 水泵的吸水扬程Hs 水泵的总扬程由于本工程出水高度低 只要吸水扬程满足要求 则不必考虑总扬程 根据水泵所需的流量与扬程 选择2B19型离心系 Q 11 25m3 HS 8 0 6 0M即可满足要求 F井点回灌技术在建筑物靠近基坑一侧 采用回灌井 沟 向土层内灌入足够的水 使建筑物下保持原地下水位 以求邻近建筑物的沉降达到最小程度 回灌井点是防止井点降水损害周围建筑物的一种经济 简便 有效的方法 它能将井点降水对周围建筑物的影响减少到最低程度 为确保基坑施工的安全和回灌的效果 回灌井点与降水井点之间应保持一定的距离 一般不小于6m 降水与回灌应同步进行 4 喷射井点当基坑开挖要求降水深度大于6m 土层的渗透系数为0 1 2 0m d的弱透水层时 适宜于采用喷射井点 其降水深度可达20m 如采用轻型井点则必须用多级井点 增大了井点设备用量和土方开挖工程量 喷射井点的设备 主要由喷射井管 高压水泵和管路系统组成 喷射井管由内管和外管组成 在内管下端装有喷射扬水器与油管相连 当高压水经内外管之间的环形空间由喷嘴喷出时 地下水即被吸入而排出 5 电渗井点电渗井点适用于渗透系数小于0 1m d 用一般井点不可能降低地下水位的含水层中 尤其宜用于淤泥排水 电渗井点排水的原理如图所示 以井点管作负极 以打入的钢筋或钢管作正极 当通以直流电后 水则自正极向负极移动而被集中排出 水的移动称电渗现象 故名电渗井点 6 管井井点管井的间距 一般为20 50m 深度为8 15m 管井井点的水位降低值 井内可达6 10m 管井井点的设计计算 参照轻型井点进行 管井井管的沉设 可采用钻孔法成孔 泥浆护壁 钻孔的直径 应比井管外径大200mm 下井管前应进行清孔 降低沉渣厚度和泥浆比重 然后沉设井管并随即用粗砂或小砾石填充井管周围作为过滤层 7 深井井点如要求降水深度较大 在管井井点内采用一般离心泵或潜水泵不能满足要求时 可采用特制的深井泵其降水深度大于15m 故又称深井泵法 3流砂1 定义粒径很小 无塑性的土壤 在动水压力推动下 极易失去稳定而随地下水一起涌入坑内 形成流砂现象 2 原因 内因取决于土壤的性质 当土的孔隙度大 含水量大 粘粒含量少 粉粒多等均容易产生流砂现象 因此 流砂现象经常发生在细砂粉和亚砂土中 外因 会不会发生流砂现象 还应具备一定的外因条件 即地下水及其产生动水压力的大小 如图示 由于高水位的左端 水头高为h1 与低水位的右端 水头高为h2 之间存在压力差 水经过长度为L 断面为A土体右左向右渗流 作用于土体的力有 wh1A 土体左断的总水压力 其方向与水流一致 wh2A 土体右断的总水压力 其方向与水流相反TLA 土体颗粒对水的阻力 T为单位土体阻力 由静力平衡条件得 wh1A wh2A TLA 0化简得式中称为水力梯度 以I表示 则上式可写成T I w 由于单位土体阻力与水在土中渗流时对单位土体的压力GD 称动水压力 大小相等 方向相反 所以GD T I w 当动水压力大于或等于土的浸水重度 即GD 土处于悬浮状态土的抗剪强度为零 土随水流一起进入基坑 形成流砂现象 3流砂的防治 1 枯水期施工 2 打板桩 3 水中挖土 4 人工降低地下水位 5 地下连续墙法 6 抛大石块 抢速度施工 7 冻结法 三 土的填筑与压实1 填土的基本要求保证一定的密实性和稳定性 符合设计和规范的有关规定2 填筑方法填土应分层进行 并尽量采用同类土填筑若填方中采用不同透水性的土料填筑时必须将透水性较大的土层置于透水性较小的土层之下 2 控制适宜的含水量 3 填土质量控制1 选择土料 土料要求1 碎石类土 砂士和爆破石渣 可用于表层下的填料 2 含水量符合压实要求的粘性土 可作各层填料 3 碎块草皮和有机质含量大于8 的土 仅用于无压实要求的填方 4 淤泥和淤泥质土 一般不能用作填料 但在软土或沼泽地区 经过处理含水量