第三节 排水和地下水处理

第一节排水和地下水处理1、清理施工场地、拆迁障碍物、旧有房屋、构筑物、道路、沟渠、管道、电线、电杆、坟墓、树木等；2、设置排水防洪设施地表水：积水、雨水措施：排水沟──合理布置，截面按需要，一般不小于0.5×0.5m，坡度0.2％；截水沟──山坡地段，截断地表雨水流入工地；（排洪沟）挡水堤坝──低洼地施工，场地周围设置，防治雨水流入。一、土方工程施工前的准备工作4、修建临时设施、安装临时水电搭设临时工棚，修建现场供水、供电等管线。5、材料、机具的准备，设备试运转机械设备的维修、检查，运往施工现场。6、测量、放线7、土方工程的辅助工作，边坡稳定、基坑支护、降水措施3、修筑土方运输临时道路场地内施工机械运行的道路，主要干线宜与永久性道路结合修建，一般双车道，宽度不小于7米。20cm厚碎石或砾石路基，两侧结合设置排水沟。二、地下水处理·地下水分为潜水和层间水两种。·潜水是埋藏在地表以下第一层不透水层以上含水层中所含的水，无压力，属重力水，能作水平方向流动。·层间水是两个不透水层之间含水层所含的地下水。如果层间水未充满含水层，水没有压力，称为无压层间水；如果水充满此含水层，水则具有压力，称为承压层间水，如右图。·在地下水位以下开挖基坑时，由于水头高度的不同，常产生渗流。水在渗流过程中受到土颗粒的阻力，对土颗粒骨架产生压力，即动水压力。（一）集水坑降水也称明沟排水，是现场最普遍应用的一种人工降低地下水位的方法。施工方便，设备简单，可应用于除细砂土以外各种土质的施工场合。其基本方法是在场地范围内合理布置排水明沟，沿沟每隔一段距离设一个集水井，让地面水、雨水及地下水汇入排水沟流入集水井，然后用水泵排出基坑。随着基坑挖土的加深，随时加深排水沟和集水井，保持水流的畅通。1、明沟排水的施工要点：★排水沟深度一般0.4～0.6m，宽度≥0.4m，水沟边坡1：1～1：0.5，纵向坡度最小0.2～0.5%。较大基坑的排水沟尺寸可以达到1.5×1.5m。★集水井沿排水沟每20～40m设置一个，长宽或直径一般应达到0.6～0.8m，井应低于排水边沟1m左右，可作简易加固。★排水沟一般设置在开挖基坑的周围一侧或两侧，有时在基坑的中间。排水沟的设置及尺寸应考虑到基坑排水量和对周围邻近建筑物的影响。★对基坑深度较大，地下水位较高，多层土中上部有透水性较强的土层或上部地下水较旺盛的情况，可在基坑边坡上设置2～3层排水沟，避免上层地下水冲刷边坡造成塌方，同时可减少边坡高度和水泵的扬程。2、明沟排水实例：动画2、流砂防治★流砂现象的产生原因动水压力：水在土中渗流时对单位土体的压力★流砂防治总的原则是“治砂必治水”。主要有三个途径，即减小或平衡动水压力、截住地下水流、改变动水压力的方向。1）枯水期施工－－－减少动水压力2）打板桩－－－减少动水压力（设止水帷幕）3）人工降水－－－改变动水压力方向（向下）4）水下作业－－－平衡动水压力5）抛物重压－－－平衡动水压力6）冻结法－－－截住地下水流管涌：处于不透水层内的基坑底覆盖土层厚度的重量小于承压水的托举力时，基坑底被冲溃而发生的冒砂现象。（二）井点降水★适用情况：在基坑开挖深度较大，地下水位较高，土质不好，不宜用明沟排水系统进行排降水时，采用井点降水法可以使问题得到解决。★优势特点：井点降水可使基坑施工深度范围内的土层条件改善，为施工过程创造条件，有效避免基坑涌水、塌方、管涌、基坑隆起、流沙等现象。★简单描述：井点降水，就是在就开挖前，在基坑周围埋设一定数量的降水井，在井中不断抽出地下水，使基坑范围的地下水位下降到基坑底以下，从而消除上述不利工程现象，同时，还能使地基土层因土颗粒自重压缩而更加密实，增加地基土的承载能力。井点降水一般要到基础工程完成以后才能结束。★不良影响：井点降水使地下水位降低范围较大，可能产生因降水使邻近建筑物产生过多沉降，特别是不均匀沉降，造成建筑物因地基变形而开裂、倒塌等损害。★各种井点的适用范围★井点降水的分类：轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点等轻型井点类喷射井点一般轻型井点电渗井点管井井点类管井井点深井泵井点井点类型土层渗透系数（m/d）降低水位深度（m）一级轻型井点0.1～803～6二级轻型井点0.1～806～9电渗井点0.15～6管井井点20～2006～10喷射井点0.1～508～20深井泵10～8015各种井点的适用范围1、轻型井点（亦称真空井点）（1）一般轻型井点的设备由管路系统和抽水设备组成。管路系统：滤管、井点管、弯联管和排水总管滤管──滤管是进水设备(见下页图)，滤管用38或51mm钢管制成，长度一般为1.0～1.5m。滤管壁上钻有直径12～18mm的呈梅花型布置的滤孔，滤孔面积占滤管表面积的20％～30％。管壁外包有粗细两层滤网，为避免滤孔淤塞，在管壁与滤网间用小塑料管或铁丝绕成螺旋状隔开，并在滤网外再围一层粗铁丝保护层。滤管上端与井点管相连，下端有铸铁头，便于沉入土中。滤管构造1－钢管；2－管壁小孔；3－缠绕的塑料管；4－细网；5－粗滤网；6－粗铁丝保护网；7－井点管；8－铸铁头弯连管──胶皮管、塑料透明管或钢管制成，直径38～51mm。为便于检修井点，每个弯连管均应装设阀门。总管──集水总管一般用100～127mm的钢管连接而成，作为成套设备，每节长度4m，每隔0.8～1.2m有一个接头可连接到井点管。抽水设备：主要有真空泵，射流泵等。因此分为真空泵轻型井点和射流泵轻型井点。可根据不同的土壤渗透系数的大小来进行选择。一套抽水设备的负荷长度约100～120m。井点管──与滤管钢管直径相同的钢管，长度5～7m，上端用弯连管与总管连接。（2）轻型井点的布置井点系统的布置，应根据基坑大小、深度、土质、地下水位与流向、降水深度要求等综合决定。I.平面布置★基坑宽度小于6m时，可单排线状布置，在地下水流向的上游；★宽度大于6m或土质不良，可用双排线状布置；★面积较大的基坑，宜环状布置，或U状布置，以利挖土时的运输车辆进出；井点管距基坑壁0.7～1.0m，以防局部发生漏气。井点管间距应大于15倍井点管直径，并符合总管接头的间距（0.8m、1.2m、1.6m等）II.高程布置轻型井点的降水深度在管壁处一般可达6～7m，井点管需要的埋设深度（1－39）h不应超过6～7m，否则应降低系统埋置深度。甚至考虑采用二级井点。1hhhiLlhhLa)h1700~1000200iiLhh2001700~1000hlLs'sb)a)单排井点；b)双排、U形或环形布置图1-35高程布置计算☆井点的类型：有无压力承压井（有压）无压井（无压）是否达到不透水层完整井（达到）非完整井（不到）承压完整井无压非完整井（3）轻型井点的计算计算内容：涌水量、井点管数量、井点管间距①轻型井点降水计算▲无压完整井涌水量计算单井或（m3/d）（1-46）式中K——土的渗透系数（m/d）；H——含水层厚度（m）；S——水井处水位降落高度（m）；r——水井（单井）的半径（m）；R——水井的降水影响半径（m）。(2)lnlnHSSQKRr(2)1.364lgHSSQKlgRr在井点系统中，各井点管是布置在基坑周围，许多井点同时抽水，即群井共同工作。群井的计算，可把由各井点管组成的群井系统，视为一口大的单井，得到群井的涌水量计算公式。R0xHlss'▲群井的涌水量计算公式（1-48）或（m3/d）（1-48）式中S——井点管处水位降落高度（m）；x0——井点管围成的水井的半径（m）；其他符号意义同前。00(2)ln)lnHSSQKRxx（00(2)1.364lg()lgHSSQKRxx▲无压非完整井涌水量计算在实际工程中往往会遇到无压完整井的井点系统，这时地下水不仅从井的面流入，还从井底渗入。因此涌水量要比完整井大。为了简化计算，仍可采用公式（1-48）。此时式中H换成有效含水深度H0，即或（m3/d）（1-49）000(2)ln)lnHSSQKRxx（000(2)1.364lg()lgHSSQKRxx有效含水深度H0的意义是，抽水是在H0范围内受到抽水影响，而假定在H0以下的水不受抽水影响，因而也可将H0视为抽水影响深度。H0HH0——抽水影响深度参考表1.7确定。假想半径x0的确定——由于基坑大多不是圆形，因而不能直接得到x0。当矩形基坑长宽比不大于5时，环形布置的井点可近似作为圆形井来处理，并用面积相等原则确定，此时将近似圆的半径作为矩形水井的假想半径：0Fx式中x0——环形井点系统的假想半径（m）；F——环形井点所包围的面积（m2）。（1-49）▲x0、R、K的确定：抽水影响半径R的确定——R与土的渗透系数、含水层厚度、水位降低值及抽水时间等因素有关可近似地按式（1-50）计算：（m）式中S，H的单位为m；K的单位为m/d。渗透系数K值对计算结果影响较大。渗透系数K值的确定——可用现场抽水试验或实验室测定。对重大工程，宜采用现场抽水试验确定。1.95RSHK（1-50）▲井点管数量计算井点管最少数量由下式确定：Qnq（根）式中q为单根井管的最大出水量，由下式确定：365qdlK(m3/d)（1-52）d——为滤管直径（m）；l——为滤管长度（m）；其它符号同前。井点管最大间距D’：LDn（1-53）式中L―总管长度（m）；n‘―井点管最少根数。实际采用的井点管间距D应当与总管上接头尺寸相适应。即尽可能采用0.8、1.2、1.6或2.0m且DD'，这样实际采用的井点数nn'，一般n应当超过1.1n'，以防井点管堵塞等影响抽水效果。（m）典型例题具体工程中参考《建筑基坑支护技术规程》JGJ120—99第八章（4）轻型井点的施工安装程序是：挖井点沟槽，敷设集水总管，埋设井点管，用弯联管将井点管与总管连接，安装抽水设备。井管的埋设一般采用水冲法，并根据现场条件以及土层情况选择冲水管冲孔后沉入井点管、直接利用井点管水冲下沉、套管式冲枪水冲法或振动水冲法成孔后沉入井点管等方法。冲孔过程中孔洞必须保持垂直，孔径不应小于300mm，并应上下一致。冲孔深度应比滤管底深0.5m以上。井孔成型后，应立即拔出冲管，插入井点管，并填满砂滤层，以防孔壁塌土。砂滤层的填灌质量是保证轻型井点顺利工作的关键，一般要选择干净的粗砂，以免堵塞滤管网眼，填灌要均匀，并填塞至滤管顶上1.0～1.5m。井点管与孔壁之间填砂滤料时，管口应有泥浆水冒出，或向管内灌水时，能很快下渗方为合格。砂滤层填灌好后，距地面下的0.5～1.0m深度内，应用粘土封口，以防漏气影响抽水效果。井点系统全部安装完毕后，需进行试抽，以检查有无漏气现象。一般应连续抽水(特别是开始阶段)，出水规律是“先大后小、先浑后清”。拆除多层井点时应自底层开始逐层向上进行，在下层井点拆除期间，上部各层井点应继续抽水。动画演示现场录像1现场录像22.管井井点（1）管井井点用钢管或其它材料制成直径200mm以上的滤水井管，下端连2～3m长的过滤部分。将其沉入直径400～500的井孔中，外面充填3～15mm的砾石，井管外地面处。0.5M内用粘土填充夯实。用直径50～100mm的胶皮管或钢管作为吸水管伸入滤水井管中，采用离心式水泵将井管中的地下水抽出地面。一般一个井管装置一台水泵，当水泵排水量大于当井管涌水量数倍时，也可另设集水总管，共用一台水泵。井管井点一般适用于渗透系数大、涌水量大的土层降水。井管井点间距一般20～50M，深度8～15M，井内水位可降低6～10M。也有采用小型的井管降低，最大埋深5～10M，井内水位可降低3～5M。（2）深井泵井点当降水深度较大，管井内一般水泵不能满足要求时，可改用深井泵。一般管井直径300mm，内径应大于水泵外径50mm。水泵采用潜水泵或深井泵。深井较大适用于渗透性大、涌水量大、较深的砂类土类，降水深度可达15～50m。（三）、井点降水对邻近环境的影响及预防措施1、回灌技术为了减少井点降水对周围建筑物的影响，减少地下水的流失，可以采用补充地下水的方法来保持建筑物下的