地铁基坑排水与降水

基坑排水与降水内容提要基坑排水与降水的危害基础施工中受地表水和地下水的影响流砂及其防治井点降水法1234轻型井点的施工5降水对周围地面的影响及预防措施61、基坑排水与降水的危害1、基坑排水与降水的危害2、基础施工中受哪些水影响

基础施工中受哪些水影响？地表水地下水2、基础施工中受哪些水影响——地面排水2.1地面排水

排除地面水(包括雨水、施工用水、生活污水等)常采用在基坑周围设置排水沟、截水沟或筑土堤等办法，并尽量利用原有的排水系统，或将临时性排水设施与永久性设施相结合使用。

2、基础施工中受哪些水影响——集水井排水或降水

2.2集水井排水或降水

集水井法是在基坑开挖过程中，沿坑底的周围或中央开挖排水沟，并在基坑边角处设置集水井。将水汇入集水井内，用水泵抽走。这种方法可用于基坑排水，也可用于降水。2.2集水井排水或降水——集水井降水法

集水井降水法

1－排水沟；2－集水井；3－离心式水泵；4－基础边线；5－原地下水位线；6－降低后地下水位线2.2集水井排水或降水——排水沟、集水井设置①排水沟的设置

排水沟底宽应不少于0.2～0.3m，沟底设有0.2％～0.5％的纵坡，在开挖阶段，排水沟深度应始终保持比挖土面低0.4～0.5m。

②集水井的设置间距：应根据水量大小、基坑平面形状及水泵能力确定，一般为20～40m；井深：集水井在基坑开挖过程比开挖面低0.7～1.0m，开挖到设计标高后比坑底低1～2m。

2.2集水井排水或降水——水泵性能与选用离心泵:泵体是由泵壳、泵轴及叶轮等主要部件组成，其管路系统包括滤网与底阀、吸水管及出水管等。

2.2集水井井排水水或降降水——集水井井排水水特点点(1)设备简简单、、排水水方便便，费费用较较低。。(2)适于粗粗粒土土层和和渗流流量小小的黏黏土层层。(3)细砂或或粉砂砂土层层易发发生塌塌方或或流砂砂。(4)地下水水位较较高的的黏土土层易易发生生坑底底隆起起。(5)适于降降水深深的较较浅的的情况况，一一般不不超过过5m。3、流砂砂及其其防治治——流沙发发生的的原因因动水压压力是是流砂砂发生生的重重要条条件。。流动动中的的地下下水对对土颗颗粒产产生的的压力力称为为动水水压力力，其其性质质通过过图所所示的的试验验说明明。3、流砂砂及其其防治治——流沙发发生的的原因因由上式式可知知，动动水压压GD与水力力坡度度I成正比比，水水位差差越大大，动动水压压力越越大，，而渗渗透路路程越越长，，动水水压力力越小小。3、流砂砂及其其防治治——流沙发发生的的原因因产生流流砂现现象主主要是是由于于地下下水的的水力力坡度度大，，即动动水压压力大大，而而且动动水压压力的的方向向(与水流流方向向一致致)与土的的重力力方向向相反反，不不仅受受水的的浮力力，而而且受受动水水压力力的作作用，，有向向上举举的趋趋势，，当动动水压压力等等于或或大于于土的的浸水水密度度时，，土颗颗粒处处于悬悬浮状状态，，并随随地下下水一一起流流入基基坑，，即发发生流流砂现现象。。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数数量与井距(1)单井最大出水水量(2)最少井数(3)最大井距4.4轻型井点系统统的类型——确定井点管数数量与井距单井最大出水水量单井的最大出出水量q，主要取决于于土的渗透系系数、滤管的的构造与尺寸寸，按下式确确定：式中:d—滤管直径(m)；l—滤管长度(m)；K—渗透系数(m／d)。4.4轻型井点系统统的类型——涌水量计算(2)最少井数井点管的最少少根数nmin，按下式计算算：式中1.1——备用系数，考考虑井点管堵堵塞等因素。。其它符号同前前。4.4轻型井点系统统的类型——涌水量计算(3)最大井距m式中:L——总管长度(m)；4.4轻型井点系统统的类型——涌水量计算确定井点管间间距时，还应应注意以下几几点：(1)井距过小时，，彼此干扰大大，影响出水水量，因此井井距必须大于于15倍管径。(2)在渗透系数小小的土中井距距宜小些，否否则水位降落落时间过长。。(3)靠近河流处，，井点宜适当当加密。(4)井距应能与总总管上的接头头间距相配合合。根据实际际采用的井点点管间距，最最后确定所需需的井点管根根数。5、轻型井点点的施工埋设井点的程程序是：放线定位打井孔埋设井点管安装总管用弯联管讲井井点管与总管管接通安装抽水设备备5、轻型井点点的施工井点管的埋设设(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5、轻型井点点的施工轻型井点施工1、喷射井点2、管井井点3、深井井点4、电渗井点5.1喷射井点当基坑开挖较较深，降水深深度要求较大时，可采用用喷射井点降降水。其降水水深度可达8～20m，可用于渗透透系数为0.1～50m／d的砂土、淤泥泥质土层。5.1喷射井点喷射井点施工工顺序：安装水泵设备备及泵的进出水管管铺设进水总管管和回水总管沉设井点管（包括灌填砂砂滤料）接通进水总管管后及时进行单根试抽抽、检验接通回水总管管，全面试抽全部井点管沉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备备及平面布置置简图(a)喷射井点设备备简图；(b)喷射扬水器原原理图；(c)喷射井点平面面布置5.1喷射井点1－喷射井管；；2－滤管；3－进水总管；；4－排水总管；；5一高压水泵；；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：就是沿基坑每每隔一定距离离设置一个管管井，每个管管井单独用一一台水泵不断断抽水来降低低地下水位。。在土的渗透透系数大(20～200m／d)的土层中，宜宜采用管井井井点。管井井点设备备：主要是由管井井、吸水管及及水泵组成5.2管井井点管井井点1一沉砂管；2一钢筋焊接骨骨架；3－滤网；4－管身；5－吸水管；6－离心泵；7—小砾石过滤层层；8－粘土封口；；9－混凝土实管管；10－无砂混凝土土管；11—潜水泵；12一出水管5.3深井井点当要求井内降降水深度超过过15m时，可在管井井中使用深井井泵抽水。这这种井点称为为深井井点（（或深管井井井点）。深井井井点一般可可降低水位30～40m，有的甚至可可达百米以上上。深井潜水泵有有两种类型：：一种是深井潜潜水泵另一种是电动动机安装在地地面上，通过过传动轴带动动多级叶轮工作作而排水。5.4电渗井点电渗井点：是在轻型或喷喷射井点中增增设电极而形形成，主主要用于于渗透系数小小于0.1m／d的土层。电渗井点1一井点管；2一电极；3－直流电源6、降水对周围围地面的影响响及预防措施施6、降水对周围围地面的影响响及预防措施施6、降水对周围围地面的影响响及预防措施施6、降水对周围围地面的影响响及预防措施施6、降水对周围围地面的影响响及预防措施施6、降水对周围围地面的影响响及预防措施施降低地下水位位时，由于土土颗粒流失或或土体压缩固固结，易引起起周周地面沉沉降。由于于土土层层的的不不均均匀匀性性和和形形成成的的水水位位呈呈漏漏斗斗状状，，地地面面沉沉降降多多为为不不均均匀匀沉沉降降,可能能导导致致周周围围的的建建筑筑物物倾倾斜斜、、下下沉沉、、道道路路开开裂裂或或管管线线断断裂裂。。6、降降水水对对周周围围地地面面的的影影响响及及预预防防措措施施地下下水水位位降降低低植植物物根根系系无无法法接接触触到到潮潮湿湿层层，，使使城城市市走走向向荒荒漠漠化化。。北北京京的的地地下下水水位位埋埋深深已已从从1950年的的3～4米到到现现在在的的25米以以下下，，有有心心人人注注意意到到，，北北京京著著名名的的五五棵棵松松早早已已不不复复存存在在。。在有有可可能能的的情情况况下下，，尽尽量量采采用用连连续续墙墙、、护护坡坡桩桩+桩间间旋旋喷喷桩桩、、水水泥泥土土桩桩+型钢钢、、冰冰冻冻止止水水等等帷帷幕幕隔隔水水方方法法，，隔隔断断地地下下水水进进入入施施工工区区域域。。进行行井井点点降降水水时时,必须须采采取取相相应应措措施施，，以以防防造造成成危危害害，，如如：：回回灌灌井井点点法法、、设设置置止止水水帷帷幕幕法法、、减减缓缓降降水水速速度度法法。。6.1回灌灌井井点点法法在建建筑筑物物沿沿基基坑坑一一边边，，采采用用回回灌灌井井，，使使建建筑筑物物保保持持原原有有地地下下水水位位（（地地下下水水位位降降低低，，土土层层压压缩缩下下降降））(a)降水水与与回回灌灌井井点点(b)加阻阻水水支支护护结结构构的的回回灌灌井井点点6.1回灌灌井井点点法法1－原原有有建建筑筑物物；；2－开开挖挖基基坑坑；；3－降降水