1土方工程(3).ppt

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1.2排水、降水施工排降水的原因在开挖基坑（槽）及其它土方时，土的含水层被切断，地下水会渗入坑内；雨期施工时，地面水也会流入坑内。

为防止边坡失稳、基坑流砂、坑底隆起或管涌、地基承载力下降、恶化施工条件等，必须做好排水、降水。

1.2.1地面及场地排水排水要遵循的原则1、地面及场地排水一般采取截、疏、抽的方法。

2、尽量利用原有的排水系统3、临时性与永久性排水设施相结合。

1.2.2基坑（槽）降水基坑（槽）降水有集水坑降水法和井点降水法。

集水坑降水法一般用于面积及降水深度较小且土层中无细砂、粉砂情况；若降水深度较大、土层为细砂、粉砂、软土地区明沟排水易引起流砂、塌方等，应尽量采用井点降水法。

无论采用哪种方法，降水工作应持续到基础施工完毕并回填土后结束。

1.集水坑降水法集水坑降水法是在坑（槽）底周围或中央开挖有坡度的排水沟，每隔一定距离设一个集水坑，地下水通过排水沟流入集水坑，用水泵抽走。

它的设备简单，施工方便。

施工中应注意流砂防治。

（1）集水坑设置。

为防止基底土遭受破坏，集水坑应设在坑（槽）范围以外、地下水走向的上游。

（2）集水井的设置根据坑（槽）涌水量的大小及平面形状尺寸、水泵抽水能力，确定集水坑的数量和间距。

一般每2040m设一个。

集水坑直径或宽度0.60.8m。

集水坑深随挖土不断加深并低于挖土工作面0.71.0m，坑槽达到标高后，集水坑底应低于基底12m，并铺设碎石滤水层。

（3）排水沟的设置排水沟底宽应不少于0.20.3m，沟底设有0.20.5的纵坡，在开挖阶段，排水沟深度应始终保持比挖土面低0.40.5m图图1-181-18集水井降水法集水井降水法11排水沟；排水沟；22集水井；集水井；33离心式水泵；离心式水泵；44基础边线；基础边线；55原地下水位线；原地下水位线；66降低后地下降低后地下水位线水位线

（2）水泵性能及选用。

集水坑降水法常用的水泵有离心泵和潜水泵。

1）离心泵。

离心泵由泵壳、泵轴及叶轮组成，其管路系统有滤网、底阀、吸水和出水管（图1-19）。

图图111919a.离心泵的选择离心泵的选择主要根据流量与扬程确定。

泵的流量应满足坑（槽）涌水量要求，一般选用50.8101.6mm口径的离心泵。

泵的扬程在满足总扬程的前提下，主要考虑吸水扬程能否满足降水深度的要求。

如果不够，可另选水泵或将水泵位置降至坑（槽）壁台阶或坑（槽）底上。

b.离心泵安装的要求离心泵的安装应注意吸水管接头不漏气及吸水口至少应在水面下0.5m。

使用前要先向泵体与吸水管内灌满水，排除空气，再开泵抽水。

运行中严禁漏气和杂物堵塞。

2）潜水泵。

潜水泵由立式水泵与电动机组合而成，水泵装在密封的电动机上端，浸水工作。

它因具有体积小、重量轻、移动方便、开泵前无需灌水等优点而被广泛采用。

常用的潜水泵流量有15m3/h、25m3/h、65m3/h、100m3/h，相应的扬程为25m、15m、7m、3.5m。

使用潜水泵时不得脱水运转或陷入泥中，也不得排含泥量较大的水或泥浆水，以防叶轮堵塞烧坏电动机。

2.流砂及其防治流砂及其防治

（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，其性质通过图120所示的试验说明。

图121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（a）（b）1TLF由上图可知，动水压与水力坡度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：

抢挖法打钢板桩在枯水季节开挖井点降水法地下连续墙法3.井点降水法井点降水法是在基坑（槽）开挖前于其周边埋设一定数量的井点管，利用抽水设备在开挖过程中不断抽水，使地下水位降至基底以下。

它防止了水中作业和流砂发生，因边坡可陡些而减少挖土量，设备简单、使用灵活、装卸方便。

井点降水法的井点类型有：

轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点和深井井点。

可根据土的渗透系数、要求降水深度及设备条件合理选用。

（1）轻型井点。

轻型井点（图1-21）是沿基坑（槽）四周或一侧以一定距离埋入直径较小的井点管至含水层内，井点管上端通过弯联管与集水总管相连，利用抽水设备经井点管降水至基底以下。

图1-22滤管构造1钢管；2管壁上的小孔；3缠绕的塑料管；4细滤网；5粗滤网；6粗铁丝保护网；7井管；8铸铁头图123真空泵轻型井点设备工作原理简图l滤管；2井管；3弯管；4阀门；5集水总管；6闸门：

7滤网，8过滤室，9淘砂孔；10水气分离器；11浮筒；12阀门：

13真空计；14进水管；15真空计；16副水气分离器；17挡水板；18放水口；19真空泵；20电动机；2l冷却水管；22冷却水箱；23循环水泵；24离心水泵1）轻型井点设备。

轻型井点设备由管路系统和抽水设备等组成。

管路系统由滤管、井点管、弯联管和总管组成。

抽水设备常用真空泵和射流泵系统。

干式真空泵系统由真空泵、离心泵和水气分离器组成。

射流泵系统由射流器、离心泵和循环水箱组成。

射流井点系统的降水深度可达6m，所带井点管一般只2540根、总管长度3050m。

若采用两台离心泵和两个射流器联合工作，能带动井点管70根、总管长度100m。

射流泵井点排气量较小，真空度波动较敏感，易于下降，排水能力较低。

但结构简单、制造容易、成本低、耗电小、使用检修方便。

适于在粉砂、粉土等渗透系数较小的土层降水。

2）轻型井点布置。

井点布置及井点管间距应根据基坑（槽）平面形状与大小、深度、水文和地质情况、降水深度、工程性质等按计算或经验确定。

平面布置：

当坑（槽）宽度小于6m且降水深度不超过6m时，可采用单排井点，布置在地下水上游一侧，两端延伸长度不小于坑（槽）宽度（图1-25）；当坑（槽）宽度大于6m或土质排水不良时，宜采用双排线状井点，布置在坑（槽）两侧；当基坑面积较大时，宜采用环形井点（图1-26）。

图图1-251-25图图1-261-26为防局部漏气，井点管距坑壁一般应不小于11.5m。

靠近河流处或总管四角部位，井点应适当加密。

高程布置：

井点管的埋设深度，考虑抽水设备的水头损失后，一般不超过6m。

布置时应参考井点管标准长度及其露出地面的长度（一般为0.20.3m），且滤水管必须在含水层内。

井点管的埋设深度HA也可按下式计算HAH1+h+IL（1-43）式中H1井点管埋设面至基坑底面距离；h基坑底面至降低后地下水位线的距离，一般取0.51.0m；I水力坡度，单排井点取1/4，环形井点取1/10；L井点管至基坑中心的水平距离；H算出后，为安全计，一般再增加的滤管长。

若H大于降水深度6m时，可采用明沟排水与井点降水相结合的方法，将总管安装在原有地下水位以下，以增加降水深度；或采用二级轻型井点降水，即先挖去第一级井点排干的土，再布置下一级井点。

图128二级轻型井点1第一层井点管；2第二层井点管抽水设备的选择。

由真空泵和离心泵组成的轻型井点机组可根据所带动的总管长度、井点管根数及降水深度选用。

一套抽水机组通常设真空泵一台、离心泵两台。

两台离心泵既可轮换备用，又可在地下水量较大时一起开动排水。

真空泵的真空度最大可达100kPa，抽水过程中所需的最低真空度hk应根据降水深度所需的可吸真空度及各项水头损失按下式计算（1-53）式中hA根据降水深度要求的可吸真空度，近似取总管至滤管的深度；h水头损失，包括进水滤管的水头损失，管路阻力损失及漏气损失等，近似取11.5m。

在抽水过程中真空泵的实际真空度如小于上式计算的最低真空度，则降水深度达不到要求。

轻型井点中一般选用单级离心泵，其型号根据流量、吸水扬程确定。

水泵的流量应比基坑涌水量增大10%20%。

若采用多套抽水设备共同抽水时，涌水量要除以套数。

水泵的吸水扬程要克服水气分离器上的真空吸力，也就是要大于或等于井点处的降水深度加各项水头损失（hA+h）。

4）轻型井点施工与运行（录像）。

井点施工工艺：

放样定位挖井点沟槽铺设总管冲孔安装井点管填砂砾滤料上部填粘土封闭井点管与总管用弯联管连接安装抽水设备试抽。

井点管埋设方法有射水法、冲孔（或钻孔）法及套管法，根据设备条件及土质情况选用。

射水法是在井点管的底端装上冲水装置（射水式井点管）冲孔下沉井点管。

冲孔直径应不小于300mm，深度应比滤管底深0.5m左右，以利沉泥砂。

井点管应位于砂滤层中间。

图131井点管的埋设（a）冲孔；（b）埋管1一冲管，2一冲嘴；3一胶皮管；4一高压水泵，5一压力表；6一起重吊钩；7一井点管，8一滤管；9一填砂；10一粘土封口（a）（b）冲孔法是用直径为5070mm的冲水管冲孔后再沉放井点管。

冲孔直径一般为300mm，粗砂滤层厚度一般为60100mm，充填高度至少在滤管顶以上11.5m，也可填至原地下水位线，以保证管周有一定厚度的滤层及水流畅通。

套管法是用直径150200mm的套管，用水冲法或振动水冲法沉至要求深度后，先在孔底填一层砂砾，再将井点管居中插入，在套管与井点管间分层填入粗砂，逐步拔出套管。

检查每根井点管的渗水性能，若与孔壁间填砂滤料时，管口有泥浆水冒出或向管内灌水时很快下渗，方为合格。

井点管安装完毕、接通总管和抽水设备，即可试抽。

要全面检查管路接头质量、井点出水状况和抽水机械运转情况等。

如发现漏气和井点管淤塞要及时处理。

检查合格后，井点孔口到地面下0.51m深度范围内用粘土填塞，以防漏气。

井点使用时，一般应连续抽水。

时抽时停易堵塞滤网，也易抽出泥砂，使水浑浊，并可能引起附近建筑物地面沉降。

抽水时应调节离心泵的出水阀，控制出水量，使抽水保持均匀。

降水过程应按时观测流量、真空度和井内水位变化，做好记录。

（2）井点降水对邻近建筑物的影响和预防。

井点降水使地基自重应力增加、土层被压缩、土颗粒流失，将引起周围地面沉降。

由于土层的不均匀性和形成的水为降低漏斗曲线，地面沉降多不均匀，会导致邻近建筑物的基础下沉、房屋开裂。

因此，井点降水时，必须采取相应措施，防降防裂。

1）回灌井点法。

回灌井点是在降水井点与需保护建筑间设置的一排井点。

降水同时回灌井点向土层内灌入适量的水，使需保护的建筑维持原地下水位，防止或减小其沉降。

它是一种经济、简便、有效、可使井点降水对周围建筑的影响减小到最低程度的方法。

为确保基坑安全和回灌效果，回灌井点与降水井点间应保持一定距离（一般不宜小于6m），降水与回灌应同步进行。

回灌井点两侧应设水位观测井，监测水位变化，调节控制降水井点和回灌井点的运行及回灌水量。

（a）（b）图回灌井点布置示意图（a）降水与回灌井点；（b）加阻水支护结构的回灌井点1原有建筑物；2开挖基坑；3降水井点；4回灌井点；5原有地下水位线；6降灌井点间水位线；7降水后的水位线；8不回灌时的水位线；9基坑底2）设置止水帷幕法。

在降水井点区域与需保护建筑间设置一道止水帷幕，使基坑外地下水的渗流路线延长，而使需保护建筑维持原地下水位。

它可结合挡土支护结构设置，也可单独采用。

常用的止水帷幕做法有深层搅拌法、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流出。

具体措施包括：

加长井点、调小离心泵阀、按土颗粒径级改换滤网、加大砂滤层厚度等。