基础工程施工土方工程PPT课件

1 模块2土石方工程与基坑施工 课题2基坑排水与降水施工 2 2 2 1学习目标 通过本课题的学习知道地下水对基础工程施工的影响 会结合具体工程情况采取正确的排水 降水方案 知道集水井排水法的使用要点 会正确布置集水井及选择排水设备 知道井点降水系统的分类 及各种井点的施工工艺 会正确布设井点 知道井点降水操作要点 会正确判断井点降水系统是否正常工作 会排除因堵管引起的系统故障 3 2 2 2学习内容 一 基坑排水 一 地下水对基础工程施工的影响 地下水通过物理 化学作用改变岩土体的结构 从而改变岩土体强度指标 地下水通过孔隙静水压力作用 影响岩土体中的有效应力 由于地下水的流动 在岩土体中产生渗流 对岩土体产生剪应力 从而降低岩土体的抗剪强度 4 地下水对基坑施工的影响 地下水对基础工程施工具有重要的影响 尤其是对基坑边坡的稳定有不利作用 地下水在边坡中渗流时由于水力梯度作用 会对边坡产生动水压力 指向临空面 对边坡稳定不利 为保证基坑施工过程处于疏干的工作条件 必须要进行基坑排水或降水 基坑内外会产生水头差 导致地下水产生渗流 渗流除了影响土的力学性状外 还会对土产生静力和动力作用 削弱基坑的稳定性 5 当水在土中从上向下流动时 流线向下 动水压力与土所受重力的作用方向一致 土粒趋于稳定状态 当水流方向从下向上时 其动水压力随水流向上 与土体重力方向相反 动水压力减小了土颗粒间的压力 土颗粒除受水的浮力外 还受到向上的动水压力 动水压力起不利作用 当动水压力大于土颗粒的有效重度时 土颗粒即流入基坑内 若是厚砂层即产生流砂 若是粘性土中有细砂夹层或淤泥 则会产生管涌 渗流使土体失稳 导致坑底隆起 坑壁位移 周边建筑下沉 开裂等 并危及基坑内的施工安全 地下水对基坑施工的影响 6 流沙处理 7 二 集水井排水法 图2 2 1集水井排水示意图1 排水沟 2 集水井 3 水泵 8 抽水设备 9 防治流砂可采取以下措施 1 安排在枯水期施工 2 抛大石块法 3 打钢板桩法 4 人工降低地下水位法 如采用轻型井点 喷射井点及管井井点等 使动水压力的方向向下 增大土粒间的压力 有效地阻止流砂现象 此法采用较广也较可靠 5 地下连续墙 10 二 基坑井点降水 一 井点降水的分类 11 二 井点降水工艺 1 轻型井点 喷射井点施工准备 井点管布置 井点管埋设 井点管系统运行 井点管拆除 2 管井井点施工准备 井点管布置 井点管埋设 水泵设置 井点管系统运行 井点管拆除 3 深井井点施工准备 做井口 安护筒 钻机就位 钻孔 填井底砂石垫层 吊放井管 回填管壁与井壁间砂滤层 安装抽水控制电器 试抽 正常降水运行 拆除 4 电渗井点施工准备 阴极井点埋设 阳极埋设 接通电路 正常降水运行 拆除 12 三 轻型井点降水施工 图2 2 2轻型井点设备1 井点管 2 滤管 3 总管 4 弯联管 5 水泵房 6 原有地下水位线 7 降低后地下水位线 13 14 轻型井点设备 15 轻型井点设备 真空泵 16 井点降水法 井点降水 开挖前 在基坑四周预先埋设一定数量的滤水管 井 在基坑开挖前和开挖过程中 利用抽水设备不断抽出地下水 使地下水位降到坑底以下 直至土方和基础工程施工结束为止 井点降水分类 管井井点喷射井点电渗井点深型井点轻井井点对不同的土质应采用不同的降水形式 表1 2为常用的降水形式 17 表1 2降水类型及适用条件 18 3 轻型井点的设计 1 轻型井点的组成 19 2 轻型井点的布置1 平面布置 确定井点布置的形式 总管长度 井点管数量 水泵数量及位置 a 单排布置 b 双排布置 c 环形布置 d U形布置 20 2 高程布置 确定井点管的埋置深度 在考虑到抽水设备的水头损失以后 井点降水深度一般不超过6m 井点管的埋设深度H 不包括滤管 按下式计算 式中H1 井点管埋设面至基坑底的距离 m h 基坑中心处坑底面 单排井点时 为远离井点一侧坑底边缘 至降低后地下水位的距离 一般为0 5 1 0m i 地下水降落坡度 环状井点为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 单排井点中为井点管至基坑另一侧的水平距离 m 21 3 轻型井点的计算 1 高程计算公式h h1 h iL 22 2 总管及井点管数量的计算 水井的分类 23 涌水量的计算 无压完整井 Q 1 366K 2H S S lgR lgX0 式中 K 土壤的渗透系数 m d 最好通过现场扬水试验确定 也可查表 H 含水层厚度 m R 抽水影响半径 m R 1 95S HK 1 2S 不利点的水位降落值 m X0 环状井点系统的假想圆半径 m X0 F 环状井点系统所包围的面积 24 对于无压非完整井 H0取代上式H H0可查表1 2 当算得的H0大于实际含水层的厚度H时 则仍取H值 表1 2有效带的深度H0值 注 S 为井点管中水位降落值 l为滤管长度 25 确定井管数量及井距单根井管的最大出水量为 q 65 dlK1 3式中d 滤管直径 l 滤管长度 K 渗透系数 m d 井点最少数量 n 1 1Q q井点管最大间距 D L1 n式中L1 总管长度 m 1 1 考虑井点堵塞等因素的井点管备用系数 求出的管距应大于15d 小于2m 并应与总管接头的间距 0 8m或1 2m 相吻合 并由此反求n 26 图2 2 3轻型井点的平面布置 a 单排布置 b 双排布置 c 环形布置 d U形布置 27 高程布置 28 计算结果尚应满足下式 相差很多时 则可用多级井点 任何情况下 滤管必须埋设在含水层内 井点管布置应离坑边有 定距离 0 7 1 0m 以防止边坡塌土而引起局部漏气 29 3 井点管的埋设与使用轻型井点的安装程序 总管 井点管 弯联管把井点总管联接 抽水设备 井水管的埋设 冲水管冲孔 钻孔 水冲法及振动水冲法 轻型井点使用时 一般应连续抽水 特别是开始阶段 正常的出水规律是 先大后小 先混后清 真空度是判断井点系统工作情况是否良好的尺度 在抽水过程中 还应检查有无堵塞 死井 工作正常的井管 用手触摸时 应有冬暖夏凉的感觉 或从弯联管上的透明阀门 观察 如死井太多 严重影响降水效果时 应逐个用高压水冲洗或拔出重埋 为观察地下水位的变化 可在影响半径内设观察孔 30 轻型井点的安装程序 总管 井点管 弯联管 抽水设备 井点管的埋设工艺 图2 2 5 有 冲孔 钻孔 水冲法及振动水冲法 31 轻型井点使用时 一般应连续抽水 32 4 轻型井点系统设计举例某工程设备基础施工基坑底宽10m 长15m 深4 1m 边坡坡度为1 0 5 图1 16 经地质钻探查明 在靠近天然地面处有厚0 5m的粘土层 此土层下面为厚7 4m的极细砂层 再下面又是不透水的粘土层 现决定用一套轻型井点设备进行人工降低地下水位 然后开挖土方 试对该井点系统进行设计 图1 16某设备基础开挖前的井点 平面图 断面图 33 解 井点系统布置该基坑底尺寸为10m 15m 边坡为1 0 5 表层为0 5米厚粘土 所以为使总管接近地下水位 可先挖出0 4m 在 5 20m处布置井点系统 则布置井点系统处 上口 的基坑尺寸为13 7m 18 7m 考虑井管距基坑边1m 则井点管所围成的平面面积为15 7m 20 7m 故按环形井点布置 H H1 h IL 5 2 1 5 0 5 1 10 15 6 2 4 99m令井点管6m长 且外露于埋设面0 2m实际埋深6 00 0 2 5 8m 故采用一级井点系统即可 基坑中心降水深度S 5 0 1 5 0 5 4 0m 再令滤管长度为1 2m 则滤管底口标高为 1 80m 距不透水的粘土层 2 30m处 0 5m 故此井点系统为无压非完整井 井点管中水位降落值S 5 8m 5 20 5 0 m 5 6m l 1 2m S S l 5 6 5 6 1 2 0 82 则H0 1 85 S l 1 85 5 6 1 2 m 12 58m 而含水层厚度H 5 0m 2 3 m 7 3m H0 故H0 H 7 3m 无压非完整井按完整井计算 R 1 95S HK 1 2 1 95 4 0 7 3 30 1 2m 115m 15 7 2 且井点管所围成的矩形长宽比20 7 15 7 5 所以不必分块布置 34 涌水量计算按扬水试验测得该细砂层的渗透系数K 30m d x0 15 7 20 7 1 2m 10 17mQ 1 366 30 2 7 3 4 4 lg115 lg10 17 m3 d 1592m3 d 计算井点管数量和间距取井点管直径为 38mm 则单根出水量q 65 0 038 1 2 301 3m3 d 28 9m3 d所以井点管的计算数量n 1 11592 28 9根 61根则井点管的平均间距D 15 7 20 7 2 61m 1 19m 取D 1 2m 实际布置 长边 20 7 1 2 1 19根 实长21 6m 短边 15 7 1 2 13根 实长15 6m 3