基坑开挖降水方法及填土压实讲义74

一、集水井降水法(动画)集水井降水，边挖边降注：a.不适用于细砂、粉砂土的降水。对于这种土质条件，采用什么方法呢？后面将讲到“井点降水法”集水井降水法是在基坑开挖过程中，在基坑范围以外设置集水坑，并沿坑底的周围或中央开挖排水沟，使水流入集水坑中，然后用水泵抽走（集水坑降水法）。b.水泵选用：离心泵、潜水泵、软轴水泵（较少采用）常用于基坑排水适于地下水量较大的基坑排水c.排水沟的截面尺寸和集水井的个数是根据坑底涌水量的大小、基础的形状和水泵的抽水能力来确定

。

一般排水沟的沟底低于挖土面为0.4m～0.5m，集水井应设在基础范围以外的边角处。排水沟向集水井方向保持1‰～3‰的纵向坡度,每间隔20～40m设置一个集水井，其直径或宽度为0.6～0.8m。集水井深度随挖土深度增加而加深，始终低于挖土面0.7～1.0m。d.流砂的现象、危害、发生的关键以及防治措施

当开挖深度大、地下水位较高而土质为细砂或粉砂时，如果采用集水井法降水开挖，在挖至地下水位以下时，坑底下面的土会形成流动状态，随地下水涌入基坑，这种现象称为流砂现象。

流砂现象的危害发生流砂时，土完全丧失承载能力，施工条件恶化，并有引起附近建筑物下沉的危险。

流砂现象发生的关键动水压力的大小与方向。

流砂现象的防治途径主要是减小或平衡动水压力，或者改变动水压力的方向。

流砂现象的防治的具体措施

1）枯水期施工。如条件许可，尽量安排在枯水期施工，使最高地下水位距坑底不小于0.5m。

2）水下挖土法。水中挖土时，不抽水或少抽水，保持坑内水压与地下水压基本平衡。

3）抢挖法。即组织分段抢挖，使挖土的速度大于冒砂速度，挖到设计标高后立即抛大石块以平衡动水压力，压住流砂。

4）井点降水法。

5）打钢板桩法。

6）地下连续墙法。二、井点降水法

在基坑开挖深度较大、地下水位较高、土质较差（如细砂、粉砂等）情况下，要考虑采用井点降水法。

a、井点降水法在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管，利用抽水设备抽水，使地下水位降至坑底以下，在基坑开挖过程中仍不断抽水，直至土方和基础工程施工结束为止。b、井点降水的类型及选择方法

a）类型：轻型井点，喷射井点，管井井点，深井井点以及电渗井点。

b）选择时应考虑的因素：□

土的渗透系数（K）□

降低水位的深度（H）□工程特点□设备条件各种井点的适用范围轻型井点土的渗透系数(m/d)降水深度(m)井点类别管井类一级轻型井点多级轻型井点喷射井点电渗井点管井井点深井井点0.1－500.1－500.1－50<0.120－20010－2503~6视井点级数而定8~20视选用的井点而定3－5>15（其其中中轻轻型型井井点点采采用用较较为为广广泛泛，，下下面面将将做做重重点点介介绍绍））a、轻轻型型井井点点设设备备组组成成及及布布置置a）轻型井点设设备组成管路系统：滤管、井点管、弯联管及总管抽水设备：真空管、离心泵和水气分离器轻型井点设备备工作原理（动画）1.轻型井点b）井点布置依依据基坑的平面形形状、大小、土质、地地下水位高低低及流向、降降水深度要求等。□平面布置置坑宽<6m，单排布置（井点放在上游游）坑宽>6m（或土质不好），双排布置置大面积，，环形布置□高程布置置理论上可达10m左右，实际<6mHH1+h+iL(a)平面布置（（b）高程布置图1-39单排线状井点点布置1-总管；2-井点管；3-抽水设备（a）平面布置（（b）高程布置图1-40环形井点布置置图1-总管；2-井点管；3-抽水设备注意：确定井点管埋埋设（动画）深度，还要考考虑井点管要要露出地面0.2m左右。如果计计算出的值大于6m，则应降低井井点管抽水设设备的埋置面面，以适应降降水深度的要要求。任何情况下，，滤管必须埋埋设在蓄水层层内。当一级井点系系统达不到施施工降水深度度要求时，可可采用二级井井点，即先挖挖去一级井点点所疏干的土土，然后再在在基坑底部装装设二级井点点，以使降水水深度增加。。图1-41二级轻型井点点布置图1-第一级井点管管；2-第二级井点管管城墙侧湖底段段采用围堰挡挡水，二级轻轻型井点降水水，辅以管井井井点降水，，放坡大开挖挖，挂网喷浆浆护坡。b、水井的分类类a－承压完整井；b－承压非完整井；c－无压完整井；d－无压非完整井图1-41水井的分类a）承压完整井井水井底部达到到不透水层，，含水层的水水面有一定压压力的水井。。b）承压非完整整井水井底部没有有达到不透水层，含水层层的水面有一一定压力的水水井。c）无压完整井井水井底部达到到不透水层，，且地下水无无压力的水井井。d）无压非完整整井水井底部没有有达到不透水层，且地下下水无压力的的水井。c、轻型井点的的设计内容：涌水量量Q井点管数量n井点管间距Da）涌水量计算算（a）无压完整井井图1-42无压完整井水位降落曲线和流线网1－流线；2－过水断面□单井Q=WKI………□W——地下水流的过过水断面积K——渗透系数(m/d)I——水力坡度w=2xyI=dy/dx□井点系统(群井)图1-43群井系统灌水量计算图式1－矩形基坑；2－等效圆井(m3/d)——环形井点的假假想圆半径F——环形井点所包包围面积K——环形井点土的的渗透系数S——环形井点群井井中心水位降降低值R——抽水影响半径径（b）（实际工程常遇遇见的）无压不完整整井系统H0——有效含水深度度H0其取值为经验验数值，(表见下页)有效深度H0值s/(s+l)H00.20.30.50.81.3(s+l)1.5(s+l)1.7(s+l)1.84(s+l)注：若计算值值H0>H——实际含水层厚厚度H时，取H0=HM——承压含水层厚厚度(m)其余同上。（c）承压完整井环环形井点涌水水量计算b）井点管数量量与井距确定定（a）单根井点点管出水量其中g——单根井点管的最大出水量d——滤管直径(38～50mm)l——滤管长度(1.0～1.5m)K——渗透系数(m3/d)（b）井点管最少根数n=1.1Q/g(根)1.1——备用系数（c）井点管间距D=L/n(m)L——总管管长注：□井点管间距不宜太小；D>5d□对于渗透系数小的土中，井距取较小值(较计算值少)□靠近河流处，井点管宜适当加密。c）抽水设备选选用(a)真空泵干式真空泵：轻型井点采用较多湿式真空泵：宜用于半粉砂及粘性土最低真空度：hk=10(h+h)h——降水深度h=1m(水头损失1.0～1.5m)（b）水泵由流量吸水扬程Hs——井点管埋置深深度至地平面面之距1）轻型井点点系统的施工工内容施工准备、井井点系统的安安装、使用及及拆除。d、轻型井点的的施工(动画、视频)2）施工准备工工作包括井点设备、施施工机具、水水源、电源及及必要材料的的准备，排水水沟的开挖，，水位观测孔孔的设置等。。3）井点系统的的安装顺序先埋设总管，，冲孔，沉设设井点管、灌灌填砂滤层，，然后用弯联联管将井点管管与总管联接接，最后安装装抽水设备。。4）井点系统统的使用（1）井点管的的埋设一般般用水冲法法；（2）轻型井点点系统全部部安装完毕毕后，应进进行抽水试试验，以检检查有无死死井（井点点管淤塞））或漏气、、漏水等现现象；（3）在井点系系统的使用用过程中，，应连续抽抽水，时抽抽时停会抽抽出大量泥泥沙，使滤滤管淤塞，，并可能造造成邻近建建筑物因土土粒流失而而沉降开裂裂。通常在降水水深度超过过6m时，可采用用喷射井点点。喷射井点按按其工作时时喷射的介介质不同，，可分为喷喷气井点与与喷水井点点，常用喷喷水井点。。喷射井点的的平面布置置当基坑宽度度小于10米时，井点点可作单排排布置；当当基坑宽度度大于10米时，可作作双排布置置；当基坑坑面积较大大时，宜用用环形布置置，井点间间距一般取取2～3米。涌水量计算算与井点埋埋设和轻型型井点相同同。2.喷射井点在深基坑施施工中有时时会遇到渗渗透系数小小于0.1m/d的土质，这这类土含水水量大，压压缩性高，，稳定性差差。由于土土料间微小小毛细孔隙隙的作用，，将水保持持在孔隙内内，采用真真空吸力降降水的方法法效果不好好，此时采采用电渗井井点降水。。电渗井点降降水在饱和粘土土中插入两两根电极，，通入直流流电，粘土土粒即能沿沿力线向阳阳极移动，，称为电泳泳。水分电电子向阴极极移动为电电渗。3.电渗井点电渗井点就就是利用上上述现象，，将一般轻轻型井点或或喷射井点点的井管作作为阴极，，并在其内内侧相距约约1.2m处加设垂直直的阳极。。阳极可用用钢筋或其其他金属材材料插入，，通电后土土层中的水水分子即迅迅速渗到井井管周围，，方便抽出出排水。4.管井井点和和深井井点点在土的渗透透系数更大大（20～200m/d），地下水水含量丰富富的土层中中降水，宜宜采用管井井井点或深深井井点。。管井井点点就是在基基坑的四周周每隔10～50m钻孔成井，，然后放入入钢筋混凝凝土管或钢钢管，底部部设滤水管管。每个井井管用一台台水泵抽水水，以使水水位降低。。如P34图1-48所示分别为为钢管或混混凝土管井井点。深井井点与与管井井点点基本相同同，只是井井较深，用用深井泵抽抽水。深井井泵的扬程程可达100m，当要求降降水深度很很大，用管管井井点降降水不能满满足要求时时，则用深深井井点。。深井井点点一般按200～250m2的密度布置置井距。管井井点和和深井井点点设备简单单，但一次次性投资较较大。作业P39思考题8，9，10，11；习题1.3后记（本本节主要解解决的问题题）1、深深基基坑坑降降水水的的必必要要及及降降水水方方法法；；2、集集水水井井降降水水法法的的原原理理及及应应用用、、排排水水沟沟及及集集水水井井的的设设置置要要求求；；3、井井点点降降水水法法的的原原理理及及应应用用、、轻轻型型井井点点系系统统的的设设备备组组成成及及井井点点布布置置；；4、水水井井的的分分类类及及轻轻型型井井点点的的设设计计；；5、轻轻型型井井点点系系统统的的组组成成、、安安装装与与使使用用。。温故故而而知知新新1、深基坑降水水的必要及降降水方法；2、集水井降水水法的原理及及应用、排水水沟及集水井井的设置要求求；3、井点降水法法的原理及应应用、轻型井井点系统的设设备组成及井井点布置；4、水井的分类类及轻型井点点的设计；5、轻型井点系系统的组成、、安装与使用用。§1.5土方填筑与压压实一、填筑土料料的选用填土的土料应应符合设计要要求。如设计计无具体要求求时，可按下下列规定（1）级配配良好好的碎碎石类类土、、砂土土和爆爆破石石渣可可作表表层以以下填填料，，但其其最大大粒径径不得得超过过每层层铺垫垫厚度度的2／3；（2）含水水量符符合压压实要要求的的粘性性土，，可用用作各各层填填料；；（3）以砾砾石、、卵石石或块块石作作填料料时，，分层层夯实实最大大料径径不宜宜大于于400mm，分层层压实实不得得大于于200mm，应尽尽量选选用同同类土土填筑筑；（4）碎块块草皮皮类土土，仅仅用于于无压压实要要求的的填筑筑。不能作为填填土的土料料含有大量有有机物、腐腐殖质、石石膏和水溶溶性硫酸盐盐(含量大于5％)的土以及淤淤泥、冻土土、膨胀土土等；含水水量大的粘粘土也不宜宜作填土用用。二、填筑要要求□填土应分层层夯实（（每层尽尽量采用同同类土）□填土位于倾倾斜山坡时时，应做成成阶梯状□填方应有一一定密实度度，防止不不均匀沉降降三、夯实方方法碾压法夯实法振动法碾压机械有有：平碾（（压路机））、羊足碾碾、振动碾碾等。砂类土和粘粘性土用平平碾的压实实效果好；；羊足碾只只适宜压实实粘性土；；振动碾是是一种振动动和碾压同同时作用的的高效能压压实机械，，适用于碾碾压爆破石石碴、碎石石类土等。。1.碾压法（视频）平碾（压路路机）羊足碾振动碾用碾压机械械进行大面面积填方碾碾压时，宜宜采用“薄填、低低速、多遍遍”的方法。碾碾压应从填填土两侧逐逐渐压向中中心碾压，，并应至少少有15～20cm的重叠宽度度。为了保保证填土压压实的均匀匀和密实度度要求，提提高碾压效效率，宜先先用轻型机机械碾压，，使其表面面平整后，，再用重型型机械碾压压。用夯锺自自由下落落的冲击击力来夯夯实土壤壤，主要要用于小小面积回回填土。。其优点点是可以以夯实较较厚的粘粘性土层层和非粘粘性土层层，使地地基原土土的承载载力加强强。方法法有人工工和机械械夯实两两种。常常用于夯夯实粘性性土、砂砂砾土、、杂填土土及分层层填土施施工等。。蛙式打夯夯机（视频））轻巧灵活活、构造造简单、、操作方方便，在在小型土土方工程程中应用用最广。。其夯打打遍数依依据填土土的类别别和含水水量确定定。2.夯实法蛙式打夯夯机借助振动动机构令令压实机机振动，，使土颗颗粒发生生相对位位移而达达到密实实状态。。振动压路路机是一一种振动动和碾压压同时作作用的高高效能压压实机械械，比一一般压路路机提高高功效1～2倍。这种种机械更更适用于于填方为为爆破石石碴、碎碎石类土土、杂填填土等。。3.振动压实实法（视频））三、影响响填土压压实的因因素1）不同类类别土的的影响；2）压实功功的影响响；3）含水量量的影响响；4）铺土厚厚度和压压实遍数数的影响响。表1.12填土施工工时的分分层厚度度及压实实遍数压实机具分层厚度每层压实遍数平碾振动压实机柴油打夯机人工打夯250～300250～350200～250不大于2006～83～43～43～4四、填土土压实的的质量控控制与检检查1、填土压压实的质质量控制制指标—压实系数数λc=ρd/ρdmaxρd－土的控制干容重，ρ≥ρd

压实合格ρdmax－土最大干容重，ρ<ρd

压实不合格2、填土压压实的质质量检验验标准§1.6土方施工工常见的的质量问题及处处理方法法一、场地地平整中中场地积积水的处处理及防防治1、现象场地在平平整过程程中或平平整后出出现积水水2、原因

□填土碾压密实度较差，遇水后产生沉降□平整前，场地中应做好泄水坡及排水沟3、防治

□缺乏良好好的排水水条件□对已积水水场地，，立即采采取截水水、排水水措施□泄水坡度太小小及低凹处，，应重新填土土二、场地平整整中填方边坡坡失稳塌方的的原因及防治治1、原因没按设计（或或规范）要求求放坡放坡的措施不不当（没留泄泄水孔）填土压实的密密实度不够缺乏护坡措施施2、防治措施正确选择填料料（尽量采用用同类土填筑筑）按设计（或规规范）要求放放坡分层填土，分分层夯实应做好护坡（（毛石砌护坡坡或植草皮））三、填土中出出现橡皮土1、现象土在夯击时发发生颤动，土土体积不能被压缩2、危害基坑不稳稳定承载力受影响响导致建筑筑物基础沉降降不均3、原因在含水量过多多腐殖土、粘粘性土等原状状土上回填气温较高时，，土表面结成成硬壳（影响水分的渗透或散发）4、防治控制土的含水水量用干土、石灰粉、碎砖砖等作填料将土翻晒不在含水量过过大的腐殖土土、粘性土等等原状土上回回填采用换土法四、挖方边坡坡塌方产生的的原因及防治治1、原因开挖过深，放放坡不当地表表水水或或地地下下水水的的影影响响边坡坡坡坡顶顶堆堆载载过过大大，，外外力力等等的的振振动动开挖挖方方法法不不当当2、防防治治措措施施放足足坡坡度度采用用井井点点降降水水降降低低地地下下水水位位设置置支支撑撑断续水平支撑H<3m（湿度小）连续水平支撑H<5m（湿度大）垂直挡土板（对于松散，湿度高的土）作业业P39思考考题题12，13；后记记（（本本节节主主要要解解决决的的问问题题））1、土土方方填填筑筑对对土土料料的的要要求求；；2、土土方方的的填填筑筑要要求求；；3、填填土土的的方方法法及及原原理理；；4、影影响响填填土土压压实实的的因因素素及及压压实实质质量量的的控控制制与与检检验验；；5、土土方方工工程程施施工工常常见见的的质质量量问问题题及及处处理理方方法法。。习题题课课例1.基坑坑坑坑底底面面积积为为6mx10m，深深4m，边坡坡系系数数为为0.33，Ks＝1.25，Ks，＝1.05，需需回回填填空空间间的的体体积积为为120m3，用用体体积积为为5m3的汽车将将余土外外运，求求余土外外运车次次及预留留回填土土的体积积。1.解：F1=AB=6x10=60m2F2=(A+2mH)(B+2mH)=(6+2x4x0.33)(10+2x4x0.33)=109.21m2F0=(A+mH)(B+mH)=(6+4x0.33)(10+4x0.33)=82.86m2V坑（自））=H/6(F1+F2+4F0)=333.77m3V坑（松））=V坑（自））x1.25=417.21m3V回（压））=120m3V回（自））=V回（压））x1/Ks,=114.29m3V回（松））=V回（自））xKs=142.86m3V余（松））=V坑（松松）-V回（松松）=274.35m3N=V余（松松）/V0=