lecture2放坡与降水ppt课件

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不采用支撑而采用直立或放坡施工进展开大开挖基坑工程是指不采用支撑而采用直立或放坡施工进展开挖的基坑工程；由于其费用低，工期短，是首先要思索的开挖挖的基坑工程；由于其费用低，工期短，是首先要思索的开挖方式。方式。本节主要讲授无支护开挖的边坡设计方法及地下水的处置方法，本节主要讲授无支护开挖的边坡设计方法及地下水的处置方法，包括排水和降水。包括排水和降水。主要内容：主要内容：竖直开挖竖直开挖放坡开挖放坡开挖防滑措

2、施防滑措施地下水处置地下水处置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适用于开挖深度不大、无地下水、适用于开挖深度不大、无地下水、基坑土质条件较好的场地。基坑土质条件较好的场地。n当基坑附近有超载时，应重新验当基坑附近有超载时，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缘由，一旦构成裂痕时；对黄土缘由，一旦构成裂痕时；对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 无

3、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 阅历法阅历法 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地下水的处置以边坡平安为目的，兼顾附近建筑设备的要求 。普通放坡开挖普通放坡开挖适用于地下水

4、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潜水型、涌水量较适用于地下水为潜水型、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、基坑开挖较深能够地下水埋深较浅、基坑开挖较深能够产生流砂、管涌、基坑突涌等不良景产生流砂、管涌、基坑突涌等不良景象时，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con1查表法表查表法表2 Taylor法图法图3条分法图条分法图浙江工业大学建筑工程学院

5、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边坡修坡图边坡修坡图2-3 2设置边坡护面图设置边坡护面图243边坡坡脚抗滑

6、加固图边坡坡脚抗滑加固图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添加抗滑力添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、地下水的处置1. 地下水流的根本性质地下水流的根本性质渗流定律：渗流定律：浸透力浸透力J (kN/m3)

7、 :ikvi=H1-H2/L土的浸透系数，单位m/d，m/s，cm/siJw 浸透力是一种体积力，单位是kN/m3； 浸透力的大小与水力坡降成正比； 浸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。 浸透压力动水压力是垂直水流方向单位面积土体上遭到的正压力。水流的速度越快，浸透力越大吗？水流的速度越快，浸透力越大吗？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管涌？浙江工业大学建筑工程学院地下水的处置方法地下水的处置方法降水集水井降水井点降水轻型井点放射井点电渗井点管井井点深井泵止水密排桩板桩地下延续墙+ 坑内降坑内降水水浙江工业大学建筑工程学院特点：明排水法构造简单其由集水

8、井、排水沟和水泵组成，施工本钱低，应尽能特点：明排水法构造简单其由集水井、排水沟和水泵组成，施工本钱低，应尽能够采用。够采用。 优点：方法简单、经济，对周围影响小，运用较广。优点：方法简单、经济，对周围影响小，运用较广。 缺陷：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、边坡塌方及管缺陷：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、边坡塌方及管涌等能够。涌等能够。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、基坑可扩展者；扩展者；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

9、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：沿基坑底周围设置，底宽排水沟：沿基坑底周围设置，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，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透明沟排水法普透明沟排水法 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任务简图离心泵任务简图浙江工业大学建筑工程学院1特点特

10、点 降水效果明显，使土壁稳定、防止流砂、防止隆起、降水效果明显，使土壁稳定、防止流砂、防止隆起、方便施工；方便施工； 能够引起周围地面和建筑物沉降，留意监测并采取措能够引起周围地面和建筑物沉降，留意监测并采取措施加以维护。施加以维护。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降水u轻型井点系统由井点管、衔接纳、集水总管及抽水设备等组成；轻型井点系统由井点管、衔接纳、集水总管及抽水设备等组成；u土的浸透系数土的浸透系数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

11、江工业大学建筑工程学院放射井点放射井点放射井点系统由放射井点、高压放射井点系统由放射井点、高压水泵和管路系统组成，以压力水为水泵和管路系统组成，以压力水为任务源。任务源。当土的浸透系数较大如当土的浸透系数较大如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，可用放射井点；以上，可用放射井点；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-放射器；放射器；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；

12、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，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钢井管钢井管潜水电泵潜水电泵滤水管滤水管滤网滤网导向段

13、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k0.1m/dk0.1m/d时，因土的浸透时，因土的浸透性很差，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浸透，这地下水加速向井点浸透，这种方法称为电渗井点法。种方法称为

14、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留意的问题降水中应留意的问题n为了维护周围建筑物和管线，可为了维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

15、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，采用特定的支护构造，既挡土，又止水，构支护构造，既挡土，又止水，构成防水帷幕为较好选择，但造价成防水帷幕为较好选择，但造价较高；较高；n防水帷幕常用钻孔压浆成桩法、防水帷幕常用钻孔压浆成桩法、地下延续墙、板桩、深层搅拌桩地下延续墙、板桩、深层搅拌桩墙。墙。在城市中，由于深基坑降水，总会引起地面沉陷，影响临近建筑物和管线。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

16、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；开挖深度普通不超越挖深度普通不超越2m；请留意有无超载、特殊土和开裂的情况；请留意有无超载、特殊土和开裂的情况；n当周边条件无限制时，对较深的基坑可进展放坡开挖，从

17、边坡稳定性的角度思索，当周边条件无限制时，对较深的基坑可进展放坡开挖，从边坡稳定性的角度思索，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：为了加固边坡，常用的工程措施包括：修肩、固脚、加固边坡。n地下水处置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。地下水处置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平安，而是为了施工的可行和方便。降水的目的一是为了基

18、坑坑壁平安，而是为了施工的可行和方便。n复习思索题复习思索题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地下水的处置方法有哪些？地下水的处置方法有哪些？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：题查阅资料：查阅资料：如何进展井点降水？如何进展井点降水？浙江工业大学建筑工程学院 1降水原理 2井点设备井管：38、51，长57m常用6m，无缝钢管，丝扣连滤管；滤管：3

19、8、51，长11.7m，开孔12,开孔率2025，包滤网；总管：内75100无缝钢管，每节4m，每隔0.8、1或1.2m有一短接口；衔接纳：运用透明塑料管、胶管或钢管，宜有阀门；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

20、：在坑槽周围布置、用于面积较大的基坑。环状：在坑槽周围布置、用于面积较大的基坑。运用要求：运用要求： 开挖前开挖前25天开泵降水；天开泵降水； 延续抽水不延续水量先大后小，先混后清，防止堵塞。延续抽水不延续水量先大后小，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。 普通要求掌握的水文地质资料有：地下水含水层厚度、承压或非承普通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、土的浸透系数、不透水层的位置等。压水及地下水变化情况、土质、土的浸透系数、不透水层的位置

21、等。 要求了解的工程性质主要有：基坑槽外形、大小及深度，此要求了解的工程性质主要有：基坑槽外形、大小及深度，此外尚应了解设备条件，如井管长度、泵的抽吸才干等。外尚应了解设备条件，如井管长度、泵的抽吸才干等。浙江工业大学建筑工程学院单排井点平面及高程布置单排井点平面及高程布置环状井点平面及高程布置环状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)、预备任务、预备任务包括井点设备、动力、水源及必要资料的预备，开挖排水沟，观测附近包括井点设备、动力、水源及必要资料的预备，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)、衔接与试抽、衔接与试抽井点系统全部安装终了后，需进展试抽，以检查有无漏气景象。开场