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1、1.3.3基坑降水,一、概述 一）降水目的 1、防止涌水、冒砂，保证在较干燥的状态下施工； 2、防止滑坡、塌方、坑底隆起； 3、减少坑壁支护结构的水平荷载。,地下含水构造的种类,二）流砂现象 1动水压力地下水在渗流过程中受到土颗粒的阻力，使水流对土颗粒产生的一种压力。 动水压力的大小与水力坡度成正比，方向同渗流方向。 GDIw =(h/L) w 2流砂原因,当动水压力大于或等于土的浸水重度（GD）时，土粒被水流带到基坑内。主要发生在细砂、粉砂、轻亚粘土、淤泥中。,用抽水机在基坑底明排水,粉细沙随地下水流入基坑，产生流沙,在基坑开挖和地下结构施工中，必须防止流沙，以免支护失效发生重大基坑坍塌事故
2、。,上海、广东、江苏、山东、浙江等地均有多雨季节，地下水充沛，基坑土方开挖时排水或降水不当，均有可能造成支护结构失效坍塌事故。,基坑支护结构外侧因泥沙随水渗流进入基坑，造成局部沉陷坍塌事故,3流砂的防治 减小动水压力（板桩等增加L）； 平衡动水压力（抛石块、水下开挖、泥浆护壁）； 改变动水压力的方向（井点降水）。,二、集水井法,1概述 用于土质较好、水量不大、基坑可扩大者 挖至地下水位时，挖排水沟设集水井抽水再挖土、沟、井,2、要求： （ 1）排水沟：沿基坑底四周设置，底宽300mm，沟底低于坑底500mm，坡度1。 （ 2）集水井：沿基坑底边角设置，间距2040m，直径0.60.8m，井底低
3、于坑底12m。长期用，有护壁和碎石压底。 （ 3）水泵：离心泵、潜水泵、污水泵,（一）普通明沟排水法,（二）分层明沟排水法,离心泵工作简图,三、井点降水法 （一）特点 效果明显，使土壁稳定、避免流砂、防止隆起、方便施工； 可能引起周围地面和建筑物沉降。 （二）井点类型及适用范围,在地下水丰富地区，当土的渗透系数为0.11m/d时，常采用轻型井点降水。,轻型井点降水全貌图,喷射井点,管井井点构造,基坑放坡大开挖是一种最简单的基坑施工方法，优点是施工速度快，相对措施费用不高；缺点是周边场地要空旷，开挖和回填土方量大。放坡坡度的大小与地区土质有关。,大型基坑放坡开挖，坡面喷混凝土保护,管井井点降水,
4、管井井点的滤管,管井井点降水是一种常用的降水方法，适用在降水深度要求大，土质的渗透系数在20200m/d。,管井井点施工时，先用小型钻机钻孔或水冲成孔，插入井点管后，在管四周填入砂滤料，井内放入潜水泵。,管井的井点管,井的四周填入砂滤料,（三）轻型井点降水 1降水原理 2井点设备 井管：38、51，长57m（常用6m），无缝钢管，丝扣连滤管； 滤管：38、51，长11.7m，开孔12,开孔率2025，包滤网； 总管：内75100无缝钢管，每节4m，每隔0.8、1或1.2m有一短接口； 连接管：使用透明塑料管、胶管或钢管，宜有阀门； 抽水设备： 真空泵 真空度高，体形大、耗能多、构造复杂 射流泵
5、（常用）简单、轻小、节能 隔膜泵（少用）,轻型井点降水系统构成,总管,井点管,弯连管,真空泵,轻型井点降水,喷射混凝土坡面保护,滤管构造,真空泵井点设备工作原理图,(b) 射流器构造,3井点布置 （1）平面布置 单排：在沟槽上游一侧布置，每侧超出沟槽B。 用于沟槽宽度B6m，降水深度5m。 双排：在沟槽两侧布置，每侧超出沟槽B。 用于沟槽宽度B6m，或土质不良。 环状或U形：在坑槽四周布置。 用于面积较大的基坑。如采用U形布置，则井点管不封闭的 一段应在地下水下 游方向。,a）单排布置；b）双排布置；c）环形布置；d） U形布置,单排井点平面及高程布置,（2）高程布置（图）,单排布置： H=H
6、1hiL+l,环状井点平面及高程布置,双排或环状布置： H=H1hiL+l,井管埋深：H埋H1hiL。 H1埋设面至坑底距离； h降水后水位线至坑底最小距离（一般可取0.51m）； i地下水降落坡度，环状1/10，线状1/5； L井管至基坑中心（环状）或另侧（线状）距离。 当H埋6m时：降低埋设面； 采用二级井点； 改用其它井点。,4计算涌水量Q：（环状井点系统） （1）判断井型（图） 按照滤管与不透水层的关系： 完整井到不透水层 非完整井未到不透水层. 按照是否承压水层： 承压井 无压井,水井的分类,（2）无压完整井群井井点计算,Q1.366K(2HS)S / (lg(R+X0)lgX0)
7、（m3/d） K土层渗透系数（m/d）； H含水层厚度（m）； S水位降低值（m）； R抽水影响半径（m），R=2 S(HK)1/2； X0环状井点系统的假想半径（m）； 当长宽比A/B5时，X0=(F/)1/2，否则分块计算涌水量再累加。 F井点系统所包围的面积。,s,（3）无压非完整井群井系统涌水量计算（近似解）,以有效影响深度H0代替含水层厚度H用上式计算Q。 H0的确定方法：,s井点系统中心处的水位降低值， s井点管处的水位降低值。,注意：1、当H0值超过H时，取H0H； 2、计算R时，也应以H0代入。,（4）承压完整井,Q2.73KMS/(lgRlgX0) （m3/d) M承压含水层
8、厚度（m）,5确定井管的数量与间距 （1）单井出水量：q65d l K1/3 （m3/d） d、l滤管直径、长度（m）； （2）最少井点数：n1.1Q / q （根） 1.1备用系数。 （3）最大井距：D L总管 / n （m）； （4）确定井距： 取井距D,（5）确定井点数：nL总管 / D,例题：某基础施工，基坑宽8米，长12米，深4.5米，挖土边坡1：0.5，经地质勘察，天然地面以下为1米厚亚黏土，其下有8米厚的细砂层，细砂层的K=8m/d，在细砂层下为不透水的粉土层，地下水标高为-1.5米。拟采用轻型井点法降水，试进行井点系统的设计。,解：采用环型轻型井点系统。 为使总管接近地下水位，
9、表层土先挖除1米，则基坑上口尺寸为：11.5*15.5 m2。 则总管长度为： L =（11.5+2）+15.5+2）*2 =62m ,取64米。 (一）布置 1、平面布置如右图； 2、高程布置，如下图：,环状井点平面及高程布置,井点管埋深H埋H1hiL =3.5+0.5+0.1*6.775 =4.675m 采用6 m井点管51，露出地面0.2m,滤管取1.0m 长 （二）涌水量计算： 1、判别井点管类别： 1）井点管+滤管=7米，没有达到不透水层， 2）基坑长宽比小于5； 故按无压非完整井环型井点系统计算。 2、涌水量计算： Q1.364K(2H0S)S / (lg(R+x0)lgX0) 1
10、)K=8m/d 2) H0S S=3.5, S =3.5+0.68=4.18m S/s+l = 0.68 查表 取H0=9.27m 实际H=8+1-1.5=7.5m， 取H0 =H=7.5,3）抽水影响半径R： R=1.95S(HK)1/2 =52.87m 4）基坑假想半径 X0： = (F/)1/2 = 8.67m Q555.43 m3 /d 3、井点管数量及间距： 1）单根井点管出水量： q65d l K1/3 =20.41 m3 /d 2）数量：最少井点数：n1.1Q / q 29.9=30（根） 3）最大井距：DL总管 / n =2.13 （m）； 4）确定井距： 取井距D=2.0或1
11、.6 （m）。 取1.6m，则n L总管 / n=40 （根）,练习,某基坑底面尺寸为30m20m，基坑深4米，地下水位在地面以下1米，不透水层在地面以下10米，地下水为无压水，土层的渗透系数为15m/d，基坑边坡为1：0.5，拟采用轻型井点降水，试进行井点系统的布置和计算。,6井点管的埋设与使用 （1）埋设方法： 水冲法：水枪、井管自身（高压水） 钻孔法：正循环钻 、反循环钻、冲击钻 振动水冲法：,(2)使用要求： 开挖前25天开泵降水； 连续抽水不间断（水量先大后小，先混后清），防止堵塞。,降水施工,管井井点施工时，先用小型钻机钻孔或水冲成孔，插入井点管后，在管四周填入砂滤料，井内放入潜水
12、泵。,管井的井点管,井的四周填入砂滤料,3）注意问题： 1)真空度0.60.7大气压 2)死管：检查、变活 3)设观测井检查水位下降情况 4）拔除井管： 基坑回填后；井点管孔要及时回填； 卷扬机、支架 ； 516.5m上拔力1.21.8t,7、井点降水对周围环境的影响 1）井点降水的不利影响 井点管埋设完成开始抽水时，井内水位开始下降，一般情况下，经过一段时间之后，在井点周围形成漏斗状的弯曲水面，即所谓“降水漏斗”，以后逐渐趋于稳定。 降水漏斗范围内的地下水位下降以后，会造成土体固结沉降，由于漏斗形的降水面不是平面，因而所产生的沉降也是不均匀的。在实际工程中，还可能把土层中的一些土颗粒连同地下
13、水抽出，这种现象会使地面产生的不均匀沉降加剧，造成附近建筑物及地下管线的不同程度的损坏。,2）防范井点降水影响的措施 通常采用的技术措施有： （1）采用合理的井点降水布置，避免过度降水； （2）在周边环境保护有严格要求的地区，尽可能采取设置止水帷幕的方法，切断地下水的渗流，必要时可进行坑内降水，减少降水影响范围 （3）降水场地外缘设置回灌水系统。,作业,某基坑底面尺寸为30m50m，基坑深3米，地下水位在地面以下1.5米，地下水为无压水，土质情况：天然地面以下是1m厚的杂填土，其下是8米厚的细砂含水层，细砂含水层下为不透水层。基坑边坡为1：0.5，拟采用一级轻型井点降水，环状布置，井点管埋置面不下沉，现有6m长的井点管，1米长的滤管，试：1）验算井点管的埋置深度能否满足要求；2）判断该井点类型；3）计算群井涌水量Q的时候，可否直接取含水层厚度H，应取多少？为什么？,
