大工11秋《建筑施工》辅导资料二Word下载.docx

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2-集水井；

3-离心式水泵；

4-基础边线；

5-原地下水位线；

6-降低后地下水位线

1、排水沟的设置

排水沟底宽应不少于0.2～0.3m，沟底设有0.2％～0.5％的纵坡，使水流不致堵塞。

在开挖阶段，排水沟深度应始终保持比挖土面低0.4～0.5m；

在基础施工阶段，排水沟应距基础有足够远的距离且适当保护，并保证排水通畅。

2、集水井的设置

集水井应设置在基础范围以外的边角处。

间距应根据水量大小、基坑平面形状及水泵能力确定，一般为20～40m。

集水井的直径或宽度，一般为0.6~0.8m。

其深度应随着挖土的加深而加深，保持井底低于挖土面0.7~1.0m。

当基坑挖至设计标高后，井底应低于基坑底1~2m，并铺设碎石滤水层。

以免长时间抽水时，造成泥砂损失和扰动井底土。

3、水泵性能与选用

排水用的水泵主要有：

离心泵、潜水泵、软抽水泵等。

（1）离心泵

泵体是由泵壳、泵轴及叶轮等主要部件组成，其管路系统包括滤网与底阀、吸水管及出水管等。

离心泵的抽水原理：

利用叶轮高速旋转时所产生的离心力，将轮心部分的水甩往轮边，沿出水管压向高处。

水泵的主要性能包括：

流量、总扬程、吸水扬程和功率等。

流量是指水泵单位时间内的出水量。

扬程是指水泵能扬水的高度，也称水头。

离心泵工作简图

1－泵壳；

2－泵轴；

3－叶轮；

4－滤网与底阀；

5－吸水管；

6－出水管

离心泵的选择，主要根据需要的流量和扬程而定。

离心泵安装时，要特别注意吸水管接头不漏气，并保证吸水口在水面以下不少于0.5m，以免吸入空气，影响水泵正常进行。

（2）潜水泵

潜水泵是由立式水泵与电动机组合而成，工作时完全浸在水中。

水泵装在电动机上端，叶轮可制成离心式或螺旋桨式；

电动机设有密封装置。

潜水泵的工作简图见下页。

（三）流砂及其防治

1、流砂发生的原因

动水压力是流砂发生的重要条件。

流动中的地下水对土颗粒产生的压力称为动水压力，其性质通过下图所示的试验说明。

动水压力原理图

（a）水在土中渗流的力学现象；

（b）动水压力对地基土的影响

l、2－土颗粒

潜水泵工作简图

1－叶轮；

2－轴；

3－电动机；

4－进水口；

5－出水胶管；

6－电缆

由上式可知，动水压GD与水力坡度I成正比，水位差越大，动水压力越大，而渗透路程越长，动水压力越小。

产生流砂现象主要是由于地下水的水力坡度大，即动水压力大，而且动水压力的方向（与水流方向一致）与土的重力方向相反，土不仅受水的浮力，而且受动水压力的作用，有向上举的趋势，当动水压力等于或大于土的浸水密度时，土颗粒处于悬浮状态，并随地下水一起流入基坑，即发生流砂现象。

2、流砂的防治（多项选择题）

流砂防治的主要途径是减小或平衡动水压力或改变其方向。

具体措施为：

（1）抢挖法

（2）水下挖土法

（3）打钢板桩或作地下连续墙法

（4）在枯水季节开挖

（5）井点降水法

（四）井点降水法

井点降水法就是在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管（井），利用抽水设备从中抽水，使地下水位降落到坑底标高以下，并保持至回填完成或地下结构有足够的抗浮能力为止。

1、轻型井点

（1）轻型井点设备

轻型井点设备是由管路系统和抽水设备组成。

管路系统包括：

井点管（由井管和滤管连接而成）、弯联管及总管等。

轻型井点法降低地下水位全貌图

1－井管；

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

真空泵轻型井点设备工作原理简图滤管的构造

（2）轻型井点布置（重点掌握）

①平面布置

当基坑或沟槽宽度小于6m，且降水深度不超过5m时，可采用单排井点，布置在底下水流的上游一侧，其两端的延伸长度不应小于基坑宽度。

井点管距离基坑壁一般不宜小于0.7~1.0m，以防局部发生漏气。

在靠近河流及总基坑转角部位，井点应适当加密。

单排井点布置简图

（a）平面布置；

（b）高程布置

1-总管；

2-点管；

3-抽水设备

②高程布置

轻型井点多是利用真空原理抽吸地下水，理论上的抽水深度可达10.3m。

但由于土层透气及抽水设备的水头损失等因素，井点管处的降水深度往往不超过6m。

环形井点布置简图

2-井点管；

井管的埋置深度HA，可按下式计算：

HA≥H1十h十iL（m）

式中H1——总管平台面至基坑底面的距离（m）；

h——基坑中心线底面至降低后的地下水位线的距离，一般取0.5~1.0m；

i——水力坡度，根据实测：

环形井点为1／10，单排线状井点为1/4；

L——井点管至基坑中心线的水平距离（m）。

当计算出的HA值大于降水深度6m时，则应降低总管安装平台面标高，以满足降水深度要求。

此外，在确定井管埋置深度时，还要考虑井管长度（一般为6m），且井管通常需露出地面为0.2~0.3m。

在任何情况下，滤管必须埋在含水层中。

（3）轻型井点计算

①井型判定

水井的分类

（a）无压完整井；

（b）无压非完整井；

（c）承压完整井；

（d）承压非完整井

②涌水量计算

（①）无压完整涌水量

环形井点涌水量计算简图

（b）无压非完整井

（m³

/d）

式中K——渗透系数（m/d），应由实验确定；

H——含水层厚度（m）；

S——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）：

F——基坑周围井点管所包围的面积（㎡）。

（②）无压非完整井涌水量

有效深度H0值

S’/S’+1

0.2

0.3

0.5

0.8

H0

1.3（S’+l）

1.5（S’+l）

1.7（S’+l）

1.85（S’+l）

注：

表中S‘为井管内水位降低深度，l为滤管长度。

（③）承压完整井涌水量

承压完整井环形井点涌水量计算公式为：

式中M——承压含水层厚度（m）；

K——渗透系数（m/d），应由实验确定；

③确定井点管数量与井距

（①）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）。

（②）最少井数

井点管的最少根数nmin，按下式计算：

nmin=1.1Q/q（根）

式中1.1——备用系数，考虑井点管堵塞等因素。

其它符号同前。

（③）最大井距

Dmax=L/nmin

式中L——总管长度（m）。

确定井点管间距时，还应注意以下几点：

（需要记忆）

（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。

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）轻型井点的施工

埋设井点的程序是：

放线定位→打井孔→埋设井点管→安装总管→用弯联管将井点管与总管接通→安装抽水设备。

轻型井点的施工要点：

轻型井点的井孔一般采用水冲法或回转法。

冲孔直径一般为300mm，以保证井管四周有一定厚度的砂滤层，冲孔深度宜比滤管底深0.5mm左右，以防冲管拔出时，部分土颗粒沉于底部而触及滤管底部。

井孔成孔后，应立即居中插入井点管，并在井点管与孔壁之间迅速填灌砂滤层，以防孔壁塌土。

砂滤层的填灌质量是保证轻型井点顺利抽水的关键。

一般宜采用干净粗砂，填灌均匀，并至少填至滤管顶部1-1.5米以上，以保证水流畅通。

上部须用粘土封口，以防漏气和地表水下渗。

对于土质较差的地区，可以采用套管水冲法。

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。

若发现滤管被泥砂堵塞，则属于“死井”，应逐根用高压水反向冲洗或拔出重新沉没。

轻型井点的使用

轻型井点使用时，一般应连续抽水（特别是开始阶段）。

时抽时停，滤网易堵塞，也容易抽出土粒，使出水混浊，并会引起附近建筑物由于土颗粒流失而沉降开裂；

同时由于中途停抽，地下水回升，也会引起土方边坡坍塌等事故。

轻型井点的正常出水规律是“先大后小，先混后清”，否则应立即检查纠正。

必须经常观测真空度，如发现不足，则应立即检查井点系统有无漏气并应采取相应的措施。

采用井点降水时，应对附近建筑物进行沉降观测，以便采取防护措施。

在抽水过程中，应调节离心泵的出水阀以控制出水量，使抽吸排水保持均匀，达到细水长流。

在抽水过程中，还应检查有无“死井”（即井点管淤塞）。

当死井太多，严重影响降水效果时，应逐个用高压水反向冲洗或拔出重埋。

2、喷射井点

当基坑开挖较深，降水深度要求较大时，可采用喷射井点降水。

其降水深度可达8～20m，可用于渗透系数为0.1～50m/d的砂土、淤泥质土层。

喷射井点施工顺序是：

安装水泵设备及泵的进出水管路；

铺设进水总管和回水总管；

沉设井点管（包括灌填砂滤料），接通进水总管后及时进行单根试抽、检验；

全部井点管沉设完毕后，接通回水总管，全面试抽，检查整个降水系统的运转状况及降水效果。

3、管井井点

管井井点就是沿基坑每隔一定距离设置一个管井，每个管井单独用一台水泵不断抽水来降低地下水位。

在土的渗透系数大（20～200m/d）的土层中，宜采用管井井点。

管井井点的设备主要是由管井、吸水管及水泵组成。

4、深井井点

当要求井内降水深度超过15m时，可在管井中使用深井泵抽水。

这种井点称为深井井点（或深管井井点）。

深井井点一般可降低水位30～40m，有的甚至可达百米以上。

常用的深井泵有两种类型。

一种是深井潜水泵，另一种是电动机安装在地面上，通过传动轴带动多级叶轮工作而排水。

5、电渗井点

电渗井点是在轻型或喷射井点中增设电极而形成，主要用于渗透系数小于0.1m/d的土层。

（五）降水对周围地面的影响及预防措施

降低地下水位时，由于土颗粒流失或土体压缩固结，易引起周周地面沉降。

由于土层的不均匀性和形成的水位呈漏斗状，地面沉降多为不均匀沉降，可能导致周围的建筑物倾斜、下沉、道路开裂或管线断裂。

因此，井点降水时，必须采取相应措施，以防造成危害。

1、回灌井点法

该方法是在降水井点与需保护的建筑物、构筑物间设置一排回灌井点。

在降水的同时，通过回灌井点向土层内灌入适量的水，使原建筑物下保持较高的地下水位，以减少其沉降程度。

2、设置止水帷幕法

在降水井点区域与原建筑之间设置一道止水帷幕，使基坑外地下水的渗流路线延长，从而使原建筑物的地下水位基本保持不变。

止水帷幕可结合挡土支护结构设置，也可以单独设置。

常用的止水帷幕的做法有深层搅拌法、压密注浆法、冻结法等。

3、减缓降水速度法

减缓井点的降水速度，可防止土颗粒随水流带出。

具体措施包括：

加长井点，调小离心泵阀门，根据土颗粒的粒径选择恰当的滤网，加大砂滤层厚度等。

三、例题

1、某基坑开挖土层为粉砂，地下水位线低于地面10m；

开挖深度18m，降水方法宜采用（）。

A、集水井B、轻型井点C、管井井点D、深井井点

答案：

D

解析：

该工程实际降水深度为18-10+0.5=8.5m以上，即便是在挖至接近地下水位处再安装轻型井点或管井井点，其降水深度也均不能满足要求。

而由于土层为粉砂，集水井法易引起坍塌，不能使用。

深井井点降水深度可达到15m以上，能满足降水要求。

2、下列排水形式中，降水深度可达百米以上的是（）。

A、轻型井点B、深井井点C、喷射井点D、管井井点

B

3、确定井点管间距时应注意哪些问题？