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1、建筑施工技术在线开放课程建筑施工技术在线开放课程【学习情境】【学习情境】土方工程施工【学习单元学习单元】土方施工排水【学习目标】【学习目标】熟悉明沟排水法；熟悉流沙的防治措施；掌握井点降水法【学习重点学习重点】基坑降水的方法【学习难点】【学习难点】井点降水 4 土方施工排水土方施工排水 基坑开挖时，流入坑内的地下水和地表水如不及时排除，会使基坑开挖时，流入坑内的地下水和地表水如不及时排除，会使施工条件恶化施工条件恶化、造成造成土壁塌方土壁塌方，亦会，亦会降低地基的承载力降低地基的承载力。4.1 4.1 明排水法明排水法 一般采用一般采用截、疏、抽截、疏、抽的方法。的方法。截：截：在现场周围设临
2、时或永久性排水沟、防洪沟或挡水堤，以拦截雨在现场周围设临时或永久性排水沟、防洪沟或挡水堤，以拦截雨水、潜水流入施工区域；水、潜水流入施工区域；疏：疏：在施工范围内设置纵横排水沟，疏通、排干场内地表积水；在施工范围内设置纵横排水沟，疏通、排干场内地表积水；抽：抽：在低洼地段设置集水、排水设施，然后用抽水机抽走。在低洼地段设置集水、排水设施，然后用抽水机抽走。施工排水可分为明排水法和人工降低地下水位法两种。明沟与集水井排水明沟与集水井排水 在基坑的在基坑的一侧或四周一侧或四周设置设置排水明排水明沟沟，在四角或每隔，在四角或每隔2030m设一设一集集水井水井，排水沟始终比开挖面低，排水沟始终比开挖面
3、低0.40.5m，集水井比排水沟低，集水井比排水沟低0.51m，在集水井内设在集水井内设水泵将水抽排出基坑水泵将水抽排出基坑。适用于土质情况适用于土质情况较好、地下水量较好、地下水量不大的基坑排水不大的基坑排水普通明沟与集水井排水法 分层明沟排水分层明沟排水 当基坑开挖土层由多种土层组成，中部夹有透水性强的砂类土时，为当基坑开挖土层由多种土层组成，中部夹有透水性强的砂类土时，为防止上层地下水冲刷基坑下部边坡防止上层地下水冲刷基坑下部边坡，宜在基坑边坡上，宜在基坑边坡上分层设置明沟及相应分层设置明沟及相应的集水井的集水井。适用于深度较大、适用于深度较大、地下水位较高、上地下水位较高、上部有透水性
4、强的土部有透水性强的土层的基坑排水层的基坑排水分层明沟排水法 为了防止基底土的细颗粒随水流失，使土结构受到破坏，为了防止基底土的细颗粒随水流失，使土结构受到破坏，排水沟及集排水沟及集水井应设置在基础范围之外，距基础边线距离不少于水井应设置在基础范围之外，距基础边线距离不少于0.4m0.4m，地下水走向的，地下水走向的上游。上游。根据基坑涌水量大小、基坑平面形状及尺寸，以及水泵的抽水能力，根据基坑涌水量大小、基坑平面形状及尺寸，以及水泵的抽水能力，确定集水井的数量和间距。确定集水井的数量和间距。一般每隔一般每隔303040m40m设置一个集水井。集水井的直设置一个集水井。集水井的直径或宽度一般为
5、径或宽度一般为0.60.60.8m0.8m。集水井的深度随挖土加深而加深，要始终低于。集水井的深度随挖土加深而加深，要始终低于挖土面挖土面0.80.81.0m1.0m。井壁用竹、木等材料加固。排水沟深度为井壁用竹、木等材料加固。排水沟深度为0.30.30.4m0.4m，底宽不小于底宽不小于0.20.20.3m0.3m，边坡坡度为，边坡坡度为11（1 11.51.5），沟底设有不小于），沟底设有不小于0.20.2的纵坡。的纵坡。集水井降水常用的水集水井降水常用的水泵主要有离心主要有离心泵、潜水、潜水泵和泥和泥浆泵。选用水用水泵类型型时，一般取水，一般取水泵的排水量的排水量为基坑涌水量的基坑涌水量
6、的1.51.52.02.0倍。倍。当当基坑涌水量基坑涌水量Q Q20m20m3 3/h/h时，可用隔膜式，可用隔膜式泵或潜水或潜水电泵；当当Q Q2020600m600m3 3/h/h，可用隔，可用隔膜式或离心式水膜式或离心式水泵或潜水或潜水电泵；当当Q Q600m600m3 3/h/h，多用离心式水，多用离心式水泵。4 4.2.2 流砂的防治流砂的防治 在细砂或粉砂土层的基坑开挖时，地下水在细砂或粉砂土层的基坑开挖时，地下水位以下的土在位以下的土在动水压力动水压力的推动下极易失去稳定，的推动下极易失去稳定，随着地下水涌入基坑。称为随着地下水涌入基坑。称为流砂现象流砂现象。流砂发。流砂发生后，
7、土完全丧失生后，土完全丧失承载力承载力，土体边挖边冒土体边挖边冒，施，施工条件工条件极端恶化极端恶化，基坑难以达到设计深度基坑难以达到设计深度。严。严重时会引起基坑重时会引起基坑边坡塌方边坡塌方,临近建筑物出现下沉、临近建筑物出现下沉、倾斜甚至倒塌倾斜甚至倒塌。（1 1）流砂现象流砂现象广佛地铁桂城站基坑出现广佛地铁桂城站基坑出现流砂，地面下沉约流砂，地面下沉约1.5m1.5m图为砂包封堵抢险现场图为砂包封堵抢险现场 产生流砂现象的原因有产生流砂现象的原因有内因内因和和外因外因：内因内因：取决于土的性质，当土的孔隙比大、含水量大、粘粒含量少、取决于土的性质，当土的孔隙比大、含水量大、粘粒含量少
8、、粉粒多、渗透系数小、排水性能差等均容易产生流砂现象。因此，流砂现粉粒多、渗透系数小、排水性能差等均容易产生流砂现象。因此，流砂现象极易发生在象极易发生在细砂、粉砂细砂、粉砂和和亚粘土亚粘土中，但是否发生流砂现象，还取决于一中，但是否发生流砂现象，还取决于一定的外因条件。定的外因条件。(2)(2)产生流砂的原因产生流砂的原因流砂-基坑满目狼籍 流砂支挡 强行施工 外因：外因：是地下水在土中渗流所产生的是地下水在土中渗流所产生的动水压力的大小动水压力的大小，动水压，动水压力力GD为：为：式中：式中：I 水力坡水力坡度度（I=（h1-h2）/L）；h1h2 水位差；水位差；W 水的重度。水的重度。
9、当地下水位较高、基坑内排水所形成的水位差较大时，动水压当地下水位较高、基坑内排水所形成的水位差较大时，动水压力也愈大，力也愈大，当当GD（土的浮重）时（土的浮重）时，就会推动土壤失去稳定，形，就会推动土壤失去稳定，形成成流砂现象流砂现象。(3)流砂的防治流砂的防治 防治原则：防治原则：“治流砂必先治水治流砂必先治水”。流砂防治的主要途径一是流砂防治的主要途径一是减减小或平衡动小或平衡动水压力；二是水压力；二是截住截住地下水流；三是地下水流；三是改变改变动水压力的方向。动水压力的方向。防治方法防治方法：枯水期施工法：枯水期施工法：枯水期地下水位较低，基坑内外水位差小，动水压力枯水期地下水位较低，
10、基坑内外水位差小，动水压力小，就不易产生流砂。小，就不易产生流砂。打板桩：打板桩：将板桩沿基坑打入不透水层或打入坑底面一定深度，可以将板桩沿基坑打入不透水层或打入坑底面一定深度，可以截截住住水流或水流或增加增加渗流长度、渗流长度、改变改变动水压力方向，从而达到减小动水压力的目的。动水压力方向，从而达到减小动水压力的目的。水中挖土：水中挖土：即不排水施工，使坑内外的即不排水施工，使坑内外的水压相平衡水压相平衡，不致形成动，不致形成动水压力。如沉井施工，不排水下沉、进行水中挖土、水下浇筑砼。水压力。如沉井施工，不排水下沉、进行水中挖土、水下浇筑砼。人工降低地下水位法：人工降低地下水位法：即采用井点
11、降水法即采用井点降水法截住截住水流，不让地下水水流，不让地下水流入基坑，不仅可防治流砂和土壁塌方，还可改善施工条件。流入基坑，不仅可防治流砂和土壁塌方，还可改善施工条件。抢挖并抛大石块法：抢挖并抛大石块法：分段抢挖土方，使挖土速度超过冒砂速度，分段抢挖土方，使挖土速度超过冒砂速度，在挖至标高后立即铺竹、芦席，并抛大石块，以平衡动水压力，将流砂压住。在挖至标高后立即铺竹、芦席，并抛大石块，以平衡动水压力，将流砂压住。此法适用于治理局部的或轻微的流砂。此法适用于治理局部的或轻微的流砂。此外，采用此外，采用地下连续墙法、止水帷幕法、压密注浆法、土壤冻结法地下连续墙法、止水帷幕法、压密注浆法、土壤冻结
12、法等，都等，都可以阻止地下水流入基坑，防止流砂发生。可以阻止地下水流入基坑，防止流砂发生。4.3 施工降水施工降水 在含水丰富的土层中开挖大面积基坑时，明沟排水法难以排干大量的地下在含水丰富的土层中开挖大面积基坑时，明沟排水法难以排干大量的地下涌水，当遇粉细砂层时，还会出现严重的涌水，当遇粉细砂层时，还会出现严重的翻浆、冒泥、涌砂现象翻浆、冒泥、涌砂现象，不仅基坑无，不仅基坑无法挖深，还可能造成大量法挖深，还可能造成大量水土流失、边坡失稳、地面塌陷水土流失、边坡失稳、地面塌陷，严重者危及邻近建严重者危及邻近建筑物的安全筑物的安全。遇有此种情况时应采用。遇有此种情况时应采用井点降水的人工降水方法
13、施工井点降水的人工降水方法施工。地下室电梯井局部二次降水全基坑轻型井点降水(1)井点降水的种类井点降水的种类 轻型井点是沿基坑四周将轻型井点是沿基坑四周将井点管埋入蓄水层内井点管埋入蓄水层内，利用抽水设备将地下水从，利用抽水设备将地下水从井点管内不断抽出井点管内不断抽出，将，将地下水位降至基坑底以下地下水位降至基坑底以下。轻型井点适用于渗透系数适用于渗透系数适用于渗透系数适用于渗透系数为为为为0.10.10.10.150m/d50m/d50m/d50m/d的的的的土层中。降水深土层中。降水深土层中。降水深土层中。降水深度为：单级井点度为：单级井点度为：单级井点度为：单级井点3 3 3 36m6
14、m6m6m，多级井，多级井，多级井，多级井点点点点6 6 6 612m12m12m12m喷射井点喷射井点 是在井点管内设特制的喷射器，用高是在井点管内设特制的喷射器，用高压水泵或空气压缩机向喷射器输入高压水压水泵或空气压缩机向喷射器输入高压水或压缩空气，形成或压缩空气，形成水气射流水气射流，将地下水抽，将地下水抽出排走。其降水深度可达出排走。其降水深度可达820m。适用于开挖深度较深、降水适用于开挖深度较深、降水深度大于深度大于8m8m，土渗透系数，土渗透系数为为3 350m/d50m/d的砂土或渗透的砂土或渗透系数为系数为0.10.13m/d3m/d的粉砂、的粉砂、淤泥质土、粉质粘土。淤泥质
15、土、粉质粘土。电渗井点电渗井点 电渗井点以电渗井点以井点管作负极井点管作负极，打入的，打入的钢筋作正极钢筋作正极，通入直流电后，土颗，通入直流电后，土颗粒自负极向正极移动，粒自负极向正极移动，水则自正极向负极移动而被集中排出水则自正极向负极移动而被集中排出。本法常与轻本法常与轻本法常与轻本法常与轻型井点或喷射井点结合使用。型井点或喷射井点结合使用。型井点或喷射井点结合使用。型井点或喷射井点结合使用。适用于渗透适用于渗透系数很小的系数很小的饱和粘性土饱和粘性土、淤泥或淤、淤泥或淤泥质土中的泥质土中的 施工降水施工降水管井井点管井井点 管井井点由管井井点由滤水井管、吸水管滤水井管、吸水管和和抽水机
16、抽水机组成。管井埋设的深度和距离根据需组成。管井埋设的深度和距离根据需降水面积、深度及渗透系数确定，一般间距降水面积、深度及渗透系数确定，一般间距1050m，最大埋深可达，最大埋深可达10m，管，管井距基坑边缘距离不小于井距基坑边缘距离不小于1.5m(冲击钻成孔冲击钻成孔)或或3m(钻孔法成孔钻孔法成孔)，适用于降水深，适用于降水深度度35m、渗透系数为、渗透系数为20200m/d的基坑中施工降水。的基坑中施工降水。管井井点设备简单、排管井井点设备简单、排水量大、易于维护、经济实用水量大、易于维护、经济实用。管井填充滤料 管井抽排水 PVC简易管井 如需降水深度较大，可采用深井如需降水深度较大，可采用深井井点，适用于降水深度井点，适用于降水深度15m、渗、渗透系数为透系数为10250m/d的基坑。故称的基坑。故称为为“深井泵法深井泵法”。管井井点降水(2)轻型井点降水轻型井点降水 轻型井点的设备 由管路系统（滤管、井点管、弯联管及总管）由管路系统（滤管、井点管、弯联管及总管）和抽水设备（真空泵、离心泵和水气分离器）组和抽水设备（真空泵、离心泵和水气分离器）组成。轻型井点工作原理及滤管构
