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1、第六章 降水工程 *1岩土工程设计-降水工程 本章内内容 6.1 概述 6.2 降水技术术方法的选择选择 6.3 降水设计设计 原理 6.4 工程降水设计设计 6.5工程降水案例 Date2岩土工程设计-降水工程 6.1 概概述 一、工程降水的含义义 应应用水文地质质学原理,通过过降水设计设计 和降水施工,排除地 表水体和降低地层层中滞水、潜水、承压压水、基岩水、岩溶水 等地下水的水位,满满足建设设工程的降水深度和时间时间 要求,并 对对工程环环境无危害性影响。 东东北沉积积土时间长时间长 ,沉降影响小。南方、上海、天津属近 代沉降土层层,沉降大。 降水深度 开挖深度总总深度 降水时间时间 总
2、时间总时间分段时间时间 Date3岩土工程设计-降水工程 6.1 概述 二、工程降水的目的 (1)增强边边坡的稳稳定性。 (2)改善工作环环境,大大降低了工作强度,可利用机 械施工。 (3)缩缩短工期,降低了造价。 (4)有利于岩土工程的施工,特别别是人工挖孔桩桩,锚锚 杆。人工挖孔桩桩可降水也可不降水,视视具体的情况而定。 Date4岩土工程设计-降水工程 6.1 概述 三、工程降水分类类 地下水人工处处理方法: A.止水法基坑侧侧面和基坑底面: (1)沉箱法(2)冻结冻结 法(3)灌浆浆法(4)地下连续墙连续墙 (5 )板桩桩法 B.排水法 明排水;人工降低地下水法。 工程降水分类类 (1
3、)按基坑几何形状,点状降水、线线状降水、块块状降水 。 (2)按降水深度,浅降水(小于6米)、中降水(6到22 米)、深降水(大于22米)。 (3)按地层层渗透性,弱渗透,中渗透,强渗透。 (4)按降水复杂杂程度分,简单简单 ,中等,复杂杂。 Date5岩土工程设计-降水工程 6.2降水技术术方法的选择选择 一、工程降水方法与施工要求 1.明排降水法 适用于(1)不易产产生流沙塌陷的地层层;(2)地下水 的降深要小于2米;(3)排降残留水时时。 Date6岩土工程设计-降水工程 6.2降水技术术方法的选择选择 明沟排水示意图图 Date7岩土工程设计-降水工程 6.2降水技术术方法的选择选择
4、2.点井降水的方法 也称轻轻型井点,口径小于100mm,单级单级 降水小于10m, 动动力是真空泵泵,多级级称为为多级级点井。 点井适用于: (1)基坑地层层易发发生管涌或边边坡不稳稳定的地层层。 (2)地层层的渗透性比较较弱如沙土、粘性土。 (3)单级单级 降深小于7米,大于7米用多级级或喷喷射井。 施工中注意不要漏气。 3.无管的裸井渗井 无泵泵井,一般井径大于200mm。 (1)引渗自降:含水层层下层层水位低于上层层水位。 (2)引渗抽降:含水层层下层层水位高于上层层水位。可布在 基坑内外。 Date8岩土工程设计-降水工程 6.2降水技术术方法的选择选择 注意含水层层的条件,井距210
5、m,深5m.。 施工时时注意(1)洗井;(2)滤滤料。采用有管的井时时注 意含水层层的水质质,含水层层水多时时要注意这这一点,管井与渗 井相结结合。 4.管井 指口径在200500mm的各种材料材质质的井。与供水井 比较较其滤滤水管较长较长 ,渗透系数从0.3到几百米每日,降深从 几米到几百米。 施工中注意的问题问题 : (1)成井工艺艺中花管及其包网; (2)洗井注意。 Date9岩土工程设计-降水工程 5.大口径井方法 指井的口径在18m,井深在 数十米到数百米。适用于渗透系 数大施工场场地比较较差的场场地的 砂砾砾石层层。多数降深小于15m。 6.辐辐射井方法 指在大口径的井中加水平角度
6、 的辐辐射井。辐辐射井径在50 150mm,长长度2050m。可以 是多层辐层辐 射管。 6.2降水技术术方法的选择选择 Date10岩土工程设计-降水工程 6.2降水技术术方法的选择选择 二、人工降水技术选择术选择 方法根据 (1)场场地水文地质质条件; (2)开挖深度与技术术条件; (3)场场地的施工条件与技术术要求; (4)经济经济 技术术合理性; (5)可以选择单选择单 一方法也可以选择选择 多种方法的组组合。 长长春市黏性土降水方法:用点井法或管井法。多用管 井,每米造价70元。用水泥管每米15到18元。井深是开 挖深度的两倍。不能平面布井。 Date11岩土工程设计-降水工程 一、
7、地下水动动力方法(以裘布依理论为论为 基础础) (1)将降水基坑视为视为 是一个大井; (2)确定含水层层的性质质及其井的性质质与边边界条件; (3)计计算涌水量:Q总总的涌水量,q单单井的涌水量; (4)计计算降水井个数:h=Q/q; (5)计计算井距; (6)计计算井深。 6.3 降水设计设计 原理 Date12岩土工程设计-降水工程 6.3 降水设计设计 原理 承压完整井 承压非完整井 各种井的布置示意 图图 Date13岩土工程设计-降水工程 根据地下水类类型和井的性质选择质选择 涌水量计计算公式 (1)潜水完整井涌水量公式 式中: K渗透系数; H潜水含水层层厚度; S抽水井的降深;
8、 Ro基坑抽水影响半径,从基坑中心算起 ( Ro =R+X0); Xo基坑的引用半径。 6.3 降水设计设计 原理 Date14岩土工程设计-降水工程 (2)承压压水完整井涌水量公式 式中 M承压压水层层厚度。 (3)潜水非完整井的涌水量公式 式中 L过滤过滤 器长长度; h0过滤过滤 器顶顶到隔水层层底板距离。 6.3 降水设计设计 原理 Date15岩土工程设计-降水工程 6.3 降水设计设计 原理 (4)承压压水非完整井涌水量公式 式中 l过滤过滤 器长长度。 (5)透水边边界潜水完整井涌水量计计算公式。 (6)透水边边界潜水非完整井涌水量计计算公式。 (7)隔水潜水完整井涌水量计计算公
9、式。 (8)隔水潜水非完整井涌水量计计算公式。 (9)透水边边界承压压水完整井涌水量计计算公式。 (10)透水边边界承压压水非完整井涌水量计计算公式。 (11)隔水边边界承压压水完整井涌水量计计算公式。 (12)隔水边边界承压压水非完整井涌水量计计算公式。 Date16岩土工程设计-降水工程 6.3 降水设计设计 原理 二、水文地质质比拟拟法 1.水文地质质条件相同或相似天然条件; 2.开挖的深度和开挖的形式及开挖时间时间 相同或相似; 3.基坑形状和开挖面积积相同或相似。 三、有效半径法不太成熟的方法 1.根据有不同深度不同时间时间 的抽水降深的曲线线有单单井 或多井; 2.根据开挖深度时间
10、选时间选 有效半径。有3m、5m、7m、 8m等; 3.通过计过计 算机进进行优优化。 Date17岩土工程设计-降水工程 6.4 工程降水设计设计 一、概述 (一)降水设计设计 依据资资料 1.场场地测测量资资料。 2.场场地及其周围围管线线。 3.场场地的轮轮廓,轴线轴线 ,外墙线墙线 ,边边坡开挖线线,允许许降水 井布置的线线。 4.基坑开完深度,施工顺顺序。 5.降水时间时间 。 6.排水位置。 7.周围围建筑物的基础础,与对环对环 境的影响。 Date18岩土工程设计-降水工程 (二)工程降水的设计设计 依据 1.根据基坑的形状深度与技术术要求。有没有护护坡桩桩,长长 方形布井较较好
11、,主要是在角点上布井不利。不同形状设计设计 的 个数和间间距将不同。 2.水文气象资资料。去最大降水的资资料,距离江河近时时要考 虑虑江河的最大水位时间时间 。 3.水文地质质条件。地下水类类型,地下水流向,各类类土的毛 细细上身高度。 4.水文地质质参数的确定。目前除了上海、天津外各地基本 不做降水的水文地质试验质试验 。 5.岩土工程地基勘察资资料。 6.附近工程降水资资料。 6.4 工程降水设计设计 Date19岩土工程设计-降水工程 二、工程降水设计设计 要有平面图图,剖面图图。考虑虑天然因素,人为为因素。 (一)工程降水的水文地质质参数 K渗透系数 R0降水漏斗半径 给给水度 a压压
12、力系 数 1.在岩性已知的情况下,用经验经验 数据黏土的渗透系数是0.1 0.5m/d。 2.利用经验经验 公式,潜水 承压压水 3.利用已有的工程降水资资料来估计计参数。 4.利用抽水实验实验 。 (二)降水方案设计设计 地下水动动力方法 1.根据地下水类类型和井的性质选择质选择 涌水量计计算公式 6.4 工程降水设计设计 Date20岩土工程设计-降水工程 6.4 工程降水设计设计 2.降水出水量的计计算 (1)基坑总总的涌水量计计算 X0的求法: F基坑面积积 矩形基坑化为圆为圆 型 u系数;l、 B基坑长长度、宽宽度 X0的平方根算法 Date21岩土工程设计-降水工程 6.4 工程降
13、水设计设计 3.单单井的涌水量 设计设计 的单单井出水量应应小于单单井出水能力,单单井出水能力 可按下列方法确认认: (1)真空井点出水量可按1.5-2.5m3/h选选用; (2)喷喷射井点出水量可按下表选选用; (3)降水管井的出水能力应选择应选择 群井抽水中水位干扰扰影 响最大的井,按下式确定: Date22岩土工程设计-降水工程 6.4 工程降水设计设计 式中 q管井出水量; d过滤过滤 器外井; Date23岩土工程设计-降水工程 6.4 工程降水设计设计 与含水层层渗透系数有关的经验经验 系数; l过滤过滤 器淹没段长长度; (4)含水层层的经验经验 系数可按下表确定 Date24岩
14、土工程设计-降水工程 6.4 工程降水设计设计 式中:r抽水井半径;n抽 水井个数。 4.求井数、井距 (1)井数 n=Q/q n=(68)+1.15Q/q (2)井距 b=L/n A.均布井 b=L/n B.非均布井长长方形场场地 长边长边 布置Xi=aiL Xi相邻邻两眼井距 ai系数 L长边长边 的边长边长 例:X1=a1L=0.1945*96.9=18.9;X2=a2L=0.18*96.9=17.4 X3=a3L=0.1452*96.9=14.1;X4=a4L=0.077*96.9=7.5 Date25岩土工程设计-降水工程 6.4 工程降水设计设计 降水井平面布置 Date26岩土工
15、程设计-降水工程 6.4 工程降水设计设计 井形布置原则则 井角必须须有井;从井角向内由密 变变疏 5.井深 经验经验 公式:井的深度*2 h=H+c+2X0+L1+L2 式中: h井深; H基坑开挖深度; c基坑底向下土层层毛细细上升高度; I水力坡度; X0基坑引用半径; L1水位控制器控制长长度; L2沉淀长长度。 Date27岩土工程设计-降水工程 6.4 工程降水设计设计 三、单单井设计设计 (一)内容 1.单单井成孔采用机械。 2.单单井的井径,井管直径,填料直径,测绘测绘 平面剖面图图。 3.滤滤水管的结结构和包裹。 (二)成井工艺艺 (三)单单井设计说设计说 明 四、计计算水位
16、降深 井点数量、间间距及排列方式确定后,可以根据以下公式计计算 水位降深,主要计计算基坑内抽水影响最小处处的水位降深值值, 检查检查 是否满满足水位降深的要求 Date28岩土工程设计-降水工程 6.4 工程降水设计设计 对对于潜水含水 层层 对对于承压压含水 层层 式中 h在井点抽水影响范围围内某点(Z)的水头值头值 , 即 h=H-S(m) x1、x2、.xn从某点(Z)到井点中心的距离; S在井点抽水范围围内某点(Z)的水位下降值值。 经过经过 降深场场的水位计计算,如果达不到设计设计 水位降深的 要求(过过小或过过大),则须则须 重新调调整井点数与井点间间距 ,再进进行降深场场的水位计计算。 Date29岩土工程设计-降水工程 6.5 工程降水案例(北方大厦降水工程) 6.5.1 概况 本工程的地下水位较较高,距地面只有1.41.7m,高于基 坑开挖面9.59.