5地铁基坑排水和降水专题培训课件

中铁五局城通分公司内容提要基坑排水与降水的危害基础施工中受地表水和地下水的影响流砂及其防治井点降水法1234轻型井点的施工5降水对周围地面的影响及预防措施6中铁五局城通分公司1、基坑排水与降水的危害中铁五局城通分公司1、基坑排水与降水的危害中铁五局城通分公司2、基础施工中受哪些水影响基础施工中受哪些水影响？地表水地下水中铁五局城通分公司2、基础施工中受哪些水影响——地面排水2.1地面排水排除地面水(包括雨水、施工用水、生活污水等)常采用在基坑周围设置排水沟、截水沟或筑土堤等办法，并尽量利用原有的排水系统，或将临时性排水设施与永久性设施相结合使用。中铁五局城通分公司2、基础施工中受哪些水影响——集水井排水或降水2.2集水井排水或降水集水井法是在基坑开挖过程中，沿坑底的周围或中央开挖排水沟，并在基坑边角处设置集水井。将水汇入集水井内，用水泵抽走。这种方法可用于基坑排水，也可用于降水。中铁五局城通分公司2.2集水井排水或降水——集水井降水法集水井降水法1－排水沟；2－集水井；3－离心式水泵；4－基础边线；5－原地下水位线；6－降低后地下水位线中铁五局城通分公司2.2集水井排水或降水——排水沟、集水井设置①排水沟的设置排水沟底宽应不少于0.2～0.3m，沟底设有0.2％～0.5％的纵坡，在开挖阶段，排水沟深度应始终保持比挖土面低0.4～0.5m。②集水井的设置间距：应根据水量大小、基坑平面形状及水泵能力确定，一般为20～40m；井深：集水井在基坑开挖过程比开挖面低0.7～1.0m，开挖到设计标高后比坑底低1～2m。中铁五局城通分公司2.2集水井排水或降水——水泵性能与选用离心泵:泵体是由泵壳、泵轴及叶轮等主要部件组成，其管路系统包括滤网与底阀、吸水管及出水管等。中铁五局城通分公司2.2集水井排水或降水——集水井排水特点(1)设备简单、排水方便，费用较低。(2)适于粗粒土层和渗流量小的黏土层。(3)细砂或粉砂土层易发生塌方或流砂。(4)地下水位较高的黏土层易发生坑底隆起。(5)适于降水深的较浅的情况，一般不超过5m。中铁五局城通分公司3、流砂及其防治——流沙发生的原因动水压力是流砂发生的重要条件。流动中的地下水对土颗粒产生的压力称为动水压力，其性质通过图所示的试验说明。中铁五局城通分公司3、流砂及其防治——流沙发生的原因(1)021ΤLFFhFhWW)2(ILhhTWW21－由上式可知，动水压GD与水力坡度I成正比，水位差越大，动水压力越大，而渗透路程越长，动水压力越小。中铁五局城通分公司3、流砂及其防治——流沙发生的原因产生流砂现象主要是由于地下水的水力坡度大，即动水压力大，而且动水压力的方向(与水流方向一致)与土的重力方向相反，不仅受水的浮力，而且受动水压力的作用，有向上举的趋势，当动水压力等于或大于土的浸水密度时，土颗粒处于悬浮状态，并随地下水一起流入基坑，即发生流砂现象。中铁五局城通分公司3、流砂及其防治——流沙发生的原因流砂防治的主要途径是减小或平衡动水压力或改变其方向。具体措施为：1、抢挖法2、水下挖土法3、打钢板桩或作地下连续墙法4、在枯水季节开挖5、井点降水法中铁五局城通分公司4、井点降水法井点降水法：就是在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管(井)，利用抽水设备从中抽水，使地下水位降落到坑底标高以下，并保持至回填完成或地下结构有足够的抗浮能力为止。常用方法有：轻型井点、喷射井点、管井井点、深井井点和电渗井点等中铁五局城通分公司4.1轻型井点——轻型井点设备1、轻型井点设备轻型井点设备是由管路系统和抽水设备组成。管路系统包括：井点管(由井管和滤管连接而成)、弯联管及总管等。中铁五局城通分公司4.1轻型井点——轻型井点设备中铁五局城通分公司4.1轻型井点——轻型井点设备滤管构造1－钢管；2－管壁上的小孔；3－缠绕的塑料管；4－细滤网；5－粗滤网；6－粗铁丝保护网；7－井管；8－铸铁头中铁五局城通分公司4.1轻型井点——轻型井点设备真空泵轻型井点设备工作原理简图l－滤管；2－井管；3－弯管；4－阀门；5－集水总管；6－闸门：7－滤网，8－过滤室，9－淘砂孔；10－水气分离器；11－浮筒；12－阀门：13－真空计；14－进水管；15－真空计；16－副水气分离器；17－挡水板；18－放水口；19－真空泵；20－电动机；2l－冷却水管；22－冷却水箱；23－循环水泵；24－离心水泵中铁五局城通分公司4、井点降水法——轻型井点射流泵抽水设备工作简图(a)工作简图；(b)射流器构造1一水泵；2一射流器；3一进水管；4一总管；5一井点管；6一循环水箱；7—隔板；8一泄水口；9一真空表；10一压力表；11一喷嘴：12一喷管；13一接水管中铁五局城通分公司4.2轻型井点布置——轻型井点布置轻型井点布置平面布置高程布置单排井点布置环形井点布置中铁五局城通分公司4.2轻型井点布置——平面布置单排井点布置简图(a)平面布置；(b)高程布置1一总管；2－井点管；3一抽水设备中铁五局城通分公司4.2轻型井点布置——轻型井点布置环形井点布置简图(a)平面布置；(b)高程布置1一总管；2－井点管；3一抽水设备中铁五局城通分公司4.2轻型井点布置——高程布置井管的埋置深度，可按下式计算：1HLihHH1A其中：—总管平台面至基坑底面的距离(m)；—基坑中心线底面至降低后的地下水位线的距离，一般取0.5～1.0m；—水力坡度，根据实测：环形井点为1／10，单排线状井点为1／4；—基坑中心到井点的距离。1HhiL中铁五局城通分公司4.2轻型井点布置——高程布置二级轻型井点1－第一层井点管；2－第二层井点管中铁五局城通分公司4.3轻型井点计算——地下含水构造的种类地下含水构造的种类中铁五局城通分公司4.3轻型井点计算——地下含水构造的种类因此自然界的岩石可分为透水层和不透水层：岩石中有一定的孔隙地下水能再岩石中赋存与运动岩石孔隙度越大，含水量越大，透水性越好孔隙度越小，含水量越少，透水性越差透水层与不透水层中铁五局城通分公司4.3轻型井点计算——地下含水构造的种类透水层——能够透过地下水的岩层。主要有：砂岩层、砂砾岩层以及裂隙、洞穴发育的其它岩石。其中储满地下水的部分称为含水层。不透水层——不能透过地下水的岩层。主要有：粘土、页岩、岩浆岩、变质岩等。不透水层对地下水的运动起着阻隔作用，又称为隔水层。两者之间过渡类型称为半（弱）透水层。如泥岩、亚粘土、黄土等。中铁五局城通分公司4.4轻型井点系统的类型——水井分类不透水层承压完整井承压非完整井无压完整井无压非完整井中铁五局城通分公司4.4轻型井点系统的类型——水井分类水井的分类：（a）无压完整井；（b）无压非完整井（c）承压完整井（d）承压非完整井中铁五局城通分公司4.4轻型井点系统的类型——涌水量计算(1)无压完整涌水量井点涌水量计算简图0lgxlgRS)S(2HK366.1Q－－中铁五局城通分公司4.4轻型井点系统的类型——涌水量计算（2）无承压完整井浸润线中铁五局城通分公司4.4轻型井点系统的类型——涌水量计算利用杜比公式：drdzkdldHkkJvurzdrdzkAvQ2CrkQzln2中铁五局城通分公司4.4轻型井点系统的类型——涌水量计算积分常数由边界条件确定：00hzrr时，当020lnrkQhC0202lnrrkQhz0202lnrrkQhz0202ln73.0rrkQhz中铁五局城通分公司4.4轻型井点系统的类型——涌水量计算完全普通井的浸润线方程)/ln()(364.1202rRhHkQR称为井的影响半径，R以外的地下水将不受该井的影响。当r=R时，z=H,0lgxlgRS)S(2HK366.1Q－－中铁五局城通分公司4.4轻型井点系统的类型——涌水量计算式中:K——渗透系数(m／d)，应由实验测定；H——含水层厚度(m)；S——水位降低值(m)；R——抽水影响半径(m)，取：x0——环形井点的假想半径(m)：F——基坑周围井点管所包围的面积(m2)。HKS95.1RFx0中铁五局城通分公司4.4轻型井点系统的类型——涌水量计算(3)无压非完整井涌水量00lgxlgRS)S(2HK366.1Q－－中铁五局城通分公司4.4轻型井点系统的类型——涌水量计算有效深度H0值注：表中S’为井管内水位降低深度；l为滤管长度。中铁五局城通分公司4.4轻型井点系统的类型——涌水量计算(4)承压完整井涌水量承压完整井环形井点涌水量计算公式为：0lgxlgRMSK73.2Q－＝式中：M——承压含水层厚度(m)K、R、x0、S——与公式前述公式相同中铁五局城通分公司4.4轻型井点系统的类型——涌水量计算承压完整井涌水量计算示意图中铁五局城通分公司4.4轻型井点系统的类型——确定井点管数量与井距确定井点管数量与井距(1)单井最大出水量(2)最少井数(3)最大井距中铁五局城通分公司4.4轻型井点系统的类型——确定井点管数量与井距(1)单井最大出水量单井的最大出水量q，主要取决于土的渗透系数、滤管的构造与尺寸，按下式确定：365Kldq式中:d—滤管直径(m)；l—滤管长度(m)；K—渗透系数(m／d)。中铁五局城通分公司4.4轻型井点系统的类型——涌水量计算(2)最少井数井点管的最少根数nmin，按下式计算：式中1.1——备用系数，考虑井点管堵塞等因素。其它符号同前。qQ1.1nmin中铁五局城通分公司4.4轻型井点系统的类型——涌水量计算(3)最大井距mminmaxnLD＝式中:L——总管长度(m)；中铁五局城通分公司4.4轻型井点系统的类型——涌水量计算确定井点管间距时，还应注意以下几点：(1)井距过小时，彼此干扰大，影响出水量，因此井距必须大于15倍管径。(2)在渗透系数小的土中井距宜小些，否则水位降落时间过长。(3)靠近河流处，井点宜适当加密。(4)井距应能与总管上的接头间距相配合。根据实际采用的井点管间距，最后确定所需的井点管根数。中铁五局城通分公司5、轻型井点的施工埋设井点的程序是：放线定位打井孔埋设井点管安装总管用弯联管讲井点管与总管接通安装抽水设备中铁五局城通分公司5、轻型井点的施工井点管的埋设(a)冲孔；(b)埋管1一冲管；2一冲嘴；3一胶皮管；4一高压水泵；5一压力表；6一起重吊钩；7一井点管；8一滤管；9一填砂；10一粘土封口中铁五局城通分公司5、轻型井点的施工轻型井点施工1、喷射井点2、管井井点3、深井井点4、电渗井点中铁五局城通分公司5.1喷射井点当基坑开挖较深，降水深度要求较大时，可采用喷射井点降水。其降水深度可达8～20m，可用于渗透系数为0.1～50m／d的砂土、淤泥质土层。中铁五局城通分公司5.1喷射井点喷射井点施工顺序：安装水泵设备及泵的进出水管铺设进水总管和回水总管沉设井点管（包括灌填砂滤料）接通进水总管后及时进行单根试抽、检验接通回水总管，全面试抽全部井点管沉完毕检查整个降水系统的运转状况及降水效果。中铁五局城通分公司5.1喷射井点喷射井点设备及平面布置简图(a)喷射井点设备简图；(b)喷射扬水器原理图；(c)喷射井点平面布置中铁五局城通分公司5.1喷射井点1－喷射井管；2－滤管；3－进水总管；4－排水总管；5一高压水泵；6－集水池；7－水泵；8－内管；9－外管；10－喷嘴；11混合室；12－扩散管；13－压力表中铁五局城通分公司5.2管井井点管井井点：就是沿基坑每隔一定距离设置一个管井，每个管井单独用一台水泵不断抽水来降低地下水位。在土的渗透系数大(20～200m／d)的土层中，宜采用管井井点。管井井点设备：主要是由管井、吸水管及水泵组成中铁五局城通分公司5.2管井井点管井井点1一沉砂管；2一钢筋焊接骨架；3－滤网；4－管身；5－吸水管；6－离心泵；7—小砾石过滤层；8－粘土封口；9－混凝土实管；10－无砂混凝土管；11—潜水泵；12一出水管中铁五局城通分公司5.3深井井点当要求井内降水深度超过15m时，可在管井中使用深井泵抽水。这种井点称为深井井