地铁基坑排水和降水专题培训ppt课件.ppt

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,1,2,3,4,轻型井点的施工,5,降水对周围地面的影响及预防措施,6,1、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, 排水沟的设置 排水沟底宽应不少于0.20.3m，沟底设有0.20.5的纵坡， 在开挖阶段，排水沟深度应始终保持比挖土面低0.40.5m。 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2040m；井深：集水井在基坑开挖过程比开挖面低0.71.0m，开挖到设计标高后比坑底低12m。,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 集水井排水或降水集水井排水特点,(1) 设备简单、排水方便，费用较低。(2) 适于粗粒土层和渗流量小的黏土层。(3) 细砂或粉砂土层易发生塌方或流砂。(4) 地下水位较高的黏土层易发生坑底隆起。(5) 适于降水深的较浅的情况，一般不超过 5m。,3、流砂及其防治流沙发生的原因,动水压力是流砂发生的重要条件。流动中的地下水对土颗粒产生的压力称为动水压力，其性质通过图所示的试验说明。,3、流砂及其防治流沙发生的原因,由上式可知，动水压GD与水力坡度I成正比，水位差越大，动水压力越大，而渗透路程越长，动水压力越小。,3、流砂及其防治流沙发生的原因,产生流砂现象主要是由于地下水的水力坡度大，即动水压力大，而且动水压力的方向(与水流方向一致)与土的重力方向相反，不仅受水的浮力，而且受动水压力的作用，有向上举的趋势，当动水压力等于或大于土的浸水密度时，土颗粒处于悬浮状态，并随地下水一起流入基坑，即发生流砂现象。,3、流砂及其防治流沙发生的原因,流砂防治的主要途径是减小或平衡动水压力或改变其方向。具体措施为：1、抢挖法2、水下挖土法 3、打钢板桩或作地下连续墙法4、在枯水季节开挖5、井点降水法,4、井点降水法,井点降水法：就是在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管(井)，利用抽水设备从中抽水，使地下水位降落到坑底标高以下，并保持至回填完成或地下结构有足够的抗浮能力为止。 常用方法有：轻型井点、喷射井点、管井井点、深井井点和电渗井点等,4.1轻型井点轻型井点设备,1、轻型井点设备 轻型井点设备是由管路系统和抽水设备组成。管路系统包括：井点管(由井管和滤管连接而成)、弯联管及总管等。,4.1轻型井点轻型井点设备,4.1轻型井点轻型井点设备,滤管构造1钢管；2管壁上的小孔；3缠绕的塑料管；4细滤网；5粗滤网；6粗铁丝保护网；7井管；8铸铁头,4.1轻型井点轻型井点设备,真空泵轻型井点设备工作原理简图 l滤管；2井管；3弯管；4阀门；5集水总管；6闸门：7滤网，8过滤室，9淘砂孔；10水气分离器；11浮筒；12阀门：13真空计；14进水管；15真空计；16副水气分离器；17挡水板；18放水口；19真空泵；20电动机；2l冷却水管；22冷却水箱；23循环水泵；24离心水泵,4、井点降水法轻型井点,射流泵抽水设备工作简图(a)工作简图；(b)射流器构造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；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 轻型井点布置轻型井点布置,轻型井点布置,平面布置,高程布置,单排井点布置,环形井点布置,4.2 轻型井点布置平面布置,单排井点布置简图 (a)平面布置；(b)高程布置1一总管；2井点管；3一抽水设备,4.2 轻型井点布置轻型井点布置,环形井点布置简图 (a)平面布置；(b)高程布置1一总管；2井点管；3一抽水设备,4.2 轻型井点布置高程布置,井管的埋置深度 ，可按下式计算：,其中：,总管平台面至基坑底面的距离(m)； 基坑中心线底面至降低后的地下水位线的距离，一般取0.51.0m； 水力坡度，根据实测：环形井点为110，单排线状井点为14； 基坑中心到井点的距离。,4.2 轻型井点布置高程布置,二级轻型井点1第一层井点管；2第二层井点管,4.3 轻型井点计算地下含水构造的种类,地下含水构造的种类,4.3 轻型井点计算地下含水构造的种类,因此自然界的岩石可分为透水层和不透水层：,岩石中有一定的孔隙,地下水能再岩石中赋存与运动,岩石孔隙度越大，含水量越大，透水性越好,孔隙度越小，含水量越少，透水性越差,透水层与不透水层,4.3 轻型井点计算地下含水构造的种类,透水层能够透过地下水的岩层。主要有：砂岩层、砂砾岩层以及裂隙、洞穴发育的其它岩石。其中储满地下水的部分称为含水层。,不透水层不能透过地下水的岩层。主要有：粘土、页岩、岩浆岩、变质岩等。不透水层对地下水的运动起着阻隔作用，又称为隔水层。,两者之间过渡类型称为半（弱）透水层。如泥岩、亚粘土、黄土等。,4.4 轻型井点系统的类型水井分类,4.4 轻型井点系统的类型水井分类,水井的分类：（a）无压完整井；（b）无压非完整井（c）承压完整井（d）承压非完整井,4.4 轻型井点系统的类型涌水量计算,(1) 无压完整涌水量,井点涌水量计算简图,4.4 轻型井点系统的类型涌水量计算,（2）无承压完整井,4.4 轻型井点系统的类型涌水量计算,利用杜比公式：,4.4 轻型井点系统的类型涌水量计算,积分常数由边界条件确定：,4.4 轻型井点系统的类型涌水量计算,完全普通井的浸润线方程,R称为井的影响半径，R以外的地下水将不受该井的影响。,当r=R时，z=H,4.4 轻型井点系统的类型涌水量计算,式中: K渗透系数(md)，应由实验测定；H含水层厚度(m)；S水位降低值(m)；R抽水影响半径(m)，取：x0环形井点的假想半径(m)： F基坑周围井点管所包围的面积(m2)。,4.4 轻型井点系统的类型涌水量计算,(3) 无压非完整井涌水量,4.4 轻型井点系统的类型涌水量计算,有效深度H0值,注：表中S 为井管内水位降低深度； l为滤管长度。,4.4 轻型井点系统的类型涌水量计算,(4) 承压完整井涌水量 承压完整井环形井点涌水量计算公式为：,式中：,M承压含水层厚度(m)K、R、x0、S与公式前述公式相同,4.4 轻型井点系统的类型涌水量计算,承压完整井涌水量计算示意图,4.4 轻型井点系统的类型确定井点管数量与井距,确定井点管数量与井距,(1) 单井最大出水量,(2) 最少井数,(3) 最大井距,4.4 轻型井点系统的类型确定井点管数量与井距,单井最大出水量 单井的最大出水量q，主要取决于土的渗透系数、滤管的构造与尺寸，按下式确定：,式中:d滤管直径(m)；l滤管长度(m)；K渗透系数(md)。,4.4 轻型井点系统的类型涌水量计算,(2) 最少井数 井点管的最少根数nmin ，按下式计算： 式中 1.1备用系数，考虑井点管堵塞等因素。 其它符号同前。,4.4 轻型井点系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 轻型井点系统的类型涌水量计算,确定井点管间距时，还应注意以下几点：(1) 井距过小时，彼此干扰大，影响出水量，因此井距必须大于15倍管径。(2)在渗透系数小的土中井距宜小些，否则水位降落时间过长。(3)靠近河流处，井点宜适当加密。(4)井距应能与总管上的接头间距相配合。根据实际采用的井点管间距，最后确定所需的井点管根数。,5、 轻型井点的施工,埋设井点的程序是 ：,放线定位,打井孔,埋设井点管,安装总管,用弯联管讲井点管与总管接通,安装抽水设备,5、 轻型井点的施工,井点管的埋设(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,当基坑开挖较深，降水深度要求较大时，可采用喷射井点降水。其降水深度可达820 m，可用于渗透系数为0.150 md的砂土、淤泥质土层。,5.1 喷射井点,喷射井点施工顺序：,安装水泵设备及泵的进出水管,铺设进水总管和回水总管,沉设井点管（包括灌填砂滤料）,接通进水总管后及时进行单根试抽、检验,接通回水总管，全面试抽,全部井点管沉完毕,检查整个降水系统的运转状况及降 水效果。,5.1 喷射井点,喷射井点设备及平面布置简图,(a)喷射井点设备简图；(b)喷射扬水器原理图；(c)喷射井点平面布置,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： 就是沿基坑每隔一定距离设置一个管井，每个管井单独用一台水泵不断抽水来降低地下水位。在土的渗透系数大(20200md)的土层中，宜采用管井井点。,管井井点设备： 主要是由管井、吸水管及水泵组成,5.2 管井井点,管井井点1一沉砂管；2一钢筋焊接骨架；3滤网；4管身；5吸水管；6离心泵；7小砾石过滤层；8粘土封口；9混凝土实管；10无砂混凝土管；11潜水泵；12一出水管,5.3 深井井点,当要求井内降水深度超过15m时，可在管井中使用深井泵抽水。这种井点称为深井井点（或深管井井点）。深井井点一般可降低水位3040m，有的甚至可达百米以上。,深井潜水泵有两种类型：,一种是深井潜水泵,另一种是电动机安装在地面上，通过传动轴带动多级叶轮工作而排水。,5.4 电渗井点,电渗井点：是在轻型或喷射井点中增设电极而形成， 主要用于渗透系数小于0.1md的土层。,电渗井点 1一井点管；2一电极；3直流电源,6、降水对周围地面的影响及预防措施,6、降水对周围地面的影响及预防措施,6、降水对周围地面的影响及预防措施,6、降水对周围地面的影响及预防措施,6、降水对周围地面的影响及预防措施,6、降水对周围地面的影响及预防措施,降低地下水位时，由于土颗粒流失或土体压缩固结，易引起周周地面沉降。 由于土层的不均匀性和形成的水位呈漏斗状，地面沉降多为不均匀沉降,可能导致周围的建筑物倾斜、下沉、道路开裂或管线断裂。,6、降水对周围地面的影响及预防措施,地下水位降低植物根系无法接触到潮湿层，使城市走向荒漠化。北京的地下水位埋深已从1950年的34米到现在的25米以下，有心人注意到，北京著名的五棵松早已不复存在。 在有可能的情况下，尽量采用连续墙、护坡桩+桩间旋喷桩、水泥土桩+型钢、冰冻止水等帷幕隔水方法，隔断地下水进入施工区域。 进行井点降水时,必须采取相应措施，以防造成危害，如：回灌井点法 、设置止水帷幕法、减缓降水速度法。,6.1 回灌井点法,在建筑物沿基坑一边，采用回灌井，使建筑物保持原有地下水位（地下水位降低，土层压缩下降）,(a)降水与回灌井点,(b)加阻水支护结构的回灌井点,6.1 回灌井点法,1原有建筑物；2开挖基坑；3降水井点；4回灌井点；5原有地下水位线；6降灌井点间水位线；7降水后的水位线；8不回灌时的水位线；9基坑底,6.1 回灌井点法,6.2 设置止水帷幕法常用止水帷幕施工方法,常用止水帷幕法,(1) 高压喷射注浆法成幕质量好，适用土层 广，但成本高；,(2) 深层搅拌法成本低，只适用软粘土地基 ；,(3) 压力灌浆法适用土层较广，施工方便，但注浆可控性差，形成完整帷幕较难；,(4) 冻结法成幕质量好，适用土层广。,6.2 设置止水帷幕法减缓降水速度，勿使土粒带出,减缓降水速度，勿使土粒带出(1) 利用降水曲线使其平缓，使邻近建筑物均匀沉降 办法：将井点加长，减缓降水速度(2) 根据土粒，改换滤网(3) 提高施工质量，确保砂滤层厚度，滤网外填砂其 直径不小于200mm (4)井点上部11.5m深度用粘土封口。,谢谢大家！,