lectre2放坡与降水

1、地地 下下 工工 程程 设设 计计 原原 理理第02章 大开挖基坑工程主讲教师主讲教师 ：胡敏云：胡敏云浙江工业大学建筑工程学院第二章第二章 大开挖基坑工程大开挖基坑工程大开挖基坑工程是指大开挖基坑工程是指不采用支撑而采用直立不采用支撑而采用直立或或放坡施工进行开放坡施工进行开挖挖的基坑工程；由于其费用低，工期短，是首先要考虑的开挖的基坑工程；由于其费用低，工期短，是首先要考虑的开挖方式。方式。本节主要讲授无支护开挖的本节主要讲授无支护开挖的边坡设计方法边坡设计方法及及地下水的处理方法地下水的处理方法，包括排水和降水。包括排水和降水。主要内容：主要内容：n竖直开挖竖直开挖n放坡开挖放坡开挖n防

2、滑措施防滑措施n地下水处理地下水处理浙江工业大学建筑工程学院一、竖直开挖n竖直开挖时坑壁自然稳定的竖直开挖时坑壁自然稳定的最大临界深度最大临界深度：n设计要求：设计要求： sckhh ks：1.21.5akcch2浙江工业大学建筑工程学院n适用于开挖适用于开挖深度不大、无地下水、深度不大、无地下水、基坑土质条件较好基坑土质条件较好的场地。的场地。n当基坑附近当基坑附近有超载有超载时，应重新验时，应重新验算；算；n不适用于当坑壁因吸水或失水等不适用于当坑壁因吸水或失水等原因，一旦原因，一旦形成裂缝形成裂缝时；对时；对黄土黄土及具有裂隙的胀缩性土及具有裂隙的胀缩性土。 浙江工业大学建筑工程学院n

3、无地下水时直立开槽的允许高度（表无地下水时直立开槽的允许高度（表2-1） 经验法经验法 土层类别土层类别坡高允许值坡高允许值(m)密实、中密的砂土和碎石类石（充填物为砂土）密实、中密的砂土和碎石类石（充填物为砂土）1.00硬塑、可塑的粘质粉土及粉质粘土硬塑、可塑的粘质粉土及粉质粘土1.25硬塑、可塑的粘性土和碎石类石硬塑、可塑的粘性土和碎石类石(充填物为粘性土充填物为粘性土)1.50坚硬的粘性土坚硬的粘性土2.00浙江工业大学建筑工程学院二、放坡开挖二、放坡开挖n放坡开挖往往受场地周边条件限制，但经济、快捷。n地下水的处理以边坡安全为目的，兼顾附近建筑设施的要求 。一般放坡开挖一般放坡开挖适用

4、于地下水在开挖深度以下适用于地下水在开挖深度以下 明沟排水放坡开挖明沟排水放坡开挖适用于地下水为适用于地下水为潜水潜水型、涌水量较型、涌水量较小、坑壁土及坑底土不会产生流砂、小、坑壁土及坑底土不会产生流砂、管涌、基坑突涌的场地条件。管涌、基坑突涌的场地条件。井点降水放坡开挖井点降水放坡开挖地下水埋深较浅、基坑开挖较深可能地下水埋深较浅、基坑开挖较深可能产生流砂、管涌、基坑突涌等不良现产生流砂、管涌、基坑突涌等不良现象时，可采用井点降水放坡开挖。象时，可采用井点降水放坡开挖。浙江工业大学建筑工程学院坡度设计坡度设计con（1）查表法）查表法表表（2） taylor法法图图（3）条分法）条分法图图

5、浙江工业大学建筑工程学院（1）查表法）查表法exit坑壁土坑壁土类型类型状态状态边坡高度边坡高度6米以内米以内10米以内米以内软质岩石软质岩石微风化微风化10.010.10中等风化中等风化10.1010.20强风化强风化10.2010.25碎石类土碎石类土密密 实实10.2010.25中中 密密10.2510.30稍稍 密密10.3010.40粘性土粘性土坚坚 硬硬10.3510.50硬硬 塑塑10.4510.55可可 塑塑10.5510.65粉土粉土sr1.11.5浙江工业大学建筑工程学院三、三、 基坑边坡失稳的防止措施基坑边坡失稳的防止措施 （1）边坡修坡）边坡修坡图图2-3 （2）设置边

6、坡护面）设置边坡护面图图24（3）边坡坡脚抗滑加固）边坡坡脚抗滑加固图图25(设置抗滑桩，旋喷桩，分层注浆法，深层搅拌桩设置抗滑桩，旋喷桩，分层注浆法，深层搅拌桩)。con 浙江工业大学建筑工程学院边坡修坡边坡修坡减小下滑力减小下滑力（a）坡顶卸土；）坡顶卸土； （b）坡度减小；）坡度减小； (c) 台阶放坡台阶放坡exit浙江工业大学建筑工程学院边坡护面边坡护面减弱雨水等的侵蚀和浸入减弱雨水等的侵蚀和浸入exit浙江工业大学建筑工程学院边坡固脚边坡固脚增加抗滑力增加抗滑力基坑边坡坡脚抗滑加固基坑边坡坡脚抗滑加固 exit浙江工业大学建筑工程学院四、地下水的处理1. 地下水流的基本性质地下水流

7、的基本性质n渗流定律：渗流定律：n渗透力渗透力j (kn/m3) :ikvi=（h1-h2）/l土的渗透系数，单位m/d，m/s，cm/sijw 渗透力是一种体积力，单位是kn/m3； 渗透力的大小与水力坡降成正比；渗透力的大小与水力坡降成正比； 渗透力的方向与水流的方向一致，因此受土层透水条件的影响。渗透力的方向与水流的方向一致，因此受土层透水条件的影响。 渗透压力（动水压力）是垂直水流方向单位面积土体上受到的正压力。渗透压力（动水压力）是垂直水流方向单位面积土体上受到的正压力。水流的速度越快，渗透力越大吗？水流的速度越快，渗透力越大吗？为什么工程上会出现流砂和管涌？为什么工程上会出现流砂和

8、管涌？浙江工业大学建筑工程学院地下水的处理方法地下水的处理方法降水集水井降水井点降水轻型井点喷射井点电渗井点管井井点深井泵止水密排桩板桩地下连续墙+ 坑内降水浙江工业大学建筑工程学院特点：特点：明排水法构造简单（其由集水井、排水沟和水泵组成），施工成本低，应尽可明排水法构造简单（其由集水井、排水沟和水泵组成），施工成本低，应尽可能采用。能采用。 优点：优点：方法简单、经济，对周围影响小，应用较广。方法简单、经济，对周围影响小，应用较广。 缺点：缺点：当涌水量较大、水位差较大或土质为细砂或粉砂，有产生流砂、边坡塌方及管当涌水量较大、水位差较大或土质为细砂或粉砂，有产生流砂、边坡塌方及管涌等可能。

9、涌等可能。集水井法明排水法25排水沟排水沟集水井集水井水泵水泵适用于：适用于：土质较好、水量不大、基坑可土质较好、水量不大、基坑可扩大者；扩大者；施工方法：施工方法：挖至地下水位时，挖排水沟挖至地下水位时，挖排水沟设集水井设集水井抽水抽水再挖土、沟、再挖土、沟、井。井。要求：（要求：（1）排水沟：沿基坑底四周设置，底宽）排水沟：沿基坑底四周设置，底宽 300mm，沟底低于坑底，沟底低于坑底500mm，坡度，坡度1。（。（2）集水井：沿基坑底边角设置，间距）集水井：沿基坑底边角设置，间距2040m，直径，直径0.60.8m，井底低于坑底，井底低于坑底12m。长期用，有护壁和碎石压底。（。长期用，

10、有护壁和碎石压底。（3）水泵：离）水泵：离心泵、潜水泵、污水泵心泵、潜水泵、污水泵浙江工业大学建筑工程学院普通明沟排水法普通明沟排水法 分层明沟排水法分层明沟排水法浙江工业大学建筑工程学院离心泵工作简图离心泵工作简图浙江工业大学建筑工程学院（1）特点）特点n 降水效果明显，使土壁稳定、避免流砂、防止隆起、方便施工；降水效果明显，使土壁稳定、避免流砂、防止隆起、方便施工；n 可能引起周围地面和建筑物沉降，注意监测并采取措施加以保护。可能引起周围地面和建筑物沉降，注意监测并采取措施加以保护。（2）井点类型及适用范围）井点类型及适用范围井点降水法井点降水法浙江工业大学建筑工程学院轻型井点降水轻型井点

11、降水u轻型井点系统由井点管、连接管、集水总管及抽水设备等组成；轻型井点系统由井点管、连接管、集水总管及抽水设备等组成；u土的渗透系数土的渗透系数k k5m/d5m/d，水量适中时较适用。，水量适中时较适用。浙江工业大学建筑工程学院二级轻型井点降水二级轻型井点降水浙江工业大学建筑工程学院喷射井点喷射井点喷射井点系统由喷射井点系统由喷射井点喷射井点、高压高压水泵水泵和和管路系统管路系统组成，以压力水为组成，以压力水为工作源。工作源。当土的渗透系数较大（如当土的渗透系数较大（如0.1m/d 0.1m/d k k5m/d5m/d时）且降水深度比较深时）且降水深度比较深时（如时（如8m8m以上），可用喷

12、射井点；以上），可用喷射井点；1-1-排水总管；排水总管；2-2-黏土封黏土封口；口；3-3-填砂；填砂；4-4-喷射器；喷射器；5-5-给水总管；给水总管；6-6-井点管；井点管；7-7-地下水；地下水；8-8-过滤器；过滤器；9-9-水箱；水箱；10-10-溢流管；溢流管；11-11-调压管；调压管；12-12-水泵水泵浙江工业大学建筑工程学院管井井点管井井点u管井井点就是沿开挖的基坑，每隔管井井点就是沿开挖的基坑，每隔2050m2050m设置一个管井，每个管井单独设置一个管井，每个管井单独用一台水泵抽水，用一台水泵抽水，u适用于适用于k=20200m/dk=20200m/d，即地下水量，

13、即地下水量大的土层中，此法可降低地下水位大的土层中，此法可降低地下水位510m510m。浙江工业大学建筑工程学院钢管深管井井点钢管深管井井点井孔井孔粘土封口粘土封口5050出水管出水管电缆电缆砾石滤水层砾石滤水层375375钢井钢井管管潜水电泵潜水电泵滤水管滤水管滤网滤网导向段导向段开孔底板开孔底板中粗砂中粗砂7575总管总管钢板井盖钢板井盖5050出水管出水管无砂混凝土管深管井井点无砂混凝土管深管井井点井孔井孔潜水电泵潜水电泵砾石滤水层砾石滤水层沉砂管沉砂管无砂混凝土滤水管无砂混凝土滤水管沉砂管沉砂管粘土封口粘土封口浙江工业大学建筑工程学院井点管电极 60v的直流电源电渗井点电渗井点n当当k

14、0.1m/dk0.1m/d时，因土的渗透时，因土的渗透性很差，可在轻型井点管的性很差，可在轻型井点管的内圈增设由钢管或钢筋做成内圈增设由钢管或钢筋做成的电极，通以直流电，促使的电极，通以直流电，促使地下水加速向井点渗透，这地下水加速向井点渗透，这种方法称为电渗井点法。种方法称为电渗井点法。浙江工业大学建筑工程学院井点类型井点类型渗透系数渗透系数降水深度降水深度最大井距最大井距主要原理主要原理单级轻型井点单级轻型井点0.120 m/d36 m1.62 m地上真空泵或喷射地上真空泵或喷射嘴真空吸水嘴真空吸水多级轻型井点多级轻型井点620喷射井点喷射井点0.12082023m地下喷射嘴真空吸地下喷射

15、嘴真空吸水水电渗井点电渗井点20深井泵、喷射井点深井泵、喷射井点深井泵深井泵浙江工业大学建筑工程学院降水中应注意的问题降水中应注意的问题n为了保护周围建筑物和管线，可为了保护周围建筑物和管线，可以采用回灌的方法。回灌井点方以采用回灌的方法。回灌井点方法可以使地表沉陷减少法可以使地表沉陷减少2/32/3；n除了降水方法以外，采用特定的除了降水方法以外，采用特定的支护结构，既挡土，又止水，形支护结构，既挡土，又止水，形成成防水帷幕防水帷幕为较好选择，但造价为较好选择，但造价较高；较高；n防水帷幕常用防水帷幕常用钻孔压浆成桩法、钻孔压浆成桩法、地下连续墙、板桩、深层搅拌桩地下连续墙、板桩、深层搅拌桩

16、墙。墙。在城市中，由于深基坑降水，总会引起地面沉陷，影响邻近建筑物和管线。浙江工业大学建筑工程学院降水井布设比较降水井布设比较 降水井布设降水井布设配合措施配合措施优点优点缺点缺点适用条件适用条件坑外降水坑外降水井点布设井点布设无隔水帷幕无隔水帷幕有利边坡稳定有利边坡稳定减少围护的侧减少围护的侧压力压力坑外水位坑外水位下降下降环境要求环境要求不高不高坑内降水坑内降水井点布设井点布设隔水帷幕或隔水帷幕或部分无隔水部分无隔水帷幕帷幕坑外水位不下坑外水位不下降或少下降降或少下降形成向坑形成向坑内水头差内水头差环境要求环境要求高高浙江工业大学建筑工程学院大开挖基坑工程本章小结n当基坑坑壁土质良好、地下

17、水埋藏较深且开挖深度不大时，可采用竖直开挖；开当基坑坑壁土质良好、地下水埋藏较深且开挖深度不大时，可采用竖直开挖；开挖深度一般不超过挖深度一般不超过2m；请注意有无超载、特殊土和开裂的情况；请注意有无超载、特殊土和开裂的情况；n当周边条件无限制时，对较深的基坑可进行放坡开挖，从边坡稳定性的角度考虑，当周边条件无限制时，对较深的基坑可进行放坡开挖，从边坡稳定性的角度考虑，开挖的边坡设计是重要内容；常用的边坡稳定分析方法为查表法、开挖的边坡设计是重要内容；常用的边坡稳定分析方法为查表法、taylor法和条法和条分法；分法；n防滑措施：为了加固边坡，常用的工程措施包括：修肩、固脚、加固边坡。防滑措施

18、：为了加固边坡，常用的工程措施包括：修肩、固脚、加固边坡。n地下水处理可采用降水和止水的方法，降水的方法包括集水井降水和井点降水。地下水处理可采用降水和止水的方法，降水的方法包括集水井降水和井点降水。降水的目的一是为了基坑坑壁安全，而是为了施工的可行和方便。降水的目的一是为了基坑坑壁安全，而是为了施工的可行和方便。n复习思考题复习思考题n竖直和放坡开挖设计有哪些方法？如何设计无支护边坡？竖直和放坡开挖设计有哪些方法？如何设计无支护边坡？n防止基坑边坡失稳有哪些措施？防止基坑边坡失稳有哪些措施？n地下水的处理方法有哪些？地下水的处理方法有哪些？n降水有哪些方法，各适用于何种条件？什么是回灌？有什

19、么作用？降水有哪些方法，各适用于何种条件？什么是回灌？有什么作用？浙江工业大学建筑工程学院作业：作业：题查阅资料：查阅资料：如何进行井点降水？如何进行井点降水？浙江工业大学建筑工程学院 1降水原理 2井点设备井管：井管：38、51，长，长57m（常用（常用6m），无缝钢管，丝扣），无缝钢管，丝扣连滤管；连滤管；滤管：滤管：38、51，长，长11.7m，开孔，开孔12,开孔率开孔率2025，包滤网；包滤网；总管：内总管：内75100无缝钢管，每节无缝钢管，每节4m，每隔，每隔0.8、1或或1.2m有有一短接口；一短接口；连接管：使用透明塑料管、胶管或钢管，宜有阀门；连接管：使用透明塑料管、胶管或

20、钢管，宜有阀门；抽水设备：真空泵、射流泵、隔膜泵抽水设备：真空泵、射流泵、隔膜泵附：轻型井点降水浙江工业大学建筑工程学院滤管构造滤管构造抽水设备抽水设备浙江工业大学建筑工程学院（1）平面布置）平面布置单排：在沟槽上游一侧布置，每侧超出沟槽单排：在沟槽上游一侧布置，每侧超出沟槽 b。用于沟槽宽度用于沟槽宽度b6m，降水深度，降水深度5m。双排：在沟槽两侧布置，每侧超出沟槽双排：在沟槽两侧布置，每侧超出沟槽 b。 用于沟槽宽度用于沟槽宽度b6m，或土质不良。，或土质不良。环状：在坑槽四周布置、用于面积较大的基坑。环状：在坑槽四周布置、用于面积较大的基坑。（）使用要求：（）使用要求： 开挖前开挖前2

21、5天开泵降水；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。连续抽水不间断（水量先大后小，先混后清），防止堵塞。3井点布置井点系统布置应根据水文地质资料、工程要求和设备条件等确定。井点系统布置应根据水文地质资料、工程要求和设备条件等确定。 一般要求掌握的水文地质资料有：地下水含水层厚度、承压或非承一般要求掌握的水文地质资料有：地下水含水层厚度、承压或非承压水及地下水变化情况、土质、土的渗透系数、不透水层的位置等。压水及地下水变化情况、土质、土的渗透系数、不透水层的位置等。 要求了解的工程性质主要有：基坑（槽）形状、大小及深度，此要求了解的工程性质主要有：基坑（槽）形状、大小

22、及深度，此外尚应了解设备条件，如井管长度、泵的抽吸能力等。外尚应了解设备条件，如井管长度、泵的抽吸能力等。浙江工业大学建筑工程学院单排单排井点平面及高程布置井点平面及高程布置环状环状井点平面及高程布置井点平面及高程布置浙江工业大学建筑工程学院浙江工业大学建筑工程学院浙江工业大学建筑工程学院1)1)、准备工作、准备工作包括井点设备、动力、水源及必要材料的准备，开挖排水沟，观测附近包括井点设备、动力、水源及必要材料的准备，开挖排水沟，观测附近建筑物标高以及实施防止附近建筑物沉降的措施等。建筑物标高以及实施防止附近建筑物沉降的措施等。2)2)、埋设井点的程序、埋设井点的程序排放总管排放总管埋设井点管埋设井点管用弯联管将井点与总管接通用弯联管将井点与总管接通安装抽水设备。安装抽水设备。3)3)、连接与试抽、连接与试抽井点系统全部安装完毕后，