水工构筑物续实用教案

1) 沉井施工的作用 沉井施工是修筑地下工程和深埋基础工程的重要施工方法之一。 在给水(jshu)排水工程中,沉井施工常用于:取水构筑物、排水泵站、大型集水井、盾构和顶管工程的工作井施工等。第1页/共54页第一页，共54页。 2) 2) 沉井施工的主要特点 (1) (1) 沉井壁可作为深埋构筑物的墙壁, ,并能起到挡土、挡水的作用, ,节约支撑用料。 (2) (2) 占地面积少, ,并能节约大量(dling)(dling)的挖方。 (3) (3) 施工过程对附近的构筑物影响小。 (4) (4) 适于地下水位高, ,涌水量大的情况进行施工。第2页/共54页第二页，共54页。 3) 3) 沉井施工(sh gng)(sh gng)的一般操作程序 井筒预制 井筒就位 开挖土方 井筒下沉： (1) (1) 井筒一般预制( (接地或现场附近) )。 (2) (2) 井筒沉放好以后, ,即可在筒内挖土。 (3) (3) 井筒依靠自重下沉。 (4) (4) 达到设计深度后, ,浇筑混凝土垫层和底板. .沉井下沉的深度, ,一般为7-20m7-20m。第3页/共54页第三页，共54页。沉井的一般构造 沉井的组成部分包括: : 井筒: :一般为钢混结构, ,也可用其他(qt)(qt)材料, ,必须有较大强度（抗拉、剪、压）。 刃脚: :其作用是井筒下沉时减少切土阻力, ,刃脚部分可用角钢加固。 第4页/共54页第四页，共54页。 横梁、隔墙等：横梁是为了增加井筒的刚度而设，也可作为隔墙。 底板：是沉井下部与井壁连接的整体部分，底板与井壁预留的凹槽契合连接。 沉井的类型有: :单孔、多孔、圆形、矩形、菱形(ln xn)(ln xn)、阶梯型等。第5页/共54页第五页，共54页。第6页/共54页第六页，共54页。沉井的施工计算1 1）摩阻力的计算 以圆形井筒为例计算 土体作用在沉井外壁上单位面积上的摩阻力f f（KN/m2KN/m2）可由现场测定，或参照(cnzho)(cnzho)有关资料确定。第7页/共54页第七页，共54页。土壤的类别F F（KN/mKN/m2 2）砂卵石砂砾石砂土硬塑粘性土可塑软塑粘性土流塑粘土、粘土181830301515202012122525252549491212252510101212表 土体作用在沉井(chn jn)(chn jn)外壁的单位面积上的摩阻力 第8页/共54页第八页，共54页。当沉井穿过多层不同类别的土层时，可按下式取其加权平均值式中： 第I I层的单位面积(min j)(min j)摩阻力（ ） 第I I层土的厚度（m m） n n土的层数第9页/共54页第九页，共54页。 土体作用在沉井(chn jn)(chn jn)上的总摩阻力为 式中： 井筒下沉高度 沉井刃脚外壁直径（m m） f f刃脚壁单位面积(min j)(min j)摩阻力（ ） h h刃脚高度2/KNm第10页/共54页第十页，共54页。 2 2） 沉井下沉计算 沉井按自重下沉设计，必须满足式中： 沉井自重（） 沉井承受的水的浮力（） 沉井外壁承受的土的总摩阻力（） 下沉系数(xsh)(xsh)（取1.051.051.151.15）（过小难下沉，过大沉降快！）第11页/共54页第十一页，共54页。第12页/共54页第十二页，共54页。第13页/共54页第十三页，共54页。3 3） 沉井内涌水量计算 式中： 沉井内涌水量（） 土的渗透系数（） 地下水面至沉井底的深度(shnd)(shnd)（m m） 沉井刃脚的周长（m m） q q单位长度渗透量H第14页/共54页第十四页，共54页。土层类别渗透系数（m/dm/d）砂卵石、砂砾石砂土砂质粘土粘质粘土粘土1001005005005 51001000.050.050.10.10.10.10.50.50.0050.005渗透系数经验值 第15页/共54页第十五页，共54页。第16页/共54页第十六页，共54页。 沉井的施工1） 沉井施工的顺序 一般有两种方法： 一次制作一次下沉（井筒(jn tn)一次制作完毕） 井筒(jn tn)制作与下沉交替进行 一次下沉的施工顺序 施工准备井筒(jn tn)制作挖土、下沉浇筑底板养护井内及上部施工第17页/共54页第十七页，共54页。第18页/共54页第十八页，共54页。2 2） 沉井下沉沉井下沉准备（1 1）拆除井筒刃脚模板及垫木；（对称(duchn)(duchn)）（2 2）封堵井壁所有预留空洞，并在外壁用水泥砂浆抹面（3 3）安装并检查降、排水系统（4 4）井筒放线定位（四个方向）（5 5）备好下沉时需要的挖土，出土、运土机械、设备（6 6）设置沉降变形观测点第19页/共54页第十九页，共54页。下沉施工方法： （1 1）排水挖土下沉法 适用于涌水量较小，沉井所穿过的土层相对稳定，且排水总量对附近构筑物或管线(gunxin)(gunxin)不会有影响。 排水方法有： 明沟排水法, , 井点排水法, , 第20页/共54页第二十页，共54页。 挖土方法： 无论采用何种方法，其基本要求是：从中心往四周(szhu)(szhu)挖，分层均匀向下，靠近刃脚时，必须对称地均匀开挖。每次挖深控制在30cm30cm左右。中央部分的土面始终高于四周(szhu)(szhu)土方30cm30cm以上。 第21页/共54页第二十一页，共54页。 排水挖土下沉法的主要优点： 井内保持相对直观的感觉，施工操作方便；沉井过程清楚，可尽早发现可能(knng)(knng)出现的问题。第22页/共54页第二十二页，共54页。（2 2）不排水挖土下沉 当涌水量很大，或采用降水施工会影响附近构筑物安全时，则带水下沉施工。. .抓斗(zhu du)(zhu du)挖土 抓斗(zhu du)(zhu du)在井筒中央挖土，使之形成锅底状，当挖深超过刃脚1 11.5m1.5m时，刃脚会将其下的土挤向井中央而下沉。第23页/共54页第二十三页，共54页。.高压水枪挖土 用高压水枪冲刷井底的土层，使之形成泥浆，井筒下沉。泥浆用泵或吸泥机排出。水泥冲挖时，也应距刃脚一定(ydng)距离。第24页/共54页第二十四页，共54页。（3 3）配重下沉 当井筒的自重小于沉井外壁与土体之间的摩擦力时，可在沉井上配重（g g）加载，使之下沉：（4 4）触变泥浆套沉井 在井壁与土体之间注入(zh r)(zh r)触变泥浆，形成环套状，以减少井筒与土体之间的摩擦力。第25页/共54页第二十五页，共54页。3 3）井筒下沉观测(gunc)(gunc) 观测(gunc)(gunc)要点 （1 1） 在挖土时，要随时观测(gunc)(gunc)井筒垂线的垂直度； （2 2） 对沉井位置、标高、垂直度进行综合观测(gunc)(gunc)，每班至少两次，并详细记录； （3 3） 一旦发现倾斜、位移，应及时进行纠偏。第26页/共54页第二十六页，共54页。第27页/共54页第二十七页，共54页。 井筒垂线倾斜度观测 在井筒内侧的四个方向分别设4个垂球，垂球锥尖对准表盘中心。据垂球偏离表盘中心及偏离方位即可确定井筒的倾斜情况。 沉井下沉量观测 利用沉井外面地下与轴线位置先设置水平指示标尺，每次下沉前后分别测读井筒高程。 也可以用水准仪或激光水平仪进行(jnxng)测量。第28页/共54页第二十八页，共54页。第29页/共54页第二十九页，共54页。第30页/共54页第三十页，共54页。4 4）沉井(chn jn)(chn jn)的纠偏 沉井(chn jn)(chn jn)倾斜 （1 1） 倾斜的原因 a a 沉井(chn jn)(chn jn)四周土质不均匀 b b 井内挖土不均匀 c c 刃脚局部遇障碍物 d d 沉井(chn jn)(chn jn)四周的荷载不均匀第31页/共54页第三十一页，共54页。 （2 2）纠偏方法 a. a. 挖土纠偏：在下沉慢的一侧多挖土。 b. b.射水纠偏：在下沉慢的一侧沉井筒外壁注射压水，使之成为泥浆，减少压力(yl)(yl)。 c. c.局部增荷纠偏：用铁块或砂袋在下沉慢的一侧加荷载。 d. d.排障纠偏：取出刃脚下的障碍物。 e. e.调整井筒外的荷载（为弃土、堆物等）第32页/共54页第三十二页，共54页。5 5）防止(fngzh)(fngzh)下沉过快的措施 下沉过快的原因 （1 1）遇软弱土层，有时不挖土也下沉 （2 2）沉井外壁的土体遭受水浸泡 （3 3）遇土洞等第33页/共54页第三十三页，共54页。 处理方法 （1 1） 减少挖土量、控制下沉速度 （2 2） 事先对软土层进行加固 （3 3） 在井筒外壁四周加粗糙填料，或夯实土层 （4 4）施工方法改为不排水下沉，使井筒增加(zngji)(zngji)浮力。第34页/共54页第三十四页，共54页。沉井(chn jn)(chn jn)封底 1 1） 排水封底（干封底） 一般采用快硬水泥封底，但地下水涌上的时间要有4h4h（排水措施）。 2 2） 不排水封底（带水封底） 用混凝土导管法施工（出水口）。第35页/共54页第三十五页，共54页。4.4 管井施工 管井是垂直安装在地下的取水(q shu)构筑物，用于收集（或连通）地下水，提供洁净水源。 管井的构造包括：井壁管、滤水器、沉淀管、填砾层和井口封闭层。第36页/共54页第三十六页，共54页。管井(gunjng)的施工方法机械钻井： 专用钻机，深度可以达到30米； 适合岩石地区施工。人工凿井： 采用人工方法挖掘，深度在10米左右； 适合在河床阶地施工。第37页/共54页第三十七页，共54页。1、管井施工顺序1）施工准备 井位选择：含水层、障碍物、周围环境 条件准备：水、电、路、通讯、地基 材料准备：砾石、黏土(nint)、管材、钻具、 油品等 配套设施：泥浆池、沉淀池第38页/共54页第三十八页，共54页。2）护壁与冲洗（1）泥浆护壁作业泥浆的作用： 在凿过程中，泥浆循环可以起到护壁、携砂、冷却和润滑的作用。 泥浆采用黏土调配而成，一般黏土矿物(kungw)成份越多，含砂量越少，起使用效果就越好。第39页/共54页第三十九页，共54页。泥浆的制备： 首先用洁净淡水(dnshu)浸泡1小时； 确定泥浆的合理配方； 用泥浆搅拌机进行搅拌； 调配需要的多种泥浆备用； 可投加适量碱来调节泥浆黏度； 可投加适量重晶石来调节泥浆密度。第40页/共54页第四十页，共54页。泥浆的使用： 遇易坍塌岩层时，使用密度相对大的泥浆； 随时观察(gunch)泥浆的指标，调整泥浆配比； 保持钻井口泥浆面不低于地面50cm； 要防止泥浆堵塞含水层，影响取水。第41页/共54页第四十一页，共54页。（2）套管作业护壁套管下沉的方法： 自重下沉：浅井、松散岩石； 人力(rnl)下沉：旋转、锤击 千斤顶助力下沉：提升重力下沉第42页/共54页第四十二页，共54页。套管适应条件(tiojin)： 泥浆护壁无效的地层施工； 井深较浅的条件(tiojin)； 采用半机械化施工时； 施工缺水的地区施工。第43页/共54页第四十三页，共54页。套管护壁的特点： 护壁效果好； 无需用水操作(cozu)； 可保证含水层的透水性； 可实现分层抽水。 需要大量套管； 造价成本高； 施工技术要求高。第44页/共54页第四十四页，共54页。（3）清水水压作业护壁工作原理： 向钻井孔中注入水，并形成一定的压力，使之平衡井孔中土的压力和地下水的压力，并使井壁产生向外的压力，从而(cng r)达到护壁的目的。第45页/共54页第四十五页，共54页。主要特点： 适合用于结构稳定的粘性土和松散地层； 施工地点水源充足； 施工简单； 钻井和洗井效率高； 成本相对较高； 护壁效果(xiogu)不长久。第46页/共54页第四十六页，共54页。3）凿井机械与钻进（1）冲击钻进 *线索(xin su)式冲击钻机 *钻杆式冲击钻机（2）回转钻进（3）锅锥钻进第47页/共54页第四十七页，共54页。4）井管的安装工作步骤 （1）准备(zhnbi)工作 （2）下管 （3）填砾石与井管外封闭第48页/共54页第四十八页，共54页。5）洗井、抽水实验与验收 （1）洗井 清除井筒内的岩屑和泥浆，排除滤水管周围含水层中的细颗粒的工作称之为洗井。 洗井的作用是：疏通地下含水层，增大滤水管周围的渗透性能，减少进水的阻力，延长(ynchng)管井的使用寿命。第49页/共54页第四十九页，共54页。（2）抽水试验 评价已竣工管井的产水能力和出水水质，为取水施工及运行提供依据。 抽水试验需要(xyo)获取的信息包括：单位时间出水量、连续出水时间、最大产水能力、水位变化等参数。第50页/共54页第五十页，共54页。（3）管井(gunjng)验收*验收所需资料： 管井(gunjng)柱状图 颗粒分析资料 抽水试验报告 水质分析资料 管井(gunjng)施工说明第51页/共54页第五十一页，共54页。*管井验收(ynshu)质量标准 单位时间内出水量大于或等于设计值； 出水中粗砂含量1/5万，中砂含量1/2万，细砂含量1/1万（体积比）； 出水符合饮用水源的水质标准； 井底沉淀物厚度井深的5； 井身直径不得小于设计值20mm，井深偏差设计井深的2； 井管与井深的尺寸偏差全长的2，过滤关位置偏差300mm。第52页/共54页第五十二页，共54页。本节作业题：1、沉井(chn jn)施工有什么特点？实际中哪些给水排水工程适合采用沉井(chn jn)施工？2、沉井(chn jn)施工下沉的方法有哪几种？各有什么优缺点？3、沉井(chn jn)纠偏的方法有几种？各适应于什么样的环境条件采用？4、简述管井验收及其质量标准。第53页/共54页第五十三页，共54页。感谢您的观看(gunkn)！第54页/共54页第五十四页，共54页。