施工排水、降水作业方法

,建筑施工技术,学习单元,7,施工排水、降水,7.1,明排水法,7.2,施工降水,7.3,流砂的防治,学习情境一 土方工程施工,学习情境一 土方工程施工,【,教学要求,】,1.了解施工排水、施工降水的方法；,2.能合理选择施工排、降水的方法，编制施工排水、施工降水方案。,【,教学重点,】,施工排水、施工降水的方法。,【,教学难点,】,轻型井点降水的设计。,学习单元7 施工排水、降水,基坑底面积为,2234m,，基坑深,4.8m,，地下水位在地面下,1.2m,，天然地面以下,1.0m,为杂填土，不透水层在地面下,11m,，中间均为细砂土，地下水为无压水，渗透系数,k=15m/d,，四边放坡，基坑边坡坡度为,1,：,0.5,。现有井点管长,6m,直径,38mm,，滤管长,1.2m,，准备采用环形轻型井点降低地下水位，以小组为单位制定本工程轻型井点降水施工方案。,【,布置实训任务,】,学习单元7 施工排水、降水,水淹基坑 损失惨重 工期延误,开挖基坑或基槽时，土的含水层被切断，地下水会不断渗入基坑；雨季施工时，地面水也会流入基坑。为保证施工的正常进行，防止,边坡塌方,和,地基承载力下降,，在基坑开挖前和开挖时，要做好排水降水工作。,【,资讯,】,学习单元7 施工排水、降水,施工,排水可分为,明排水法,和,人工降低地下水位法,两种。,集水井排水,截水沟,井点降水,7.1,明排水法,疏：,在施工范围内设置纵横排水沟，疏通、排干场内地表积水；,抽：,在低洼地段设置集水、排水设施，然后用抽水机抽走。,学习单元,7,施工排水、降水,截：,在现场周围设临时或永久性排水沟、防洪沟或挡水堤，以拦截雨水、潜水流入施工区域；,7.1.1,明沟与集水井排水,在基坑的,一侧或四周（基坑边线,0.4,米之外，地下水走向的上游）,设置,排水明沟,，底宽,300mm,，沟底低于坑底,500mm,，坡度,1,。,在四角或每隔,20,30m,设一,集水井,，排水沟始终比开挖面低,0.4,0.5m,，集水井比排水沟低,0.5,1m,，在集水井内设,水泵将水抽排出基坑,。,适用于土质情况,较好、地下水量,不大的基坑排水,7.1 明排水法,普通明沟与集水井排水法,7.1.2,分层明沟排水,当基坑开挖土层由多种土层组成，中部夹有透水性强的砂类土时，为,防止上层地下水冲刷基坑下部边坡,，宜在基坑边坡上,分层设置明沟及相应的集水井,。,适用于深度较大、,地下水位较高、上,部有透水性强的土,层的基坑排水,7.1 明排水法,点击动画,明沟与集水井排水,分层明沟排水法,7.1.3,深层明沟排水,当地下基坑相连，土层渗水量和排水面积大，为减少大量设置排水沟的复杂性，可在基坑内的深基础或合适部位设置一条纵、长、深的,主沟,，其余部位设置,边沟,或,支沟,与主沟连通，通过,基础部位用碎石或砂子作,盲沟,。,适用于深度大的,大面积地下室、,箱基的基坑施工,排水,深层明沟排水法,7.1 明排水法,7,.2,施工降水,在含水丰富的土层中开挖大面积基坑时，明沟排水法难以排干大量的地下涌水，当遇粉细砂层时，还会出现严重的,翻浆,、,冒泥,、,涌砂现象,，不仅基坑无法挖深，还可能造成大量的,水土流失,、,边坡失稳,、,地面塌陷,，严重者,危及邻近建筑物的安全,。,基坑底低于地下水位时,基底会不停的渗水,人工降水方法主要有：,轻型井点,、,喷射井点,、,电渗井点,、,管井井点,，统称,井点降水,。,遇有此种情况时应采用,井点降水,的人工降水方法施工,学习单元,7,施工排水、降水,7.2.1,井点降水的作用,防止地,下水涌,入坑内,防止边坡,由于地下,水的渗流,而引起的,塌方,使坑底的土层,消除了地下水,位差引起的压,力，因此防止,了坑底的管涌,7,.2,施工降水,降水后，使,板桩减少了,横向荷载,消除了地下,水的渗流，,也就防止了,流砂现象,降低地下水,位后，还能,使土壤固结,，增加地基,土的承载能,力,7,.2,施工降水,7.2.2,井点降水的种类,轻型井点是沿基坑四周将,井点管埋入蓄水层内,，利用抽水设备将地下水从,井点管内不断抽出,，将,地下水位降至基坑底以下,，直至土方和基础工程施工结束为止。, 轻型井点,适用于渗透系数,为,0.1,50m/d,的,土层中。降水深,度为：单级井点,3,6m,，多级井,点,6,12m,点击动画,轻型井点降水,7,.2,施工降水, 喷射井点,是在井点管内设特制的喷射器，用高压水泵或空气压缩机向喷射器输入高压水或压缩空气，形成,水气射流,，将地下水抽出排走。其降水深度可达,8,20m,。,适用于开挖深度较深、降水,深度大于,8m,，土渗透系数,为,3,50m/d,的砂土或渗透,系数为,0.1,3m /d,的粉砂、,淤泥质土、粉质粘土。,7,.2,施工降水, 电渗井点,电渗井点以,井点管作负极,，打入的,钢筋作正极,，通入直流电后，土颗粒自负极向正极移动，,水则自正极向负极移动而被集中排出,。,本法常与轻型井点或喷射井点结合使用。,适用于渗透,系数很小的,饱和粘性土,、淤泥或淤,泥质土中的,施工降水,7,.2,施工降水, 管井井点,管井井点由,滤水井管、吸水管,和,抽水机,组成。管井埋设的深度和距离根据需降水面积、深度及渗透系数确定，一般间距,10,50m,，最大埋深可达,10m,，管井距基坑边缘距离不小于,1.5m,(,冲击钻成孔,),或,3m,(,钻孔法成孔,),，适用于降水深度,3,5m,、渗透系数为,20,200m/d,的基坑中施工降水。,管井井点设备简单、排水量大、易于维护、经济实用,。,管井填充滤料 管井抽排水,PVC,简易管井,7,.2,施工降水,如需降水深度较大，可采用深井井点，适用于降水深度,15m,、渗透系数为,10,250m/d,的基坑。故称为,“深井泵法”,。,管井井点降水,点击动画,管井井点降水,7,.2,施工降水, 轻型井点的设备,由管路系统（滤管、井点管、弯联管及总管）和抽水设备（真空泵、离心泵和水气分离器）组成。轻型井点工作原理及滤管构造见图：,轻型井点设备工作原理,点击,井点降水动画,滤管构造,井点管,7.2.3,轻型井点降水,7,.2,施工降水, 轻型井点的平面布置, 单排布置：,当,基坑,(,槽,),宽度,6m,、降水深度,5m,时可采用单排布置。井点管应布置在,地下水的上游,一侧，两端的延伸长度不宜小于坑槽的宽度,B,。, 双排布置：,当,基坑,(,槽,),宽度,6m,时应采用,。,7,.2,施工降水, 环型或,U,型布置：,当基坑面积较大时，应采用环型布置（,考虑施工机械进出基坑时宜采用,U,型布置,）。,采用,双排,、,环型,或,U,型,布置时，位于地下水,上游一排的井点间距应小些,，,下游井点的间距可大些,。,如采用,U,形,布置，则,井点管不封闭的一段应在地下水的下游方向,。,基础施工至地下水位以上,施工降水方可停止,7,.2,施工降水, 轻型井点的高程布置,轻型井点降水深度一般,6m,。井点管埋置深度,H,(,不包括滤管,),，可按下式计算：,如,H,值小于降水深度,6m,时，则可用一级井点；,当,H,值稍大于,6m,时，如降低井点管的埋置面可满足降水深度要求时，仍可用一级井点降水；,一级轻型井点高程布置 轻型井点的高程布置,7,.2,施工降水,在确定井点管埋置深度时，还应考虑井点管露出地面,0.2,0.3m,，滤管必须埋在透水层内。,当一级井点达不到降水深度要求时，则可采用二级井点。,基坑二级轻型井点降水 地下室三级井点降水,二级,轻型井点降水,7,.2,施工降水, 轻型井点的设计及计算,井点系统的设计应掌握施工现场地形图、水文地质勘察资料、基坑的施工图设计等资料。,设计内容除进行井点系统的平面布置和高程布置外,尚应进行,涌水量的计算,，确定,井管数量,及,井距,，选择,抽水设备,等工作。, 轻型井点的埋设程序,排放总管埋设井点管用弯联管将井点与总管接通安装抽水设备。,排放总管 埋设井点管 接通弯联管,7,.2,施工降水, 防范井点降水不利影响的措施,井点降水必然会形成,降水漏斗,，从而导致周围,土壤固结并引起地面沉陷,，为减少井点降水对周围建筑物及地下管线造成影响，可在井点线外,4,5m,处设置,回灌井点,，将井点中抽出水经沉淀后用压力注入回灌井中，形成一道水墙。,设置,挡土帷幕,也可减少井点降水引起的不利影响。,回灌井点水位图,回灌井点布置,设置挡土帷幕减少不利影响,7,.2,施工降水, 防范井点降水不利影响的措施,井点降水必然会形成,降水漏斗,，从而导致周围,土壤固结并引起地面沉陷,，为减少井点降水对周围建筑物及地下管线造成影响，可在井点线外,4,5m,处设置,回灌井点,，将井点中抽出水经沉淀后用压力注入回灌井中，形成一道水墙。,设置,挡土帷幕,也可减少井点降水引起的不利影响。,回灌井点水位图,回灌井点布置,设置挡土帷幕减少不利影响,7,.2,施工降水,7.3,流砂的防治,在细砂或粉砂土层的基坑开挖时，地下水位以下的土在,动水压力,的推动下极易失去稳定，随着地下水涌入基坑。称为,流砂现象,。流砂发生后，土完全丧失,承载力,，,土体边挖边冒,，施工条件,极端恶化,，,基坑难以达到设计深度,。严重时会引起基坑,边坡塌方,临近建筑物出现下沉、,倾斜甚至倒塌,。,7.3.1,流砂现象,广佛地铁桂城站基坑出现,流砂，地面下沉约,1.5m,图为砂包封堵抢险现场,学习单元,7,施工排、降水,7.3.2,产生流砂的原因,流砂发生 基坑满目狼籍 流砂支挡 强行施工,取决于土的性质，当土的孔隙比大、含水量大、粘粒含量少、粉粒多、渗透系数小、排水性能差等均容易产生流砂现象。流砂现象极易发生在,细砂、粉砂,和,亚粘土,中，但是否发生流砂现象，还取决于一定的外因条件。,内 因,7.3,流砂的防治,外 因,式中：,I,水力坡,度,（,I=,（,h,1,-h,2,）,/L,） ；,h,1,h,2,水位差；,W,水的重度。,是地下水在土中渗流所产生的,动水压力,G,D,的大小,，为：,当地下水位较高、基坑内排水所形成的水位差较大时,动水压力也愈大,当,G,D,(,土的浮重,),时,就会推动土壤失去稳定，形成,流砂现象,。,上海地铁,4,号线流砂事故,2003,年,7,月,1,日,造价过亿的泵站已倾斜、下沉,泡在水里,武警在沉陷和开裂的,黄浦江防汛墙段抢险,7.3,流砂的防治,7,.3,.3,流砂的防治,防治原则,防治方法,枯水期施工法,“治流砂必先治水,”,。流砂防治的主要途径一是,减小或平衡,动水压力；二是,截住,地下水流；三是,改变,动水压力的方向。,枯水期地下水位低,基坑内外水位差小，动水压力也小，在流砂地区的深基坑运用枯水期施工法可避免或降低流砂的危害。,流砂地区深基坑在枯水期抢挖施工,7.3,流砂的防治,打板桩,水中挖土,将板桩沿基坑打入不透水层或打入坑底面一定深度,可以,截住,水流或,增加,渗流长度、,改变,动水压力方向，从而达到减小动水压力的目的。,即,不排水施工,。使坑内外的水压相平衡，不致形成动水压力。如沉井施工,不排水下沉,、进行,水中挖土,、,水下浇筑砼,。,深基坑,打板桩防止流砂产生,水中挖土,7.3,流砂的防治,即采用井点降水法,截住,水流，不让地下水流入基坑,不仅可防治流砂和土壁塌方，还可改善施工条件。,分段抢挖土方，使挖土速度超过冒砂速度，在挖至标高后立即铺竹、芦席，并抛大石块，以平衡动水压力，将流砂压住。此法适用于治理局部的或轻微的流砂。,人工降低地下水位法,抢挖并抛大石块法,此外，采用,地下连续墙法、止水帷幕法、压密注浆法、土壤冻结法,等，都可以阻止地下水流入基坑，防止流砂发生。,深基坑采用井点降水防止流砂发生,7.3,流砂的防治,【,实训,】,学习单元,7,施工排、降水,根据实训项目,2,轻型井点降水施工方案实训任务与指导书,完成实训任务。,【,实训评价、小结,】,学习单元,7,施工排、降水,评价指标,评价内容,分值,小组自评,小组,互评,教师,评价,施工方案完成情况,成果质量,按时完成，内容完整，书写整洁,10,5,10,5,计算结果,计算结果真确,30,25,平面布置,平面布置合理，平面布置图绘制正确,25,25,高程布置,高程布置合理，高程布置图正确,25,25,抽水设备选择,抽水设备选择合理,10,10,10,职业素质,团队合作能力评价,能和小组成员紧密配合,15,15,能积极参与小组活动,15,15,资料收集、利用评价,知道如何查找轻型降水设计资料,10,10,能有效利用收集的资料,20,10,10,问题分析能力评价,能分析轻型降水方案设计中出现的井点管不够长度问题，能提出解决问题的办法,20,10,10,工作态度评价,准时到课，不早退，不旷课,10,10,上课认真听讲，积极回答问题，准确、流利,10,10,合计（工作完成情况得分,*,40%+,职业素质,*,10%,）,