第二章-施工排水

第二章第二章第二章第二章 施施施施 工工工工 排排排排 水水水水 概概 述述一、地下水的影响一、地下水的影响地下水：自由水、结合水潜水：第一个稳定隔水层顶板以上地面以下承压水：两个稳定隔水层顶板之间开挖基坑或沟槽时的地下水：A影响正常施工；B造成地基承裁力降低；C 边坡坍塌事故。二、施工排水的任务二、施工排水的任务排出土层中的自由水重点是潜水排出地面的地表水施工用水、生活用水、雨水、雪水三、施工排水的方法三、施工排水的方法含水层分布示意图含水层分布示意图第一节第一节 明沟排水明沟排水明沟排水明沟排水地面截水地面截水坑内排水坑内排水一、地面截水一、地面截水适用条件：适用条件：排除地表水和雨水。施工方法：施工方法：利用施工及开挖基坑或沟槽挖出的土沿施工现场四周或迎水一侧、二侧构筑0.50.8m高的土堤。注意事项：注意事项：与已有建筑物保持一定安全距离；尽量保留、利用天然排水沟道。二、坑内排水二、坑内排水原理：在坑底随同挖方一起设置集水井，并沿坑底的周围开挖排水沟，排水沟可设置在坑内底四周或迎水一侧、二侧，使水流入集水井内，然后用水泵抽出坑外。看视频排水沟排水沟集水井集水井水泵水泵2.1 排水沟、集水井排水沟、集水井的的布置布置1.排水沟及集水井一般应设置在基础范围以外排水沟及集水井一般应设置在基础范围以外。2.排水沟的尺寸：一般底宽及沟深不小于一般底宽及沟深不小于0.3m纵纵向坡度不小于向坡度不小于0.1%，坡向集水井，坡向集水井3.集水井位置：井底距槽底井底距槽底1-2米，间隔米，间隔30-40米米4.集水井尺寸：直径或宽度为直径或宽度为0.7-0.8米米2.2 水泵的选用水泵的选用1.流量：为管沟、基坑渗水量的1.52.0倍。2.水泵的扬程=高差+摩阻损失（实际扬程的15%30%估算）综合反映土体渗透能力的指标，又称水力传导系数。综合反映土体渗透能力的指标，又称水力传导系数。在数值上等于水力坡度为在数值上等于水力坡度为 1时，通过单位面积的渗流时，通过单位面积的渗流量。渗透系数愈大，透水性越强，反之越弱量。渗透系数愈大，透水性越强，反之越弱。2.3 涌水量计算涌水量计算1.管沟、基坑处于一般地段或干河床时Q总渗水量，m3/昼夜；K土壤渗透系数，m昼夜，见表2-1H稳定水位至基坑底深度，m；R渗水影响半径，m；见表2-1R0沟、坑计算半径，m。排水沟、集水井断面尺寸和水泵流量选择的依据计算半径R0的确定对矩形基坑：不规则基坑：L、B基坑的平均长度和平均宽度，m；F不规则基坑的平均面积，m。2.管沟、基坑靠近河边时（）式中D管沟基坑离河岸距离，m；D2.4 明沟排水法的适用范围开挖基础不深或水量不大的沟槽或基坑开挖基础不深或水量不大的沟槽或基坑适用于适用于粗粒土层粗粒土层、渗水量小的粘性土渗水量小的粘性土；当土为细砂和粉砂时，地下水渗出会带走细粒，当土为细砂和粉砂时，地下水渗出会带走细粒，发生流砂现象，导致边坡坍塌、坑底隆起、施发生流砂现象，导致边坡坍塌、坑底隆起、施工困难，此时采用井点降水法。工困难，此时采用井点降水法。第二节第二节 人工降低地下水位人工降低地下水位在基坑周围或一侧埋入深于基底的井点滤水管或管井，以总管连接抽水，使地下水低于基坑底，以便在干燥状态下挖土井点降水按降深不同、抽吸原理和抽吸设备的不同，包括多种方法，其适用范围见表2-3。一、轻型井点一、轻型井点井点管井点管降低后地下水位线降低后地下水位线滤管滤管原有地下水位线原有地下水位线总管总管弯联管弯联管水泵房水泵房井点降水原理视频。（一）轻型井点系统的组成（一）轻型井点系统的组成管路系统：井点管（包含滤管）、弯联管、总管和附件（过滤器、阀门等）抽水设备及其它附属设备：真空泵、离心水泵、气水分离器等。1井点管；2弯联管；3总管；4过滤器；5气水分离器；6真空表；7离心泵；8真空泵 1.滤水管位置：井点管下端，埋入含水层埋入含水层规格：3855mm，L=1-2m材质：无缝钢管结构：粗钢丝保护网、滤水网（内外两层）、螺旋形细钢丝、钢管（512mm孔眼）2.井点管位置：下端与滤水管用管箍连接,上端与总管通规格：直径与滤水管相同，长度视埋深而定材质：无缝钢管钢管钢管管壁上的小孔管壁上的小孔缠绕的塑料管缠绕的塑料管细滤网细滤网粗滤网粗滤网粗铁丝保护网粗铁丝保护网井点管井点管铸铁头铸铁头避免滤孔淤塞3.弯联管位置：连接总管和井点管规格：3855mm材质：加固橡胶管、钢管弯头4.总管位置：与抽水设备相连规格：100150mm，L=4-6m材质：钢管结构：管壁上短管5.抽水设备真空式抽水设备：真空泵、离心水泵、气水分离器等；设备复杂，可靠性低射流式抽水设备：抽水深度射流式抽水设备：抽水深度9-11m，设备简单，设备简单，工作可靠，压力损失小；缺点是效率低工作可靠，压力损失小；缺点是效率低（二）（二）轻型井点设计轻型井点设计设计步骤：确定平面布置方案确定平面布置方案确定高程布确定高程布置方案置方案井点系统涌水量计算（井点系统涌水量计算（Q)井点井点管数量计算管数量计算(n)井距计算井距计算(D)井距和井井距和井点管数量的调整点管数量的调整(D、n)抽水设备的选择抽水设备的选择总管进水总管进水出出水水射流泵系统射流泵系统加压泵加压泵射流器射流器喷口喷口排水口排水口1.确定平面布置方案确定平面布置方案1）系统形式选择a.单排：单排：在沟槽上游一侧布置，每侧超出沟槽B用于沟槽宽度B6m，降水深度5m。b.双排：双排：在沟槽两侧布置，每侧超出沟槽B。用于沟槽宽度B6m，或土质不良，以便快速将水抽c.环形布置：环形布置：在基坑四周布置，可以封闭，也可以在基坑下游侧留一段不封闭下游侧留一段不封闭。用于基坑面积较大时。2）井点的布置）井点的布置井点管要靠近沟坑，但是距沟坑壁不小于1.0m，防止局部漏气，影响抽吸效果。井点管间距一般采用0.81.6m，应根据土质，设备条件或通过计算确定。靠近河流处井点应靠近河流处井点应适当加密。适当加密。3）总管的布置）总管的布置比井点管更靠外一些（1.5米），并沿水流方向以2.55的坡度上仰，多个抽水设备将总管分段4）抽水设备布置）抽水设备布置抽水设备应布置在地下水流的上游，并设在总管中部，以发挥其最大效能。一套抽水设备所能带动的总长度大约在100m左右为达到此目的，同时不影响地面交通，通常将总管设置于地面下0.5米处5）观察井的布置）观察井的布置为了观察水位降落情况，应在降水范围内设置若干个观测井，观测井的位置：降低水位不利点降低水位不利点，一般在基础中心、总管末端、局部挖深处等控制点观测井由井点管做成，只是不与总管相接。2、确定高程布置方案、确定高程布置方案总管的布置标高应尽量接近原有地下水位线。井点管埋设深度必须将滤管埋入储水层内，可按下式计算：H井点管设置深度，m；H1从井点管埋设面埋设面至管沟底面的距离，m；h降水后地下水位至管沟底面的安全距离，0.51.0mi水力坡度，经验值，单排井点i1/4或1/5，双排或环形井点i1/101/15；L井点管中心至管沟（或基坑）控制水位点（线）的水平距离，l滤水管长度图 井点管中心至管沟控制水位点的水平距离实际工程中，井点管均为定型的，有一定标准长度。通常根据给定井点管长度验算h，如h0.51，则可满足。计算公式如下：hLj.H式中：Lj井点管长度0.2井点管露出地面的长度轻型井点法的降水深度以不超过6米为宜，如求出的H值大于6米，则应降低井点管和抽水设备的埋置面；或采用二级或多级井点系统二层轻型井点降水二层轻型井点降水3.涌水量的计算涌水量的计算 涌水量涌水量Q即每昼夜需排出地下水的数量。即每昼夜需排出地下水的数量。水井理论将水井根据不同情况分为：完全井完全井；非完全井；非完全井；承压井；承压井；无压并无压并，也称潜井；水井的分类水井的分类井底到达含水井底到达含水层下的不透水层下的不透水层顶面的井为层顶面的井为完整井；否则完整井；否则为非完整井。为非完整井。无压井：地下无压井：地下水表面为自由水表面为自由水压。水压。承压井：含水承压井：含水层处于两个不层处于两个不透水层之间，透水层之间，地下水表面具地下水表面具有一定水压。有一定水压。管道线路工程多为浅地层作业，一般不出现承压井情况，多多数是无压非完整井。数是无压非完整井。1）无压完整井点系统涌水量Q式中：Q-井点系统的涌水量（m3/d）；K-土的渗透系数（m/d）；H-含水层厚度（m）；s-降水深度（m）；R-抽水影响半径（m）；x0-环状井点系统的假想圆半径（m）。涌水量计算中有关参数的计算涌水量计算中有关参数的计算 A渗透系数K 采用地质报告提供的数值或参考表2-6选用当含水层为非均质土层时，当含水层为非均质土层时，K值应取各层土壤值应取各层土壤渗透系数的加权平均值渗透系数的加权平均值式中 hi各土层的分层厚度，m；Ki各土层的渗透系数，m/昼夜。B抽水影响半径R：井点系统抽水后地下水受到影响而形成降落曲线，降落曲线稳定时的影响半径。经验公式经验数据如下：C假想半径X0的确定环围面积为矩形（L/B5）时，值见p73表25 L、B基坑长度及宽度（m），为计算精确应各加2m。环围面积为圆形或近似圆形时，F-基坑平面面积（m2）当L/B5时，可划分成若干计算单元，长度按（45）B考虑；当L1.5R时，也可取L1.5R为一段进行计算；当形状不规则时应分块计算涌水量，再相加得总涌水量。2）无压非完整井系统涌水量）无压非完整井系统涌水量 无压非完整井涌水量计算较复杂，为简化起见，工程上常直接引用无压完整井点系统涌水量计算公式，但要将公式中含水层厚度H换成渗水有效带深度H0S原地下水位至滤管顶部距离注意：注意：1、当H0值超过H时，取H0H；2、计算R时，也应以H0代入。指地下水位至滤管顶部的距离，它是根据需要的降深而影响涌水量的主要因素。s沟槽或基坑内水位降深;h保险值(0.51m);Li，i水力梯度a井点管局部损 失值(取00.5m)D井点管中降水深度s=s+h+Li+a经核算后实际值4.井点管数量和间距井点管数量和间距（1）单根井点管涌水量式中，d滤管直径（m）；l滤管长度（m）；K渗透系数（2）确定井点管数量与间距井点管所需根数：式中1.1为考虑井点管堵塞等因素得备用系数井点管得间距 L1总管长度（m）5.井距和井点管数量的调整井距和井点管数量的调整(D、n)1）实际间距的确定井距取值必须大于5d（d为滤管周长），以防止各个井点之间的干扰较大，出水量显著减少；井距应与总管上的接头间距相匹配（0.8、1.2、1.6或2.0m）D计算值2)确定井点数 n=L=L1 1/D/D+1+16.抽水设备选择抽水设备选择1）真空泵的选用真空泵在抽水系统中所需最低真空度，根据降水深和水头损失按下式计算：kPa水头损失h和降水深度h,单位：米2）水泵的选用（a）轻型井点，一组系统通常只用一台水泵，其流量为1.11.2Q。（b）水泵吸水扬程吸水扬程程应大于井点管长度。一般水泵都能满足排水扬程的要求。轻型井点多为配套设备，可按具体情况选用。3）射流器的选用 射流器常用的型号有QJD-45、QJD-60、JS-45，根据基坑（槽）的涌水量及井点管降水深度确定射流器的大小和台数。（三三）轻型井点施工轻型井点施工 施工顺序：测量测量定位定位铺设总管铺设总管冲孔冲孔安装安装井点管井点管填滤料、上部粘土密封填滤料、上部粘土密封井点管与总井点管与总管连接管连接安抽水机安抽水机抽水抽水在观测井中测量地在观测井中测量地下水位的变化下水位的变化轻型井点的正常出水规律是“先大后小，先混后清”。井点管的埋设：井点管的埋设：射水法射水法（井点管水冲下沉井点管水冲下沉）；）；套管法套管法（套筒式冲孔法套筒式冲孔法）；）；钻孔法（钻孔后再将井点管沉入）钻孔法（钻孔后再将井点管沉入）1.射水法射水法主要施工机具：射水式井点管施工过程：确定井点位置挖坑、泄水沟插入射水式井点管高压水在下端冲刷土体井点管下沉到设计高度取下软管，与集水总管连接填砂粘土封口射水压力：0.40.6MPa抽抽 水水冲冲 孔孔2.套筒式冲孔法套筒式冲孔法主要施工机具：套管水枪 施工过程：确定井点位置挖坑、泄水沟插入套管水枪高压水射流冲击和套管冲切作用下套管下沉到设计高度孔底填砂砾插入井点管套管与井点管之间填砂拔出套管粘土封口射水压力：0.80.9MPa3.冲孔或钻孔法冲孔或钻孔法确定井点位置挖坑、泄水沟插入冲管高压水在下端冲刷土体下沉到设计高度拔出冲管井点管埋入填砂粘土封口射水压力：0.61.2 视频观看视频观看MPa冲孔冲孔埋管埋管填砂填砂封口封口井点管施工主要注意事项井点管施工主要注意事项冲孔直径不小于300mm；深度比过滤管深0.51m，；井点管与孔壁间用粗砂灌实；井点填砂后，须用粘土封口，以防漏气井点管埋设后，即可接通总管和抽水系统，进行试抽，检查降水效果，检查有无淤塞现象。井点系统运转后，整个施工期不能停止工作。喷射井点降水喷射井点降水 电渗井点降水电渗井点降水深井井点降水深井井点降水管井井点降水管井井点降水自学本本 章章 小小 结结1.明沟排水法的系统组成、系统布置的要求及涌水量计算；2.轻型井点系统设计轻型井点系统设计，系统的施工；问题：问题：1）设计步骤）设计步骤 需要注意环节：高程布置中需要注意环节：高程布置中L的取值；用水的取值；用水量计算中量计算中S与与S的区别；井点管间距数量调整的区别；井点管间距数量调整 2）施工流程）施工流程 3）井点管埋设的施工方法）井点管埋设的施工方法3.其它人工降低地下水位法（了解）其它人工降低地下水位法（了解）