【中铁】基坑排水与降水工程施工技术培训（共70）

基坑排水与与降水内容提要基坑排水与与降水的危危害基础施工中中受地表水水和地下水水的影响流砂及其防防治井点降水法法1234轻型井点的的施工5降水对周围围地面的影影响及预防防措施61、基坑排水水与降水的的危害1、基坑排水水与降水的的危害2、基础施工工中受哪些些水影响基础施工中受哪些水水影响？地表水地下水2、基础施工工中受哪些些水影响——地面排水2.1地面排水排除地面水水(包括雨水、、施工用水水、生活污污水等)常采用在基基坑周围设设置排水沟沟、截水沟沟或筑土堤堤等办法，，并尽量利利用原有的的排水系统统，或将临临时性排水水设施与永永久性设施施相结合使使用。2、基础施工工中受哪些些水影响——集水井排水水或降水2.2集水井排水水或降水集水井法是是在基坑开开挖过程中中，沿坑底底的周围或或中央开挖挖排水沟，，并在基坑坑边角处设设置集水井井。将水汇汇入集水井井内，用水水泵抽走。。这种方法法可用于基基坑排水，，也可用于于降水。2.2集水井排水水或降水——集水井降水水法集水井降水水法1－排水沟；；2－集水井；；3－离心式水水泵；4－基础边线线；5－原地下水水位线；6－降低后地地下水位线线2.2集水井排水水或降水——排水沟、集集水井设置置①排水沟的设设置排水沟底宽宽应不少于于0.2～0.3m，沟底设有有0.2％～0.5％的纵坡，，在开挖挖阶段，排排水沟深度度应始终保保持比挖土土面低0.4～0.5m。②集水井的设设置间距：应根根据水量大大小、基坑坑平面形状状及水泵能能力确定，，一般为20～40m；井深：集集水井在基基坑开挖过过程比开挖挖面低0.7～1.0m，开挖到设设计标高后后比坑底低低1～2m。2.2集水井排水水或降水——水泵性能与与选用离心泵:泵体是由泵泵壳、泵轴轴及叶轮等等主要部件件组成，其其管路系统统包括滤网网与底阀、、吸水管及及出水管等等。2.2集水井排水水或降水——集水井排水水特点(1)设备简单、、排水方便便，费用较较低。(2)适于粗粒土土层和渗流流量小的黏黏土层。(3)细砂或粉砂砂土层易发发生塌方或或流砂。(4)地下水位较较高的黏土土层易发生生坑底隆起起。(5)适于降水深深的较浅的的情况，一一般不超过过5m。3、流砂及其其防治——流沙发生的的原因动水压力是是流砂发生生的重要条条件。流动动中的地下下水对土颗颗粒产生的的压力称为为动水压力力，其性质质通过图所所示的试验验说明。3、流砂及其其防治——流沙发生的的原因由上式可知知，动水压压GD与水力坡度度I成正比，水水位差越大大，动水压压力越大，，而渗透路路程越长，，动水压力力越小。3、流砂及其其防治——流沙发生的的原因产生流砂现现象主要是是由于地下下水的水力力坡度大，，即动水压压力大，而而且动水压压力的方向向(与水流方向向一致)与土的重力力方向相反反，不仅受受水的浮力力，而且受受动水压力力的作用，，有向上举举的趋势，，当动水压压力等于或或大于土的的浸水密度度时，土颗颗粒处于悬悬浮状态，，并随地下下水一起流流入基坑，，即发生流流砂现象。。3、流砂及其其防治——流沙发生的的原因流砂防治的的主要途径径是减小或或平衡动水水压力或改改变其方向向。具体措措施为：1、抢挖法2、水下挖土土法3、打钢板桩桩或作地下下连续墙法法4、在枯水季季节开挖5、井点降水水法4、井点降水水法井点降水法法：就是在基坑坑开挖前，，预先在基基坑四周埋埋设一定数数量的滤水水管(井)，利用抽水水设备从中中抽水，使使地下水位位降落到坑坑底标高以以下，并保保持至回填填完成或地地下结构有有足够的抗抗浮能力为为止。常用方法有有：轻型井点、、喷射井点点、管井井井点、深井井井点和电电渗井点等等4.1轻型井点——轻型井点设设备1、轻型井点点设备轻型井点设设备是由管管路系统和和抽水设备备组成。管管路系统包包括：井点点管(由井管和滤滤管连接而而成)、弯联管及及总管等。。4.1轻型井点——轻型井点设设备4.1轻型井点——轻型井点设设备滤管构造1－钢管；2－管壁上的的小孔；3－缠绕的塑塑料管；4－细滤网；；5－粗滤网；；6－粗铁丝保保护网；7－井管；8－铸铁头4.1轻型井点——轻型井点设设备真空泵轻型型井点设备备工作原理理简图l－滤管；2－井管；3－弯管；4－阀门；5－集水总管管；6－闸门：7－滤网，8－过滤室，，9－淘砂孔；；10－水气分离离器；11－浮筒；12－阀门：13－真空计；；14－进水管；；15－真空计；；16－副水气分分离器；17－挡水板；；18－放水口；；19－真空泵；；20－电动机；；2l－冷却水管管；22－冷却水箱箱；23－循环水泵泵；24－离心水泵泵4、井点降水水法——轻型井点射流泵抽水水设备工作作简图(a)工作简图；；(b)射流器构造造1一水泵；2一射流器；；3一进水管；；4一总管；5一井点管；；6一循环水箱箱；7—隔板；8一泄水口；；9一真空表；；10一压力表；；11一喷嘴：12一喷管；13一接水管4.2轻型井点布布置——轻型井点布布置轻型井点布置平面布置高程布置单排井点布布置环形井点布布置4.2轻型井点布布置——平面布置单排井点布布置简图(a)平面布置；；(b)高程布置1一总管；2－井点管；；3一抽水设备备4.2轻型井点布布置——轻型井点布布置环形井点布布置简图(a)平面布置；；(b)高程布置1一总管；2－井点管；；3一抽水设备备4.2轻型井点布布置——高程布置井管的埋置置深度，，可按下式式计算：其中：—总管平台面面至基坑底底面的距离离(m)；—基坑中心线线底面至降降低后的地地下水位线线的距离，，一般取0.5～1.0m；—水力坡度，，根据实测测：环形井井点为1／10，单排线状状井点为1／4；—基坑中心到到井点的距距离。4.2轻型井点布布置——高程布置二级轻型井井点1－第一层井井点管；2－第二层井井点管4.3轻型井点计计算——地下含水构构造的种类类地下含水构构造的种类类4.3轻型井点计计算——地下含水构构造的种类类因此自然界界的岩石可可分为透水水层和不透透水层：岩石中有一定的孔隙地下水能再再岩石中赋存与运运动岩石孔隙度度越大，含含水量越大大，透水性性越好孔隙度越小小，含水量量越少，透透水性越差差透水层与不不透水层4.3轻型井点计计算——地下含水构构造的种类类透水层——能够透过地地下水的岩岩层。主要要有：砂岩岩层、砂砾砾岩层以及及裂隙、洞洞穴发育的的其它岩石石。其中储储满地下水水的部分称称为含水层层。不透水层——不能透过地地下水的岩岩层。主要要有：粘土土、页岩、、岩浆岩、、变质岩等等。不透水水层对地下下水的运动动起着阻隔隔作用，又又称为隔水水层。两者之间过过渡类型称称为半（弱弱）透水层层。如泥岩岩、亚粘土土、黄土等等。4.4轻型井点系系统的类型型——水井分类4.4轻型井点系系统的类型型——水井分类水井的分类类：（a）无压完整整井；（b）无压非完完整井（c）承压完整整井（d）承压非完完整井4.4轻型井点系系统的类型型——涌水量计算算(1)无压完整涌涌水量井点涌水量量计算简图图4.4轻型井点系系统的类型型——涌水量计算算（2）无承压完完整井4.4轻型井点系系统的类型型——涌水量计算算利用杜比公公式：4.4轻型井点系系统的类型型——涌水量计算算积分常数由由边界条件件确定：4.4轻型井点系系统的类型型——涌水量计算算完全普通井井的浸润线线方程R称为井的影影响半径，，R以外的地下下水将不受受该井的影影响。当r=R时，z=H,4.4轻型井点系系统的类型型——涌水量计算算式中:K——渗透系数(m／d)，应由实验验测定；H——含水层厚度度(m)；S——水位降低值值(m)；R——抽水影响半半径(m)，取：x0——环形井点的的假想半径径(m)：F——基坑周围井井点管所包包围的面积积(m2)。4.4轻型井点系系统的类型型——涌水量计算算(3)无压非完整整井涌水量量4.4轻型井点系系统的类型型——涌水量计算算有效深度H0值注：表中S’为井管内水水位降低深深度；l为滤管长度度。4.4轻型井点系系统的类型型——涌水量计算算(4)承压完整井井涌水量承压完整井井环形井点点涌水量计计算公式为为：式中：M——承压含水层层厚度(m)K、R、x0、S——与公式前述述公式相同同4.4轻型井点系系统的类型型——涌水量计算算承压完整井井涌水量计计算示意图图4.4轻型井点系系统的类型型——确定井点管管数量与井井距确定井点管管数量与井井距(1)单井最大出出水量(2)最少井数(3)最大井距4.4轻型井点系系统的类型型——确定井点管管数量与井井距单井最大出出水量单井的最大大出水量q，主要取决决于土的渗渗透系数、、滤管的构构造与尺寸寸，按下式式确定：式中:d—滤管直径(m)；l—滤管长度(m)；K—渗透系数(m／d)。4.4轻型井点系系统的类型型——涌水量计算算(2)最少井数井点管的最最少根数nmin，按下式计计算：式中1.1———备用系数，，考虑井点点管堵塞等等因素。其它符号同同前。4.4轻型井点系系统的类型型——涌水量计算算(3)最大井距m式中:L——总管长度(m)；4.4轻型井点系系统的类型型——涌水量计算算确定井点管管间距时，，还应注意意以下几点点：(1)井距过小时时，彼此干干扰大，影影响出水量量，因此井井距必须大大于15倍管径。(2)在渗透系数数小的土中中井距宜小小些，否则则水位降落落时间过长长。(3)靠近河流处处，井点宜宜适当加密密。(4)井距应能与与总管上的的接头间距距相配合。。根据实际际采用的井井点管间距距，最后确确定所需的的井点管根根数。5、轻型井井点的施工工埋设井点的的程序是：：放线定位打井孔埋设井点管管安装总管用弯联管讲讲井点管与与总管接通通安装抽水设设备5、轻型井井点的施工工井点管的埋埋设(a)冲孔；(b)埋管1一冲管；2一冲嘴；3一胶皮管；；4一高压水泵泵；5一压力表；；6一起重吊钩钩；7一井点管；；8一滤管；9一填砂；10一粘土封口口5、轻型井井点的施工工轻型井点施工1、喷射井点点2、管井井点点3、深井井点点4、电渗井点点5.1喷射井点当基坑开挖挖较深，降降水深度要要求较大时，可采采用喷射井井点降水。。其降水深深度可达8～20m，可用于渗渗透系数为为0.1～50m／d的砂土、淤淤泥质土层层。5.1喷射井点喷射井点施施工顺序：：安装水泵设设备及泵的进出水水管铺设进水总总管和回水总管管沉设井点管管（包括灌填填砂滤料））接通进水总总管后及时时进行单根试试抽、检验验接通回水总总管，全面试抽全部井点管管沉完毕检查整个降水系统的运转状况及降水效果。5.1喷射井点喷射井点设设备及平面面布置简图图(a)喷射井点设设备简图；；(b)喷射扬水器器原理图；；(c)喷射井点平平面布置5.1喷射井点1－喷射井管管；2－滤管；3－进水总管管；4－排水总管管；5一高压水泵泵；6－集水池；；7－水泵；8－内管；9－外管；10－喷嘴；11混合室；12－扩散管；；13－压力表5.2管井井点管井井点：：就是沿基坑坑每隔一定定距离设置置一个管井井，每个管管井单独用用一台水泵泵不断抽水水来降低地地下水位。。在土的渗渗透系数大大(20～200m／d)的土层中，，宜采用管管井井点。管井井点设设备：主要是由管管井、吸水水管及水泵泵组成5.2管井井点管井井点1一沉砂管；；2一钢筋焊接接骨架；3－滤网；4－管身；5－吸水管；；6－离心泵；；7—小砾石过滤滤层；8－粘土封口口；9－混凝土实实管；10－无砂混凝凝土管；11—潜水泵；12一出水管5.3深井井点当要求井内内降水深度度超过15m时，可在管管井中使用用深井泵抽抽水。这种种井点称为为深井井点点（或深管管井井点））。深井井井点一般可可降低水位位30～40m，有的甚至至可达百米米以上。深井潜水泵泵有两种类类型：一种是深井井潜水泵另一种是电电动机安装装在地面上上，通过传传动轴带动动多级叶轮工工作而排水水。5.4电渗井点电渗井点：：是在轻型或或喷射井点点中增设电电极而形成成，主主要用用于渗透系系数小于0.1m／d的土层。电渗井点1一井点管；；2一电极；3－直流电源源6、降水对周周围地面的的影响及预预防措施6、降水对周周围地面的的影响及预预防措施6、降水对周周围地面的的影响及预预防措施6、降水对周周围地面的的影响及预预防措施6、降水对周周围地面的的影响及预预防措施6、降水对周周围地面的的影响及预预防措施降低地下水水位时，由由于土颗粒粒流失或土土体压缩固固结，易引引起周周地地面沉降。。由于土层的的不均匀性性和形成的的水位呈漏漏斗状，地地面沉降多多为不均匀匀沉降,可能导致周周围的建筑筑物倾斜、、下沉、道道路开裂或或管线断裂裂。6、降水对周周围地面的的影响及预预防措施地下水位降降低植物根根系无法接接触到潮湿湿层，使城城市走向荒荒漠化。北北京的地下下水位埋深深已从1950年的3～4米到现在的的25米以下，有有心人注意意到，北京京著名的五五棵松早已已不复存在在。在有可能的的情况下，，尽量采用用连续墙、、护坡桩+桩间旋喷桩桩、水泥土土桩+型钢、冰冻冻止水等帷帷幕隔水方方法，隔断断地下水进进