第七章 深基坑降水ppt课件.ppt

第七章 深基坑降水,深基坑降水,高层建筑基础埋置较深，面积大，基坑开挖和基础施工会遇到地表和地下水大量渗入，造成地基浸泡，使地基承载力降低；或出现管涌、流砂、坑底隆起、坑外地层过度变形等现象，导致地基基础无法施工，影响附近建筑使用安全和工程顺利进行，因此，基坑的排降水，是基坑开挖的重要条件。,基坑工程中的降低地下水亦称地下水控制，即在基坑工程施工过程中，地下水要满足支护结构和挖土施工的要求，并且不因地下水位的变化，对基坑周围的环境和设施带来危害。深基坑降水的方法有集水沟明排水法和人工降低地下水位法及隔离地下水。在软土地区基坑开挖深度超过3m，一般就要用井点降水。开挖深度浅时，亦可边开挖边用排水沟和集水井进行集水明排。地下水控制方法有多种，选择时根据土层情况、降水深度、周围环境、支护结构种类等综合考虑后优选。当因降水而危及基坑及周边环境安全时，宜采用截水或回灌方法。,降水类型及适用范围,明排水法,一般采用截、疏、抽的方法。 截：在现场周围设临时或永久性排水沟、防洪沟或挡水堤，以拦截雨水、潜水流入施工区域；,抽：在低洼地段设置集水、排水设施,然后用抽水机抽走。,疏：在基坑内设置纵横排水沟，疏通、排干场内地表积水；,水淹基坑 损失惨重 工期延误,明沟与集水井排水,在基坑的一侧或四周设置排水明沟，在四角或每隔2030m设集水井,排水沟始终比开挖面低0.40.5m，集水井比排水沟低0.51 m，在集水井内设水泵将水抽排出基坑。适用于土质好、地下水量不大的基坑排水。,普通与集水井排水法,分层明沟排水,当基坑土层由多种土层组成,中部夹有透水性强的砂类土时,为防止上层地下水冲刷基坑下部边坡,宜在基坑边坡上分层设置明沟及集水井。,分层明沟排水法,深层明沟排水,当地下基坑相连、土层渗水量和排水面积大，为减少大量设置排水沟的复杂性，可在基坑内的深基础或合适部位设置一条纵、长、深的主沟，其余部位设置边沟或支沟与主沟连通，通过基础部位用碎石或砂子作盲沟。适用 于深度大的大面积地下室、箱基 的基坑施工排水。,深层明沟排水法,不考虑基坑排水的恶果,排水盲沟,3.优缺点优点：设备简单，施工方便；缺点：在细砂和粉砂土层，抽水时会带走细砂，引起流砂。适用范围：粗粒土层，渗水量小的粘土层,沙湾电站厂房深基坑排水施工全景,施工降水,在含水丰富的土层中开挖大面积基坑时，明沟排水法难以排干大量的地下涌水，当遇粉细砂层时，还会出现严重的翻浆、冒泥、涌砂现象，不仅基坑无法挖深，还可能造成大量的水土流失、边坡失稳、地面塌陷，严重者危及邻近建筑物的安全。,基坑底低于地下水位时基底会不停的渗水,人工降水方法主要有：轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点，统称井点降水。,遇有此种情况时应采用井点降水的人工降水方法施工,井点降水的作用,减小横向荷载 防止流砂,防止涌水 稳定边坡 防止塌方 防止管涌,防止地下水涌入基坑,防止地下水的渗流引起边坡塌方,消除地下水的水位差,防止坑底的管涌,降水后,使板桩减少了横向荷载,消除地下水的渗流,也就防止流砂现象,降低地下水位后，还能使土壤固结，增加地基土的承载能力!,轻型井点降水,轻型井点是沿基坑四周将井点管埋入蓄水层内，利用抽水设备将地下水从井点管内不断抽出，将地下水位降至基坑底以下。适用于渗透系数为0.150m/d的土层中。 降水深度：单级井点36m，多级井点612m。,轻型井点法降低地下水位全貌图 基坑轻型井点降水, 轻型井点的设备,由管路系统（滤管、井点管、弯联管及总管）和抽水设备（真空泵、离心泵和水气分离器）组成。轻型井点工作原理及滤管构造见图：,轻型井点设备工作原理,滤管构造,井点管,滤管构造,1-钢管 2-管壁上小孔 3-缠绕的铁丝 4-细滤网 5-粗滤网 6-粗铁丝保护网 7-铸铁头 8-井点管,真空泵、离心泵、水气分离器工作原理： 设备从左向右抽成真空，大气压力使水从右往左通过离心泵抽出。,水气分离器,副水气分离器,真空泵,总管,井点管,离心泵,抽水设备工作原理井点降水动画.exe,轻型井点组成,1-井点管 2-滤管 3-集水总管 4-弯联管 5-水泵房 6-原地下水位 7-降低后地下水位,总管,井点管,弯连管,真空泵,排放总管埋设井点管用弯联管将井点管与总管接通安装抽水设备试运行正式抽水，,（2）轻型井点的施工程序, 轻型井点的平面布置,单排布置：当基坑(槽)宽度6m、降水深度5m时可采用单排布置。井点管应布置在地下水的上游一侧，两端的延伸长度不宜小于坑槽的宽度B。,双排布置：当基坑(槽)宽度6m时采用。,单排布置,环型或U 型布置：当基坑面积较大时，应采用环型布置（考虑施工机械进出基坑时宜采用U 型布置）。,双排布置,环型布置 U型布置,采用双排、环型或U型布置时，位于地下水上游一排的井点间距应小些，下游井点的间距可大些。 如采用U形布置，则井点管不封闭的一段应在地下水的下游方向。,地下室电梯井局部二次降水,井点降水不到位的基坑,基础施工至地下水位以上 施工降水方可停止,轻型井点降水施工,井点布置 根据基坑平面形状与大小，地质与水文情况、工程性质、降水深度等确定。 单排井点、双排井点、环形井点各自适用的范围 井点埋置深度计算HH1+h+iL+l H值确定后，为了安全，一般再增加1/2滤管长度。井点管的滤水管一般不宜埋入渗透系数极小土层。井点的施工工艺： 放线定位铺设总管冲孔安装井点管、填砂硕石料、上部黏土密封用弯管将井点管与总管连接安装集水箱和排水管开动真空泵排气测量观测井中地下水变化。,此外，确定井点管埋深度时，还要考虑到井点管上口一般要比地面高0.2m。,Hh1+h+iL,B.高程布置考虑抽水设备的水头损失后，一般井点降水深度不超过6m。,在确定井点管埋置深度时，还应考虑井点管露出地面0.20.3m，滤管必须埋在透水层内。 当一级井点达不到降水深度要求时，则可采用二级井点。,基坑二级轻型井点降水 地下室三级井点降水,二级轻型井点降水,城墙侧湖底段采用围堰挡水，二级轻型井点降水，辅以管井井点降水，放坡大开挖，挂网喷浆护坡。, 轻型井点的设计及计算,井点系统的设计应掌握施工现场地形图、水文地质勘察资料、基坑的施工图设计等资料。,设计内容除进行井点系统的平面布置和高程布置外,尚应进行涌水量的计算，确定井管数量及井距，选择抽水设备等工作。, 轻型井点的埋设程序,排放总管埋设井点管用弯联管将井点与总管接通安装抽水设备。,排放总管 埋设井点管 接通弯联管, 防范井点降水不利影响的措施,井点降水必然会形成降水漏斗，从而导致周围土壤固结并引起地面沉陷，为减少井点降水对周围建筑物及地下管线造成影响，可在井点线外45m处设置回灌井点，将井点中抽出水经沉淀后用压力注入回灌井中，形成一道水墙。,设置挡土帷幕也可减少井点降水引起的不利影响。,回灌井点水位图,回灌井点布置,设置挡土帷幕减少不利影响,共70页 第60页,（4）轻型井点计算A.计算内容 井点系统涌水量计算，井点管数量及井距的确定，抽水设备选用。,B. 涌水量计算水井分类,无压完整井涌水量Q,式中：Q-单井涌水量（m3/d）； K-渗透系数（m/d），应由实验测定； H-含水层厚度（m）； S-水井内水位降低值（m）； R-抽水影响半径（m）; r-水井半径（m）。,单井涌水量,式中：Q-井点系统涌水量（m3/d）； K-渗透系数（m/d），应由实验测定； H-含水层厚度（m）； S-（基坑内实际）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），当基坑长宽比不大于5时，取： A-环形井点系统所包围的面积（m2）。,环状井点涌水量,无压非完整井涌水量Q,注：S-井点系统中心处处水位降低值； S-井点管处水位降低值； l-滤管长度。,当算得的H0大于实际含水层厚度H时，仍取H值。,承压完整井涌水量,式中：Q-井点系统涌水量（m3/d）； K-渗透系数（m/d），应由实验测定； M-承压含水层厚度(m)； S-（基坑内实际）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），当基坑长宽比不大于5时，取： A-环形井点系统所包围的面积（m2）。,C.井点管数量与井距确定单井最大出水量,式中：d-滤管直径（m）；l-滤管长度（m）。,最少井数井点管的最少根数nmin：,平均井距,式中：L-总管长度（m）。,确定井点管间距时，还应注意以下几点：(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，常取0.8/1.2/1.6/2.0，根据实际采用的井点管间距，最后确定所需的井点管根数。,工程降水设计计算实例,工程条件：某工程基坑开挖下口线尺寸为19m10m，基坑开挖深度为4.1m，采用1:0.5放坡开挖。工程0.00为自然地面标高，地下水位为-0.6m。根据岩土工程勘察报告，场地地面下0.7m为杂填土，以下为6.6m的细砂层，其渗透系数K=5m/d，再往下为不透水的粘土层。试对该工程进行降水设计。,工程降水设计计算实例过程,降水方法的选择-单级轻型井点含水层渗透系数K=5m/d降水深度：S=4.1-0.6+0.5=4.0m相关参数的确定井点轴线：距基坑开挖上口线0.8m基坑开挖上口线尺寸：按1:0.5放坡计，23m14m基坑降水面积：24.6m15.6m井点深度：按完整井考虑，取7.3m,绘制计算图,绘制计算图,基坑涌水量计算含水层厚度：H=7.3-0.6=6.7m降水深度：S=4.1-0.6+0.5=4.0m基坑等效半径：抽水影响半径：基坑总涌水量：,计算单井出水量、井点数和井点距单井出水量，取过滤器直径0.05米，进水部分长度1.2米：井点管数：考虑边角加密，增加8根，共30根井点距：实际井点数,降低水位预测,管井井点,管井井点由滤水井管、吸水管和抽水机组成。管井埋设的深度和距离根据需降水面积、深度及渗透系数确定，一般间距1050m，最大埋深可达10m，管井距基坑边缘距离1.5m(冲击钻成孔)或3m(钻孔法成孔)，适用于降水深度35m、渗透系数为20200m/d的基坑中施工降水。管井井点设备简单、排水量大、易于维护、经济实用。,管井埋设 管井填充滤料 管井抽排水施工,如需降水深度较大，可采用深井井点,适用于降水深度15m、渗透系数为10250m/d的基坑。故称为“深井泵法”。,点击动画管井井点降水,管井井点构造,标准管井 小井管井,深井井点 PVC简易管井,共70页 第62页,喷射井点,是在井点管内设特制的喷射器，用高压水泵或空气压缩机向喷射器输入高压水或压缩空气，形成水气射流,将地下水抽出排走。其降水深度可达820m。,喷射井点平面布置,喷射井点竖向布置,电渗井点,电渗井点构造与布置,电渗井点以井点管作负极，打入的钢筋作正极，通入直流电后，土颗粒自负极向正极移动，水则 自正极向负极移动 而被集中排出。本 法常与轻型井点或 喷射井点结合使用。,喷射井点与电渗井点在一般工程中的应用较少!,3.2 施工降水,共70页 第63页,（二）回灌1.井点回灌降水对周围环境的影响，是由于土壤内地下水流失造成的。回灌技术即在降水井点和要保护的建（构）筑物之间打设一排井点（图1-13），在降水井点抽水的同时，通过回灌井点向土层内灌入一定数量的水（即降水井点抽出的水），形成一道隔水帷幕，从而阻止或减少回灌井点外侧被保护的建（构）筑物地下的地下水流失，使地下水位基本保持不变，这样就不会因降水使地基自重应力增加而引起地面沉降。,回灌井点埋设深度可控制在降水水位线以下1m，且位于渗透性较好的土层中。回灌井点滤管的长度应大于降水井点滤管的长度。 许多工程实例证明，用回灌井点回灌水能产生与降水井点相反的地下水降落漏斗，能有效地阻止被保护建（构）筑物下的地下水流失，防止产生有害的地面沉降。回灌水量要适当，过小无效，过大会从边坡或钢板桩缝隙流入基坑。,2.砂沟、砂井回灌在降水井点与被保护建（构）筑物之间设置砂井作为回灌井，沿砂井布置一道砂沟，将降水井点抽出的水，适时、适量排入砂沟，再经砂井回灌到地下，实践证明亦能收到良好效果。回灌砂井的灌砂量，应取井孔体积的95%，填料宜采用含泥量不大于3%、不均匀系数在35之间的纯净中粗砂。,