《施工技术》7课件

1、主讲：李宗九山东省特种设备检验研究院日照分院山东省特种设备检验研究院日照分院第1页，共43页。2.涌水量计算井点涌水量采用裘布依公式近似地按单井涌水量算出。工程实际中，井点系统是各单井之间相互干扰的井群，井点系统的涌水量显然较数量相等互不干扰的单井的各井涌水量总和小。工程上为应用方便，按单井涌水量作为整个井群的总涌水量，而“单井”的直径按井群各个井点所环围面积的直径计算。由于轻型井点的各井点间距较小，可以将多个井点所封闭的环围面积当作一口钻井,即以假想环围面积的半径代替单井井径计算涌水量。第2页，共43页。(1)无压完整井的涌水量，如图2-13所示。(2)无压非完整井的涌水量，如图2-14所示

2、。工程上遇到的大多为潜水非完整井，其涌水量可按下式计算：第3页，共43页。也可以按无压非完整井用水量计算：第4页，共43页。3.涌水量计算中有关参数的确定(1)渗透系数K。以现场抽水试验取得较为可靠，若无资料时可参见表2-6数值选用。当含水层不是均一土层时，渗透系数可按各层不同渗透系数的土层厚度加权平均计算。第5页，共43页。(2)影响半径R。确定影响半径常用三种方法：1)直接观察；2)用经验公式计算；3)经验数据。以上三种方法中，直接观察是精确的方法。通常单井的影响半径比井点系统的影响半径小。所以，根据单井抽水试验确定影响半径是偏于安全的。用经验公式计算影响半径：(3)环围面积的半径X0的确

3、定。井点所封闭的环围面积为非圆形时，用假想半径确定X0 ，假想半径X0的圆称为假想圆。这样根据井点位置的实际尺寸就容易确定了。当井点所环围的面积按近似正方形或不规则多边形时，假想半径为：第6页，共43页。当井点所环围的面积为矩形时，假想半径X0按下式计算：当L/B5时，不能用一个假想圆计算,而应划分为若干个假想圆。第7页，共43页。狭长的坑(槽)，一般B=0，即：L值愈大，即井点系统长度愈大；但当L1.5R时，宜取L=1.5R为一段进行计算。4.井点数量和井点间距的计算(1)井点数量：第8页，共43页。 (2)井点管的间距式中Ll总管长度,m,对矩形基坑的环形井点，Ll=2(L+B)； 双排井

4、点， Ll=L2等；D值求出后要取整数，并应符 合总管接头的间距。 井点数量与间距确定以后可根据下式校核所采用的布置方式是否能将地下水位降低到规定的标高，即h 值是否不小于规定的数值。第9页，共43页。式中 h滤管外壁处或坑底任意点的动水位高度(m)，对 完全井算至井底，对非完全井算至有效带深度； 所核算的滤管外壁或坑底任意点至各井点管的 水平距离,m。 5.确定抽水设备 常用抽水设备有真空泵(干式、湿式)、离心泵等,一般按涌水量、渗透系数、井点数量与间距来确定。水泵流量应按1.11.2倍涌水量计算。第10页，共43页。(三)轻型井点施工、运行及拆除轻型井点系统的安装顺序是：测量定位；敷设集水

5、总管；冲孔；沉放井点管；填滤料；用弯联管将井点管与集水总管相连；安装抽水设备；试抽。井点管埋设有射水法、套管法、冲孔或钻孔法。1.射水法图2-15是射水式井点管示意图。井点管下设射水球阀，上接可旋动节管与高压胶管、水泵等。冲射时，先在地面井点位置挖一小坑，将射水式井点管插入，利用高压水在井管下端冲刷土体，使井点管下沉。下沉时，随时转动管子以增加下沉速度并保持垂直。射水压力一般为0.40.6MPa。当井点管下沉至设计深度后取下软管，与集水总管相连，抽水第11页，共43页。时，球阀自动关闭。冲孔直径不小于300mm，冲孔深度应比滤管深0.51m，以利沉泥。井点管与孔壁间应及时用洁净粗砂灌实，井点管

6、要位于砂滤中间。灌砂时，管内水面应同时上升，否则可向管内注水，水如很快下降，则认为埋管合格。第12页，共43页。2.套管法套管法冲设备由套管、翻浆管、喷射头和贮水室四部分组成，如图2-16所示。套管直径150200mm(喷射井点为300mm)，一侧每1.52.Om设置250mm200mm排泥窗口，套管下沉时，逐个开闭窗口，套管起导向、护壁作用。贮水室设在套管上、下。用4根38mm 钢管上下联结，其总截面积是喷嘴面积总和的三倍。第13页，共43页。为了加快翻浆速度及排除土块，在套管底部内安装两根25mm压缩空气管，喷射器是该设备的关键部件，由下层贮水室、喷嘴和冲头三部分组成。套管冲枪的工作压力随

7、土质情况加以选择，一般取0.80.9MPa 。 当冲孔至设计深度，继续给水冲洗一段时间，使出水含泥量在5以下。此时于孔底填一层砂砾，将井点管居中插入，在套管与井点管之间分层填入粗砂并逐步拔出套管。 3.冲孔或钻孔法 采用直径为5070mm的冲水管或套管式高压水冲枪冲孔,或用机械、人工钻孔后再沉放井点管。冲孔水压采用0.61.2MPa。为加速冲孔速度，可在冲管两旁设置两根空气管，将压缩空气接入。所有井点管在地面以下0.51.0m的深度第14页，共43页。内，应用勃土填实以防漏气。井点管埋设完毕，应接通总管与抽水设备进行试抽，检查有无漏气、淤塞等异常现象。轻型井点使用时，应保证连续不断地抽水，并准

8、备双电源或自备发电机。 井点系统使用过程中，应继续观察出水是否澄清，并应随时做好降水记录，一般按表2-8填写。第15页，共43页。井点系统使用过程中，应经常观测系统的真空度，一般不应低于55.366.7kPa，若出现管路漏气，水中含砂较多等现象时，应及早检查，排除故障，保证井点系统的正常运行。坑(槽)内的施工过程全部完毕并在回填土后，方可拆除井点系统，拆除工作是在抽水设备停止工作后进行，井管常用起重机或吊链将井管拔出。当井管拔出困难时，可用高压水进行冲刷后再拔。拆除后的滤水管、井管等应及时进行保养检修，存放指定地点，以备下次使用。井孔应用砂或土填塞，应保证填土的最大干密度满足要求。(四)轻型井

9、点工程实例第16页，共43页。【例题2-1】某地建造一座地下式水池，其平面尺寸为10m10m，基础底面标高为12.00m，自然标高为17.00m，根据地质勘探资料，地面以下1.5m以上为亚黏土，以下为8m厚的细砂土，地下水静水位标高为15.00m，土的渗透系数为5m/d，试进行轻型井点系统的布置与计算。【解】 根据本工程基坑的平面形状及降水深度不大，拟定采用环状单排布置，布置如图2-17所示。第17页，共43页。井管、滤水管选用直径为50mm的钢管，布设在距基坑上口边缘外1.0m，总管布置在距基坑上口边缘外1.5m，总管底埋设标高为16.4m，弯联管选用直径50mm的弯联管。井点埋设深度的确定

10、：L井点中心距基坑中心的距离，基坑侧壁边坡率 n=0.5，边坡的水平投影为所以：第18页，共43页。则井管的长度为：6.85-(17.0-16.4)+0.4=6.65m滤水管选用长度为1.0m。由于土层的渗透系数不大，初步选定井点间距为0.5m，总管直径选用150mm的钢管，总长度为：抽水设备选用两套，其中一套备用，布置如图2-17所示,核算如下：(1)涌水量计算按无压非完整井计算，采用式(2-5):其中：S=(15.00-12.00)+1.0+0.85=4.85m滤水管LL=1.Om，根据表2-5，按S/S+LL-0.83，查得 第19页，共43页。 H0=1.85(S+LL)=1.85(4

11、.85+1.0)=10.82m 影响半径按式(2-10)计算,其中K=5m/d R=1.95S 假想半径按式(2-12)计算，其中B/L=1.0，查表2-7, =1.0,则x0=0.5因此，井的涌水量为：Q=624.9m3/d。(2)井点数量与间距的计算，单井出水量按式(2-15)计算：抽水设备选择抽水量Q=624.9m3/d=26.04m3/h 井点系统真空值取6.7kPa 选用两套QJD-45射流式抽水设备。第20页，共43页。二、喷射井点工程上，当坑(槽)开挖较深,降水深度大于6.Om时，单层轻型井点系统不能满足要求时，可采用多层轻型井点系统，但是多层轻型井点系统存在着设备多、施工复杂、

12、工期长等缺点，此时，宜采用喷射井点降水。降水深度可达812m。在渗透系数为320m/d的砂土中应用本法最为有效。渗透系数为0.13m/d的粉砂淤泥质土中效果也较显著。根据工作介质不同，喷射井点分为喷气井点和喷水井点两种，目前多采用喷水井点。(一)喷射井点设备1.喷射井点系统组成第21页，共43页。喷射井点设备由喷射井管、高压水泵及进水排水管路组成，见图2-18。喷射井管有内管和外管，在内管下端设有喷射器与滤管相连，见图4-18。高压水(0.70.8MPa)经外管与内管之间的环形空间，并经喷射器侧孔流向喷嘴，由于喷嘴处截面突然缩小，压力水经喷嘴以很高的流速喷入混合室,使该室压力下降，造成一定的真

13、空度。此时，地下水被吸入混合室与高压水汇合，流经扩散管，由于截面扩大，水流速度相应减小，使水的压力逐渐升高，沿内管上升经排水总管排出。高压水泵宜采用流量为5080m3/h的多级高压水泵，每套约能带动2030根井管。第22页，共43页。第23页，共43页。2.喷射井点布置喷射井点的平面布置，当基坑宽小于10m时，井点可作单排布置；当大于10m时，可作双排布置；当基坑面积较大时,宜采用环形布置,见图2-18。井点距一般采用1.53m。喷射井点高程布置及管路布置方法和要求与轻型井点基本相同。(二)喷射井点的施工与使用喷射井点的施工顺序为：安装水泵及进水管路；敷设进水总管和回水总管；沉设井点管并灌填砂

14、滤料，接通进水总管后及时进行单根井点试抽、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。然后让工作水循环进行正式工作。第24页，共43页。喷射井点埋设时,宜用套管冲孔,加水及压缩空气排泥。当套管内含泥量小于5时方可下井管及灌砂，然后再将套管拔起。下管时水泵应先开始运转，以便每下好一根井管，立即与总管接通(不接回水管),之后及时进行单根试抽排泥,并测定真空度，待井管出水变清后为止，地面测定真空度不宜小于93300Pa。全部井点管埋设完毕后，再接通回水总管,全面试抽，然后让工作水循环，进行正式工作。各套进水总管均应用阀门隔开，各套回水总管应分开。开泵时，

15、压力要小于0.3MPa，以后再逐渐正常。抽水时如发现井管周围有泛砂冒水现象，应立即关闭井点管进行检修。工作水应保持清洁。试抽两天后应更换清水，以减轻工作水对喷嘴及水泵叶轮等的磨损。第25页，共43页。(三)喷射井点的计算喷射井点的涌水量计算及确定井点管数量与间距，抽水设备等均与轻型井点计算相同，水泵工作水需用压力按下式计算： P=P0/A混合室直径一般为14mm，喷嘴直径为57mm。喷射井点出水量见表2-9 。 第26页，共43页。三、电渗井点在饱和黏土或含有大量黏土颗粒的砂性土中，土分子引力很大,渗透性较差,采用重力或真空作用的一般轻型井点排水，效果很差。此时，宜采用电渗井点降水。电渗井点适

16、用渗透系数小于0.1m/d 的土层中。第27页，共43页。(一)电渗井点的原理电渗井点的基本原理就是根据胶体化学的双电层理论，在含水的细土颗粒中，插入正负电极并通以直流电后，土颗粒即自负极向正极移动，水自正极向负极移动，这样把井点沿坑槽外围埋入含水层中，作为负极，导致弱渗水层中的黏滞水移向井点中，然后用抽水设备将水排除，以使地下水位下降。(二)电渗井点的布置电渗井点布置，如图2-19所示。采用直流电源，电压不宜大于60V。电流密度宜为0.51A/m2；阳极采用50DN75的钢管或DN25mm的钢筋；负极采用井点本身。第28页，共43页。正极和负极自成一列布置,一般正极布置在井点的内侧,与负极并

17、列或交错,正极埋设应垂直,严禁与相邻负极相碰。正极的埋设深度应比井点深50cm，露出地面0.20.4m，并高出井点管顶端，正负极的数量宜相等，必要时正极数量可多于负极数量。第29页，共43页。正负极的间距，一般采用轻型井点时，为0.81.0m，采用喷射井点时，为1.21.5m。正负极应用电线或钢筋连成电路，与电源相应电极相接，形成闭合回路，导线上的电压降不应超过规定电压的5。因此，要求导线的截面较大，一般选用直径610mm 的钢筋。 (三)电渗井点的施工与使用 电渗井点施工与轻型井点相同。 电渗井点安装完毕后，为避免大量电流从表面通过，降低电渗效果，减少电耗，通电前应将地面上的金属或其他导电物

18、处理干净。 电路系统中应安装电流表和电压表，以便操作时观察，电源必须设有接地线。第30页，共43页。电渗井点运行时，为减少电耗，应采用间歇通电，即通电24h后，停电23h再通电。电渗井点运行时，应按时观测电流、电压、耗电量及观测井水位变化等，并做好记录。电渗井点的电源，一般采用直流电焊机，其功率计算：第31页，共43页。四、管井井点管井适用于中砂、粗砂、砾砂、砾石等渗透系数为1200m/d,地下水丰富的土、砂层或轻型井点不易解决的地方。管井井点系统由滤水井管、吸水管、抽水机等组成，如图2-20所示。管井井点排水量大，降水深，可以沿基坑或沟槽的一侧或两侧作直线布置，也可沿基坑外围四周呈环状布设。

19、井中心距基坑边缘的距离为：采用冲击式第32页，共43页。钻孔用泥浆护壁时为0.51m；采用套管法时不小于3m。管井埋设的深度与间距，根据降水面积、深度及含水层的渗透系数等而定，最大埋深可达10余m，间距1050m 。 井管的埋设可采用冲击钻或螺旋钻，泥浆或套管护壁。钻孔直径应比滤水井管大200mm以上。井管下沉前应进行清洗，并保持滤网的畅通,滤水井管放于孔中心,用圆木堵塞管口。壁与井管间用315mm砾石填充作过滤层，地面下0.5m以内用黏土填充夯实。高度不小于2m。 管井井点抽水过程中应经常对抽水机械的电机、传动轴、电流、电压等作检查，对管井内水位下降和流量进行观测和记录。第33页，共43页。

20、管井使用完毕，采用人工拔杆，用钢丝绳导链将管口套紧慢慢拔出，洗净后供再次使用，所留孔洞用砾砂回填夯实。五、深井井点当土的渗透系数大于20200m/d ，地下水比较丰富的土层或砂层，要求地下水位降深较大时，宜采用深井井点。深井井点构造，如图2-21所示。第34页，共43页。(一)深井井点系统的主要设备1.井管及滤水管井管部分由DN200钢管、混凝土管或塑料管等制成；滤水管可用钢筋焊接骨架，外缠镀锌钢丝并包孔眼为12mm 的滤网，长23m。2.吸水管用直径50100mm的胶皮管或钢管制成，其底部装有底阀，吸水管进口应低于管井内最低水位。3.水泵一般多采用深井泵，每个管井设一台，若因水泵吸下真空高度

21、的限制，也可选用潜水泵。第35页，共43页。(二)管井布置及埋设管井一般沿基坑(槽)外围每隔一定距离设置一个，其间距为1050m，管井中心距基坑(槽)上口边缘的距离，依据钻孔方法而定。管井的埋深应根据降水面积和降水深度以及含水层渗透系数而定。管井的埋设可采用回转钻成孔，亦可用冲击钻成孔，钻孔直径应比滤水管大200mm以上。井管放于孔中心，井壁与土壁间用315mm砾石填充滤层，地面以下0.5m内用黏土密封。第36页，共43页。(三)水泵设置水泵的设置标高应根据降水深度和水泵最大吸水真空高度而定，若高度不够时，可设在基坑内。(四)喷射井点工程实例 【例题2-2】某钢厂均热炉基坑，地处冲积平原，基础施工涉及的四层土如表2-10示,该基坑呈长方形长330m，宽67m，基坑底深9.32m。地下水位-1.2m。试设计井点。【解】1.井点设计根据降深要求、土质和设备情况，设计采用西部二级轻型井点，东部喷射井点构成封闭式联合降水。图2-22是喷射井点平面布置图。第37页，共43页。第38页，共43页。共计下沉井点82根，