谭钦文 修改 工程降水1讲解

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1、安全评估与控制,“技术”思考安全问题 谭钦文：262991316 电话 13795770699,评估，Estimate;Assess;Appraise 评价估量 控制，control;command： 掌握住对象不使任意活动或超出范围;或使其按控制者的意愿活动。,安全人未来在哪？,技术,管理,？,？,未来在这,安全人员的职责,如何管,角色类型,管什么,搞清对象，明确重点,工程施工的主体过程？ -“建筑工程” 地下室结构施工的安全问题？,房建的关键路径： -搞清对象 地下室结构主体结构（包括砖墙）封顶结构验收外墙装修落架室外工程,会出什么问题?-系统分析 主要问题？ 挖的土，土含“水”-明确重点

2、 如何挖才不会出问题？ -咋做（需“治水”，需“护坡”）,第一章 工程降水-咋做（治水）,概述 地下水的不良作用及防止措施 降低地下水的方法 工程降水设计计算 工程降水施工 工程降水对环境影响及其防范措施 工程实例,概述,工程降水的目的及意义-why 保证地下结构的安全施工（干槽作业） 防止工程事故：流砂、管涌、坑堤失稳 提高边坡的稳定性 减少板桩和支撑的压力 改善基坑和填土的砂土特性 工程降水不当引起的工程事故的比例很大,基坑渗流力,降水加固原理,有关降水的基本概念,动水压力（渗透压力） 水在渗流过程中受到土粒的阻力，水对土粒产生反力，该反力叫做动水压力 动水压力与水力坡度成正比 I，水力坡

3、度,有关降水的基本概念,渗透系数 又称水力传导系数 定义为单位水力梯度下的单位流量，表示流体通过孔隙骨架的难易程度。 表达式为：=kg/， -k为孔隙介质的渗透率，它只与固体骨架的性质有关，为渗透系数； 为动力粘滞性系数； 为流体密度；g为重力加速度。,有关降水的基本概念,渗透系数 渗透系数愈大，透水性愈强。 强透水的粗砂砾石层， 渗透系数10米/昼夜； 弱透水的亚砂土， 渗透系数10.01米/昼夜； 不透水的粘土， 渗透系数0.001米/昼夜. 据此可见土壤渗透系数决定于土壤质地.,有关降水的基本概念,渗透系数 渗透系数是水力坡度等于1时的渗透速度 渗透系数单位：m/s、m/d 渗透系数大小

4、与土的形成条件、颗粒级配、结构有关 渗透系数的取值对降水工程设计具有重要意义 水力坡度表明了实际液体沿元流单位流程上的水头损失，水力坡度也就是总水头线坡度。它是单位重量液体沿流程单位长度上的机械能损失。,渗透系数确定 室内试验、近似值、重要工程通过现场抽水试验确定。 现场抽水试验 现场测定法的试验条件比实验室测定法更符合实际土层的渗透情况，测得的渗透系数k值为整个渗流区较大范围内土体渗透系数的平均值，是比较可靠的测定方法，但试验规模较大，所需人力物力也较多。 原理：往地基中注水或抽水时，量测地基中的水头高度和渗流量，再根据相应的理论公式求出渗透系数k值。,渗透系数确定,实验步骤： （1）抽水试

5、验开始前，先在现场钻一中心抽水井。在抽水井四周设若干个观测孔，以观测周围地下水位的变化。 （2）试验抽水，地基中将形成降水漏斗。 （3）测试，当地下水进入抽水井的流量与抽水量相等且维持稳定时，测读此时的单位时间抽水量q，同时在两个距离抽水井分别为r1和r2的观测孔处测量出水位h1和h2 。对非完整井需量测抽水井中的水深h0，并确定降水影响半径R 。,实验步骤,无压完整井抽水试验 无压非完整井抽水试验,二、影响半径确定 通过现场抽水试验确定。现场抽水试验将各个观测井的水位值用平滑曲线连接确定，并延长与原地下水位线相切。也可测得Q，S求得。 S抽水时的水位降深，m 当基坑等级为二、三级时： （1）

6、潜水含水层 （2）承压含水层,经验数据法 土层渗透系数取值,有关降水的基本概念,地下水的种类 按埋藏条件分：上层滞水、潜水、层间水 上层滞水：局部性、多层、在潜水之上 潜水：第一个连续分布隔水层上部的水，受雨水和地表水影响，潜水层面标高即为水位标高 层间水：埋藏于两个隔水层之间的水，包括承压水和非承压水,各种地下水的垂直分布,降水与排水工程分类,集水明排：排水沟、集水井、导水管（沟）,降水：轻型井点、喷射井点、管井,截水：水泥土搅拌桩、高压旋喷桩,回灌：坑外回灌,有关降水的基本概念,有关降水的基本概念,降水井的类型 潜水完整井（无压完整井） 潜水非完整井（无压非完整井） 承压完整井 承压非完整

7、井,降水技术的发展,降水技术有一百多年的历史 最早采用明排或竖井降水 1896年，柏林地铁施工第一次用深井降水 19251930年，真空泵井点 1939年，德国在Salzg-itter铁路一段长距离挖方中采用电渗稳定边坡 1950年以来：多级井点、喷射井点、辐射井点,地下水的不良作用与防范措施,不良作用 潜蚀 流砂 管涌 基坑突涌,潜蚀,分类 机械潜蚀：动水作用下，土粒受到冲刷、冲走，导致土体结构破坏 化学潜蚀：水的溶解作用导致土颗粒之间胶结作用的破坏，结合力减弱 产生的条件适宜土层和足够的水动力条件 土层的不均匀系数（d60/d10）愈大，愈易产生潜蚀；当d60/d10大于10时，易产生潜蚀

8、 两种相互接触的土层，当二者的渗透系数之比K1/K2大于2时，易产生潜蚀,潜蚀,当渗流水流的水力坡度大于5时，水呈紊流，易产生潜蚀，临界水力坡度为： 潜蚀的预防措施 加固土体 人工降低地下水的水力坡度 设置反滤层,反滤层构造,定义 指土的松散颗粒被地下水饱和后，在动水压力即水头差的作用下，产生的悬浮流动现象 发生地层 粉细砂地层 工程意义 突发性、工程危害大,流砂,流砂破坏示意图,流砂的形成原因 水力坡度极大，流速大冲动细颗粒使之悬浮 饱和时胶体颗粒吸水膨胀，土颗粒密度下降，能悬浮流动 砂土在振动作用下结构破坏，体积缩小，土颗粒悬浮于水而流动,流砂,流砂形成的条件 水力坡度极大，动水压力超过土

9、颗粒重量使之悬浮时，达到临界水力坡度 砂土孔隙度大 砂土渗透系数愈小排水性能差，愈易形成流砂 土中粒径在0.01mm以下的颗粒含量在30%35%以上，并含有较多的片状、针状矿物（如云母、绿泥石等）和附有亲水胶体矿物颗粒。这样土的吸水膨胀性较高而比重较小，在不大的水流冲力下，细小颗粒即会发生悬浮流动；,流砂,流砂的防止措施 人工降低地下水位 采用地下连续墙截水 设置帷幕 水下开挖 其他方法：冻结法、化学加固等,流砂,井点降水防止流砂,定义 指疏松的砂土层时，地基土在具有一定渗透速度（水力坡度）的水流作用，其细小颗粒被冲走，土中孔隙逐渐增大，形成细管状渗流通道，从而掏空地基或坝体，使之变形、失稳，

10、此现象为管涌。 产生条件 土中粗、细颗粒粒径比D/d大于10 土的不均匀系数d60/d10大于10 两种相互接触土层渗透系数比K1/d2大于2 渗透的水力坡度大于临界水力坡度,管涌,管涌破坏示意图,管涌的防治措施 增加支护桩的入土深度，使渗流路线增加 人工降低地下水位，改变地下水的渗流方向,管涌,含义 当基坑开挖，基底有承压水，承压水顶板厚度小时，水头压力能顶穿基坑底板的现象，称为基坑突涌,基坑突涌,突涌形式 基底顶裂，出现网状或树枝状裂缝，地下水涌入，带出下部土颗粒 基底发生流砂现象，边坡失稳，地基悬浮流动 基底发生类似于“沸腾”的喷水现象，使基坑积水，地基土扰动 突涌产生条件与防治措施 承

11、压水层顶板厚度： 减压井,基坑突涌,基坑突涌,降水方法,明排法 轻型井点 喷射井点 电渗井点 引渗井点 管井法 大口径降水 辐射井降水 真空管井,降水方法明排法,原理,降水方法明排法,适用条件 不易产生流砂、流土、管涌和塌陷等现象的粘性土、砂土和碎石土 基坑地下水位超过基础底板标高不大于2.0m 渗透系数小于0.5m/d，降水深度小于2.0m 单独使用或联合使用,降水方法明排法,排水沟和集水井的设置 布置在距拟建建筑物基础边净距0.4m以外，排水沟离开坡脚不小于0.3m，在基坑四角或每隔3040m设置1个集水井（坑） 排水沟底面应比挖土面低0.30.4m，集水井（坑） 比沟底低0.5m 沟、井

12、截面根据排量确定： 基础较深或地下水位较高时，应分层明排或导排法,分层明排法原理,降水方法轻型井点,原理 适用条件 K=0.180m/d 单级：小于6m 二级： 69m,轻型井点全貌图,二级轻型井点,降水方法轻型井点,井点设置 沿基坑周围布置，线状或封闭状，距边坡线不小于1.0m 井点间距0.82.40m 主要设备： 井点管：直径38 55mm，长度5 7m，下端1 1.7m为滤管，孔眼直径12 18mm，包滤 连接管：胶皮管、钢管、塑料管，直径38 55mm,线状布置,封闭状布置,降水方法轻型井点,主要设备： 集水管：直径100 127mm，分节连接，长度5 m，法兰盘连接，每隔0.8 1.

13、6m设一连接井点管的接头 抽水设备： 真空泵 射流泵,真空泵原理,射流泵原理,喷射井点,原理： 3集水总管 4排水总管 5高压泵 6集水池,扬水器结构示意,喷射井点,适用条件 土层渗透系数K=0.180m/d 降水深度大于6m，最大可达20m 井点布置 基本同轻型井点 井距1.53m 成孔直径400600mm,电渗井点,原理,电渗井点,适用条件 饱和粘土，特别是淤泥、淤泥质粘土 配合轻型井点和喷射井点 渗透系数K小于0.1m/d 布置 同轻型井点和喷射井点 极距:轻型井点0.8-1.0m；喷射井点1.2-1.5m 间歇通电：24h停2-3h,引渗井点,适用条件 当含水层的下层水位低于上层水位，

14、上层含水层的重力水可通过钻孔渗入到下部含水层，起混合水位满足降水要求时，可采用引渗自降 通过井孔抽水，使上层含水层的重力水通过井孔引导渗入下部含水层，使其混合水位满足降水要求时，可采用引渗抽降 当采用引渗井降水时，应注意防止有害水质污染下部含水层,引渗井点,布置 引渗井点可布置在基坑内外 井距根据引渗实验确定，一般210m 引渗深度宜揭穿被渗层，当深度大时，揭进厚度不小于3m 井径400600mm,管井法,适用范围 井点不易解决的含水层颗粒较粗的粗砂卵石层，渗透系数大、水量大，降深820m，潜水或承压水 含水层厚度大于5m 基岩裂隙和溶洞含水层，厚度可小于5m 渗透系数大于1.0m/d 布置原

15、则 基坑开挖上口线1.0m外 设置观测井 井径600800mm，井管外径400600mm 抽水设备为潜水泵,管井构造,大口径井降水,适用条件 第四纪含水层，地下水补给丰富、渗透系数大的砂土和碎石土 地下水埋藏在15m以内，含水层厚度大于3m，施工条件允许可大于15m 布置 基坑外侧1.0m，特殊可布置在基坑内 配合其他降水 井径0.8m4.0m,大口径井构造,辐射井降水,适用条件 粘性土、砂土和碎石土 降水范围大或地面施工困难 降水深度大于4m20m 布置 尽量使辐射井最大限度控制基坑降水范围 含水层薄时，单层，每层6-8根；否则多层 最下层辐射管应大于1.0m 辐射管长度宜为2050m，直径

16、50150mm,真空管井复合降水,真空管井降水系统 真空泵 潜水泵 抽气和抽水管路 井口密封系统 管井,真空度在水平方向上随距离的变化规律,真空度在垂直剖面的变化规律,真空度在垂直方向上随深度变化规律,粉质粘土,粉土,粉质粘土,深度 （m）,单纯抽气,抽气抽水,真空度（,单井出水量,安定路试验段降水效果,降水工程设计,降水设计的资料 水文地质资料 含水层的性质、厚度、渗透系数、地下水补给条件、水流方向及水力坡度、地下水埋藏深度、水位高度和动态水位变化资料、井的类型等 建筑工程对降水的要求 建筑平面布置、范围及周边建筑物分布和结构；基础埋深、设计要求的水位降深；抽水引起土层压缩变形的允许范围和大小；支护形式和开挖方式；相关工程经验资料,降水工程