土方降水和降水教学课件PPT.ppt

1 5土方工程排水与降水水的危害1 地表水 雨水 生活用水1 积水 影响施工 2 冲刷边坡 3 渗入土体 造成土体失稳 2 地下水1 渗出地面 影响施工 2 引起土壁坍塌 3 造成土体失稳 4 引起流沙 5 引起管涌 1 5 1地面截水排除地表水和雨水 最简单的方法是在施工现场及基坑或沟槽周围筑堤截水 通常可以利用挖出之土沿四周或迎水一侧 二侧筑0 5 0 8m高的土堤 地面截水应尽量保留 利用天然排水沟道 并进行必要的疏通 如无天然沟道 则在场地四周挖排水沟排泄 以拦截附近地面水 但要注意与已有建筑物保持一定安全距离 1 5 2地表排水 明排水法1 三字原则截 疏 抽 见动画 集水井降水施工流程 wmv 2 优缺点优点 设备简单 施工方便 缺点 在细砂和粉砂土层 抽水时会带走细砂 引起流砂 适用范围 粗粒土层 渗水量小的粘土层 3 明排水系统布置位置 尺寸 数量排水沟和集水井宜布置在拟建建筑基础边净距0 4m以外 排水沟边缘离开边坡坡脚不应小于0 3m 在基坑四角或毎隔20 40m应设一个集水井 排水沟底面应比挖土面低0 3 0 4m 集水井底面应比沟底面低0 5m以上 集水井的直径或宽度一般为0 6 0 8m 深度应随挖土的加深而加深 集水井壁可用竹 木等简易加固 当基坑挖到设计标高后 坑底应低于基底1 2m 并铺设碎石滤水层 以免在抽水时将泥砂抽出 以致造成基底土壤结构破坏 1 5 3流砂1 定义土体地下水存在水位差 地下水从高处流向低处 当土质为粉细砂时 地下水渗流的动水作用使得低水位处土体形成流动状态 土体抗剪强度降低为零 这种现象称为流砂 2 流砂的产生流砂现象的形成有其内因和外因 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 渗透系数小 排水性能差等均容易产生流砂现象 因此 流砂现象经常发生在细砂 粉砂和亚砂土中 但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 动水压力gd的计算公式为 式中 i 水力坡度 i h1 h2 l h1 h2 水位差 l 地下水渗流长度 水的重度 由上图可知土颗粒受到动水压力gd和浮土重度的作用 当地下水位较高 基坑内排水所造成的水位差较大时 动水压力也愈大 当gd 时 就会推动土壤失去稳定 形成流砂现象 当gd 时 就会推动土壤失去稳定 形成流砂现象 3 管涌 当基坑底部为不透水层 其下为承压水层 而不透水层覆盖厚度不足 重量小于承压水顶托力时 基坑底部可能发生涌冒现象 4 流砂的防治防治流砂总的原则是 治砂必治水 具体可以采取如下措施 1 枯水期施工 2 抛大石块 抢速度施工 3 设止水帷幕 如钢板桩 地下连续墙 旋喷桩等 4 水中挖土 5 人工降低地下水位 6 冻结法 主要有三个途径 即减小或平衡动水压力 截住地下水流 改变动水压力的方向 1 5 4井点降水1 基本概念1 定义基坑开挖前 预先在基坑四周埋设一定数量滤水管 井 利用抽水设备从中抽水 使地下水位降低 同时 在基坑开挖过程中不断抽水 使地下水位始终在基坑底部以下 这种方法称为井点降水 2 优缺点优点 克服流砂现象 稳定边坡 可适当改陡边坡 减少挖土方量降低地下水对支护结构的水平压力 防止坑底土的隆起 加快土的固结 提高地基土的承载能力 使基础工程能在较干燥的施工环境中进行施工 缺点 降水过程中 基坑附近的地基土壤会有一定的沉降 施工时要严加注意 防止地基沉降给周围建筑物带来不利影响 方法有 轻型井点 喷射井点 电渗井点 管井井点 深井泵等 适用范围见下表 2 轻型井点降水1 设备管路系统 抽水系统管路系统 滤管 井点管 弯联管 总管 见动画 井点降水原理 wmv 轻型井点降水系统构成 总管 井点管 弯连管 真空泵 轻型井点组成设备 井管 38 50 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127无缝钢管 每节4m 每隔0 8 1或1 2m有一短接口 弯联管 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 2 平面布置单排井点 基坑宽度小于6m 降水深度不超过6m时 一般采用单排线状井点 布置在地下水的上游一侧 两端延伸长度以不小于槽宽为宜 如图 2 轻型井点布置 1 布置依据基坑大小与深度 土质 地下水位高低与流向 降水深度等 双排线状井点 基坑宽度大于6m或基坑宽度虽不大于6m 但土质不良时 环形井点 基坑面积较大 3 高程布置考虑抽水设备的水头损失后 一般井点降水深度不超过6m 井点管的埋置深度h 如下页图 按下式计算 h h1 h il式中 h1 井点管埋设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最小距离 一般取0 5 1 0m i 水力坡度 根据实测 双排和环状井点为1 10 单排井点为1 4 1 5 l 井点管至基坑中心的水平距离 单排井点为至基坑另一边的距离 m 此外 确定井点管埋深度时 还要考虑到井点管上口一般要比地面高0 2m 当一级井点系统达不到降水深度要求时 可采用二级井点 即先挖去第一级井点所疏干的土 然后再在其底部装设第二级井点 如图 3 轻型井点计算 1 计算内容井点系统涌水量计算 井点管数量及井距的确定 抽水设备选用 2 井点系统涌水量计算 水井分类 无压完整井涌水量q 式中 q 单井涌水量 m3 d k 渗透系数 m d 应由实验测定 h 含水层厚度 m s 水井内水位降低值 m r 抽水影响半径 m 取 r 水井半径 m 单井涌水量 式中 q 井点系统涌水量 m3 d k 渗透系数 m d 应由实验测定 h 含水层厚度 m s 基坑内实际 水位降低值 m r 抽水影响半径 m 取 x0 环形井点的假想半径 m 当基坑长宽比不大于5时 取 a 环形井点系统所包围的面积 m2 环状井点涌水量 无压非完整井涌水量q 注 s 井点系统中心处处水位降低值 s 井点管处水位降低值 l 滤管长度 当算得的h0大于实际含水层厚度h时 仍取h值 承压完整井涌水量 式中 q 井点系统涌水量 m3 d k 渗透系数 m d 应由实验测定 m 承压含水层厚度 m s 基坑内实际 水位降低值 m r 抽水影响半径 m 取 x0 环形井点的假想半径 m 当基坑长宽比不大于5时 取 a 环形井点系统所包围的面积 m2 3 井点管数量与井距确定 单井最大出水量单井的最大出水量q 主要取决于土的渗透系数 滤管的构造与尺寸 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 最少井数井点管的最少根数nmin 按下式计算 式中 1 1 备用系数 考虑井点管堵塞等因素 其它符号同前 平均井距 式中 l 总管长度 m n 井点管根数 确定井点管间距时 还应注意以下几点 a 井距过小时 彼此干扰大 影响出水量 因此井距必须大于15倍管径 b 在渗透系数小的土中井距宜小些 否则水位降落时间过长 c 靠近河流处 井点宜适当加密 d 井距应能与总管上的接头间距相配合 常取0 8 1 2 1 6 2 0根据实际采用的井点管间距 最后确定所需的井点管根数 4 抽水设备选择按总管长度选择抽水设备 主要有w5 w6型真空泵 总管长度分别不宜大于100m 120m 水泵按涌水量的大小选用 要求水泵的抽水能力应大于井点系统的涌水量 约增大10 20 通常一套抽水设备配两台离心泵 即可轮换备用 又可在地下水量较大时同时使用 4 轻型井点施工 见动画 井点降水原理 wmv 1 施工流程挖井点沟槽 敷设集水总管 埋设井点管 用弯联管将井点管与总管连接 安装抽水设备 2 井点管埋设井管的埋设一般采用水冲法 分为冲孔与埋管两个过程 成孔方式 冲水管冲孔后沉入井点管 直接利用井点管水冲下沉套管式冲枪水冲法成孔 振动水冲法成孔 井点管的埋设 冲孔 冲孔过程中孔洞必须保持垂直 孔径不应小于300mm 应上下一致 冲孔深度应比滤管底深0 5m以上 埋设 井孔成型后 应立即拔出冲管 插入井点管 回填 埋管后立即回填砂滤层 以防孔壁塌土 砂滤层的填灌质量是保证轻型井点顺利工作的关键 一般要选择干净的粗砂 以免堵塞滤管网眼 填灌要均匀 并填塞至滤管顶上1 0 1 5m 井点管与孔壁之间填砂滤料时 管口应有泥浆水冒出 或向管内灌水时 能很快下渗方为合格 封口 砂滤层填灌好后 距地面下的0 5 1 0m深度内 应用粘土封口 以防漏气影响抽水效果 试抽 井点系统全部安装完毕后 需进行试抽 以检查有无漏气现象 使用 一般应连续抽水 特别是开始阶段 出水规律是 先大后小 先浑后清 检查真空度 检查有无死井 观察地下水位 拆除 拆除多层井点时应自底层开始逐层向上进行 在下层井点拆除期间 上部各层井点应继续抽水 3 管井井点用于土的渗透系数较大 k 20 200m d 地下水充沛的土层中 管井井点的滤管 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 4 喷射井点当要求降水深度大于6m 土层渗透系数为0 1 50m d时可采用 降水深度可达20m 渗透系数小于0 1m d的淤泥层较厚的地区需采用电渗井点 5 电渗井点 6 井点降水对周围建筑物的影响及防治措施1 降水的危害当在弱透水层和压缩性大的粘土层中降水时 地下水流失会造成地下水位下降 地基自重应力增加 土层压缩和土粒随水流失甚至被掏空等现象 会产生较大的地面沉降 另外 由于土层的不均匀性和降水后地下水呈漏斗曲线 四周土层自重应力变化不一致导致不均匀沉降 2 可采用的措施 减缓降水速度 务使土粒带出 在降水区域和周围场地之间设置止水帷幕 回灌井点 3 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 有效的办法 它能将井点降水对周围建筑物的影响减少到最小程度 为确保安全和回灌效果 回灌井和降水井的距离不宜小于6m 回灌井宜进入稳定水面下1m 且位于渗透性较好的土层中 过滤器的长度应大于降水井过滤器的长度 作业 某高层住宅楼地下室平面尺寸15 4m 49m 地下室地板垫层的底面标高 3 90m 天然地面标高 0 50m 根据勘察报告 地面至 1 80m为杂填土 1 80 9 6m为细砂层 9 6m以下为粉质粘土 地下水位 1 50m 经试验测定 细砂层渗透系数k 6 8m d 边坡放坡采用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1 0m 总管采用127mm直径 井点管长度选用6 0m 直径50mm 滤管长度1 0m 井点管露出地面0 2m 要求进行轻型井点布置 并计算井点管数量 1 6 土方填筑与压实 一 土料选择 选择填方土料应符合设计要求 如设计无要求时 应符合下列规定 1 碎石类土 砂土 使用细 粉砂时应取得设计单位同意 和爆破石碴 可用作表层以下的填料 2 含水量符合压实要求的粘性土 可用作各层填料 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工程 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 经过处理其含水量符合压实要求后 可用于填方中的次要部位 含盐量符合规定的盐渍土 一般可以使用 但填料中不得含有盐晶 盐块或含盐植物的根茎 6 不得使用冻土 膨胀土做填料 7 碎石类土或爆破石碴用作填料时 其最大粒径不得超过每层铺填厚度的2 3 当使用振动辗时 不得超过每层铺填厚度的3 4 铺填时 大块料不应集中 且不得填在分段接头处或填方与山坡连接处 填方内有打桩或其他特殊工程时 块 漂 石填料的最大粒径不应超过设计要求 返回 二 填筑要求 1 施工要求填方前 应根据工程特点 填料种类 设计压实系数 施工条件等合理选择压实机具 并确定填料含水量控制范围 铺土厚度和压实遍数等参数 对于重要的填方工程或采用新型压实机具时 上述参数应通过填土压实试验确定 填土时应先清除基底的树根 积水 淤泥和有机杂物 并分层回填 压实 填土应尽量采用同类土填筑 如采用不同类填料分层填筑时 上层宜填筑透水性较小的填料 下层宜填筑透水性较大的填料 填方基土表面应作成适当的排水坡度 边坡不得用透水性较小的填料封闭 填方施工应接近水平的分层填筑 当填方位于倾斜的地面时 应先将斜坡挖成阶梯状 然后分层填筑以防填土横向移动 分段填筑时 每层接缝处应作成斜坡形 辗迹重叠0 5 1 0m 上 下层错缝距离不应小于1m 2 填土压实的质量检查 检查标准 控制干密度 d 规定压实系数 c 利用填土作为地基时 设计规范规定了各种结构类型 各种填土部位的压实系数值 各种填土的最大干密度乘以设计的压实系数即得到施工控制干密度 填土压实后的实际干密度 应有90 以上符合设计要求 其余10 的最低值与设计值的差 不得大于0 08g cm3 且差值应较为分散 表1 6压实填土的质量控制 注 1 压实系数 c为压实填土的控制干密度 d与最大干密度 dmax的比值 op 2为最优含水量 2 地坪垫层以下及基础底面标高以上的压实填土 压实系数不应小于0 94 返回 三 填土的压实方法 填土压实方法有碾压法 夯实法和振动法三种 此外还可利用运土工具压实 1 碾压法 碾压法是由沿着表面滚动的鼓筒或轮子的压力压实土壤 一切拖动和自动的碾压机具 如平滚碾 羊足碾和气胎碾等的工作都属于同一原理 碾压法主要用于大面积的填土 如场地平整 大型车间的室内填土等工程 平滚碾适用于碾压粘性和非粘性土 羊足碾只能用来压实粘性土 气胎碾对土壤碾压较为均匀 故其填土质量较好 平滚碾 羊角碾 轮胎碾 按碾轮重量 平滚碾又分为轻型 5t以下 中型 8t以下 和重型 10t 三种 轻型平滚碾压实土层的厚度不大 但土层上部可变得较密实 当用轻型平滚碾初碾后 再用重型平滚碾碾压 就会取得较好的效果 如直接用重型平滚碾碾压松土 则形成强烈的起伏现象 其碾压效果较差 2 夯实法 夯实法是利用夯锤自由下落的冲击力来夯实土壤 主要用于小面积的回填土 夯实机具类型较多 有木夯 石硪 蛙式打夯机 火力夯以及利用挖土机或起重机装上夯板后的夯土机等 其中蛙式打夯机轻巧灵活 构造简单 在小型土方工程中应用最广 人工打夯 机械打夯 蛙式打夯机 夯实法的优点是可以夯实较厚的土层 采用重型夯土机 如1t以上的重锤 时 其夯实厚度可达1 1 5m 但对木夯 石硪或蛙式打夯机等夯土工具 其夯实厚度则较小 一般均在200mm以内 3 振动法 振动法是将重锤放在土层的表面或内部 借助于振动设备使重锤振动 土壤颗粒即发生相对位移达到紧密状态 此法用于振实非粘性土效果较好 近年来 又将碾压和振动结合而设计和制造出振动平碾 振动凸块碾等新型压实机械 振动压路机 返回 4 操作工艺1 当填方基底为积土或耕植土时 如设计无要求 可采用推土机或工程机械压实5 6遍 2 填筑粘性土 应在填土前检验填料的含水率 含水量偏高时 可采用翻松晾晒 均匀掺入干土等措施 含水量偏低 可预先晒水湿润 增加压实遍数或使用大功率压实机械等措施 3 使用碎石类土或爆破石渣作填料时 其最大粒径不得超过每层铺填厚度的2 3 当使用振动辗压时 不得超过每层铺填厚度的3 4 铺填时 大块料不应集中 且不得填在分段接头处或填方与山坡连接处 若填方场内有打桩或其他特殊工程时 块 漂 石填料的最大粒径不应超过设计要求 4 填料为砂土或碎石土 充填物为砂土 时 回填前宜充分洒水湿润 可用较重的平板振动器分层振实 每层振实不少于三遍 4 操作工艺5 回填土应水平分层找平夯实 分层厚度和压实遍数应根据土质 压实系数和机具的性能参照2 7选定 6 路基和密实度要求较高的大型填方 宜用振动平辗压实 使用自重8 15t的振动平辗压实爆破石碴类土时 铺