02-1基坑降排水

建筑施工技术2基坑工程2.1概述2.2基坑排水与降水2.3基坑支护2.4地基钎探及验槽2.5基坑工程监测2基坑工程知识目标：1.了解基坑工程特点，了解基坑工程监测的内容及方法；2.掌握深基坑支护的结构类型及施工工艺；3.熟悉地下水降水和排水的方法；难点与重点：1.各种基坑支护结构的施工工艺及操作要点2.深基坑降水的方案设计《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-20122.1.1基坑工程的特点1.基坑支护体系是临时结构、安全储备较小，具有较大风险性。因此在基坑工程施工过程中应定期进行检测，并有应急措施。2.有很强的区域性。3.基坑工程的个性4.综合性强；5.有较强的时空效应6.是系统工程，包括支护体系设计和土方开挖7.基坑工程的环境效应。2.1概述2.1.2基坑工程的施工顺序一.基坑施工准备工作的顺序1.熟悉施工图纸、踏勘施工现场2.编制专项施工方案（补充）3.清除现场障碍物、进行地下墓探、平整施工场地4.设置测量控制网5.修建临时设施及道路6.进行场地降排水排水沟坡度≥2%。山坡地区在边坡上沿5~6米处设截水沟或排洪沟地下水位较高的基坑，在开挖前一周将水位降到要求深度7.准备机具、物资、劳动力二.基坑的施工顺序：根据具体施工方案确定地下水按埋藏条件不同分：包气带水、潜水、承压水2.2基坑排水与降水2.2.1明排水法（重力式排水）一.地面排水：排除地面水(雨水、施工用水、生活污水等)基坑周围设置排水沟、截水沟或筑土堤。尽量利用原排水系统，或将临时排水与永久性设施结合使用二、基坑集水井排水或降水1.排水体系：基坑周围排水沟+基坑边角集水井→水泵2.适用范围：粗粒土、渗水量小粘性土3.设置位置及构造：⑴排水沟：底宽≥0.2～0.3m，沟底0.3％～0.5％纵坡；开挖阶段排水沟底比挖土面低0.4～0.5m。⑵集水井：基础范围之外边角、地下水走向上游。间距根据水量、基坑平面形状、水泵流量确定，一般20~40m，φ600~800mm，深度低于挖土面0.7~1米，挖至设计标高时深1~2米；井壁用竹木加固，井底设碎石滤水层集水井降水法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⑶水泵：离心泵泵体：泵壳、泵轴、叶轮管路系统：滤网与底阀、吸水管、出水管潜水泵立式水泵+电动机水泵装在电动机上端，叶轮可制成离心式或螺旋桨式；电动机设有密封装置。图1-19离心泵工作简图1－泵壳；2－泵轴；3－叶轮；4－滤网与底阀；5－吸水管；6－出水管图1－20潜水泵工作简图1－叶轮；2－轴；3－电动机；4－进水口；5－出水胶管；6－电缆水泵主要性能指标：流量、总扬程、功率水泵选择：考虑参数——流量、扬程水泵排水量≈基坑涌水量×1.5~2.0三.流砂及其防治1.现象：土方开挖至细砂/粉砂土层时，若土层位于地下水以下，当渗透水力坡度增大到某一种程度时，砂土颗粒在水压作用下不断从基坑边或底部随地下水一起涌进基坑，呈现流土状态的现象。2.危害：地基土承载力下降、土方工程难以继续开挖、基坑边坡塌方、临近建筑开裂、下沉、倾斜、倒塌。3.产生原因：水在土中渗流WW21ILhhG－D方法：强制式降水动水压力（渗透水力坡度）：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。4.防治：治沙先治水：（1）平衡动水压力（2）改变动水压力方向具体措施：①枯水期施工；②强挖并抛大块石。③设止水帷幕；（连续板桩、深层搅拌桩、地下连续墙、地下密排灌注桩等）④冻结法；⑤人工降低地下水位2.2.2地下水控制方法：集水明排、井点降水、截水、回灌。地下水控制方法适用条件方法名称土类渗透系数(m/d)降水深(m)水文地质特征集水明排填土、粉土、粘性土、砂土720.05上层滞水或水量不大的潜水井点降水真空井点0.1-20.0单级6多级20喷射井点0.1-20.020管井粉土、砂土、碎石土、可溶岩、破碎带1.0-200.05含水丰富的潜水、承压水、隙水截水粘性土、粉土、砂土、碎石土、岩溶岩不限不限回灌填土、粉土、砂土、碎石土0.1-200不限2.2.2.1井点降水法——土方工程辅助施工措施和地基加固方法1.开始抽水时间：基坑开挖前一周，将地下水位降到坑底设计标高以下。2.停止抽水时间：①基坑土方回填完成；②地下结构有足够的抗浮能力为止。3.一般抽水3--5天后水位降落漏斗基本趋于稳定4.基坑降水的作用：①基坑土保持干燥，改善施工条件；②防治流砂发生；③提高土体强度和密实度。类型：各种井点适用范围井点类别土的渗透系数（m/d）降低水位深度m单层轻型井点0.1-503-6多层轻型井点0.1-506-12喷射井点0.1-28-20电渗井点＜0.1根据选用井点确定管井井点20-200根据水泵能力确定深井井点10-250＞15一、轻型井点1.轻型井点构造构造组成：管路系统+抽水设备。管路系统：井点管(井管、滤管)、弯联管、总管。抽水设备：离心泵、潜水泵、真空泵总管弯联管井点管轻型井点降水喷射混凝土坡面保护真空泵轻型井点法降低地下水位全貌图1－井管；2－滤管；3－总管；4－弯联管；5－水泵房6－原有地下水位线；7－降低后地下水位线单排井点布置简图(a)平面布置；(b)高程布置1一总管；2－点管；3一抽水设备2.轻型井点布置（1)平面布置形式①单排线状:基坑宽度≤6m，降水深度≤5m，布置在地下水上游一侧，且两端延伸长度≥基坑宽度②双排井点:基坑宽度＞6m，或土质不良时环形井点布置简图(a)平面布置；(b)高程布置1一总管；2一井点管；3一抽水设备③U形布置：不封闭一边设在地下水下游方向④环形井点：基坑面积较大时井点管距基坑壁≥0.7--1.0m井点管间距：一般0.8--1.6m，靠近河流及总管四角部位适当加密二级轻型井点1－第一层井点管；2－第二层井点管（2）高程布置井管埋置深度HA，(图1-27b)：HA≥H1十h十iL(m)(1-22)H1——总管平台面至基坑底面的距离(m)；h——基坑中心线底面至降低后地下水位线距离，一般取0.5～1.0m；i——水力坡度，根据实测：环形井点为1／10，单排线状井点为1／4；L——井点管至基坑中心水平距离，m二级轻型井点1－第一层井点管；2－第二层井点管注：井点管露出地面0.2--0.3m；滤管必须埋在含水层中。水泵轴心标高应≤总管标高；总管平台标高应接近原有地下水位线；一层轻型井点达不到降水深度要求时：（1）采用其他降水方法：①喷射井点，②配合使用电渗井点辅助降水（2）采用二层轻型井点。3．轻型井点计算（自学）（1)井型判定水井的分类（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（2）涌水量计算(环形布置)①无压完整涌水量环形井点涌水量计算简图(a)无压完整井；(b)无压非完整井(m3／d)0lgxlgRS)S(2HK366.1Q－－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②无压非完整井涌水量(m3／d)00lgxlgRS)S(2HK366.1Q－－有效深度H0值S’／(S’＋l)0.20.30.50.8H01.3(S′＋l)1.5(S′＋l)1.7(S′＋l)1.85(S′＋l)注：表中S’为井管内水位降低深度；l为滤管长度。③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式中M——承压含水层厚度(m)；K、R、x0、S——与公式(1-22)相同。(m3／d)0lgxlgRMSK73.2Q－＝（3)确定井点管数量与井距①单井最大出水量单井最大出水量q主要取决于土的渗透系数、滤管构造与尺寸，按下式确定：式中d——滤管直径(m)；l——滤管长度(m)；K——渗透系数(m／d)。3Kld65q(m3／d)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。③最大井距式中L——总管长度(m)；(根)qQ1.1nmin(m)minmaxnLD＝确定井点管间距时，还应注意以下几点：(a)井距≥15倍管径。(b)在渗透系数小的土中井距宜小些，否则水位降落时间过长。(c)靠近河流处，井点宜适当加密。(d)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。4．轻型井点施工（1）施工工艺：放线定位→挖井点沟槽→安装总管→冲孔→埋设井点管→灌填砂滤料→弯联管连接→安装抽水设备→试抽水→测量观测井中的地下水位变化井点管的埋设(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（a）（b）（2）井点管的埋设：水冲法：套管式冲枪水冲法、振动水冲法冲孔深度≥滤管底部0.5m；井孔冲好后，立即拔冲管埋井点管，紧接着填灌砂滤层，防止塌孔。砂滤层采用干净粗砂，填至滤管顶上1--1.5m，上部用粘土封口，防止漏气和地表水下渗；井点管埋设完毕后需进行试抽，如果井点淤塞严重：①用高压水反冲洗井点管；②拔出井点管重新埋设（3）轻型井点的使用：使用时，应连续不断抽水，正常出水规律为“先大后小、先混后清”二、管井井点适用范围：K=20～200m／d、地下水量大的土层。设备：滤水井管、吸水管、抽水设备。降低水位：一般情况下，井内水位可降低6-10米，两井中间可降3-5米。管井井点(a)钢管管井；(b)混凝土管管井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（a）（b）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20～200m/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、深井井点降水深度＞15m时，在管井中使用深井泵抽水。这种井点称为深井井点（或深管井井点）。深井井点一般可降低水位30～40m，有的甚至可达百米以上。常用的深井泵：1.深井潜水泵2.地面深井泵四、喷射井点设备简单，排水深度大（8-20m），比多层轻型井点降水设备少，土方开挖量少，施工快，费用低适合于基坑开降水深度＞6m、渗透系数0.1-20.0m/d填土、粉土、黏性土、砂土中，采用多级轻型井点降水不经济。单排布置：基坑宽度≤10米双排布置：基坑宽度＞10米环形布置：面积较大五、电渗井点阴极：井点管（轻型或喷射井点管），沿基坑外围布置阳极：钢管（Φ50~75mm）或钢筋（≥Φ25mm），井点管内侧饱和粘土（淤泥、淤泥质土，负电），透水性差，持水性强，单独采用轻型井点或喷射井点降水效果差，可增加电渗井点配合降水。2.2.2.2降水对周围地面的影响及预防措施降低地下水位时，由于土颗粒流失或土体压缩固结，易引起周围地面沉降。周围的建筑物倾斜、下沉、道路开裂或管线断裂。1.设置地下水位观测孔，观测地下水位变化2.监测临近建筑、管线的位移一．回灌井点法在抽水井点与临近建筑物或构筑物之间设置回灌井点，位置设在抽水井点设置线外4~5米处。（a）（b）图1－38回灌井点布置示意图（a）降水与回灌井点；（b）加阻水支护结构的回灌井点1－原有建筑物；2－开挖基坑；3－降水井点；4－回灌井点；5－原有地下水位线；6－降灌井点间水位线；7－降水后的水位线；8－不回灌时的水位线；9－基坑底二．设置止水帷幕法1.在江、河、湖等储水体与井点之间设置止水帷幕，防止抽水造成与储水体穿通，引起涌水或流砂；2.在建筑物和地下管线密集区与井点间设置止水帷幕，防止破坏三．减缓降水速度法谢谢！