第二章施工排水

1、第一節(jié) 概 述一、地下水的影響一、地下水的影響 地下水：自由水、結(jié)合水、水汽 潛水：第一個(gè)穩(wěn)定隔水層頂板以上地面以下 承壓水：兩個(gè)穩(wěn)定隔水層頂板之間 開挖基坑或溝槽時(shí)的地下水：A影響正常施工；B造成地基承裁力降低；C 邊坡坍塌事故。二、施工排水的任務(wù)二、施工排水的任務(wù) 排出土層中的自由水重點(diǎn)是潛水 排出地面的地表水施工用水、生活用水 排出地面的雨水、雪水三、施工排水的方法三、施工排水的方法 地表水：筑堤截水，設(shè)溝引水 地下水：明溝排水（坑內(nèi)）、降低地下水位法第一節(jié)第一節(jié) 明溝排水法明溝排水法 一、排水溝、集水井、水泵的布置一、排水溝、集水井、水泵的布置 排水溝及集水井一般應(yīng)設(shè)置在基礎(chǔ)范圍以外，

2、排水溝及集水井一般應(yīng)設(shè)置在基礎(chǔ)范圍以外，地下水流的上游地下水流的上游，基坑面積較大時(shí)，可在基礎(chǔ)范圍內(nèi)設(shè)置盲溝。1. 排水溝的位置：先中間，后側(cè)邊；先中間，后側(cè)邊；排水溝的尺寸：一般底寬及溝深不小于一般底寬及溝深不小于0.3m縱縱向坡度不小于向坡度不小于0.1%，坡向集水井，坡向集水井2.集水井位置：井底距槽底井底距槽底1-2米，間隔米，間隔30-40米米集水井尺寸：直徑或?qū)挾葹橹睆交驅(qū)挾葹?.7-0.8米米3. 水泵的選用 選擇水泵的主要參數(shù)是：流量、揚(yáng)程。 流量：為管溝、基坑滲水量的1.52.0倍。 水泵的揚(yáng)程=高差+摩阻損失（實(shí)際揚(yáng)程的15%30%估算）綜合反映土體滲透能力的指標(biāo)，又稱水力

3、傳導(dǎo)系數(shù)。綜合反映土體滲透能力的指標(biāo)，又稱水力傳導(dǎo)系數(shù)。在數(shù)值上等于水力坡度為在數(shù)值上等于水力坡度為 1時(shí)，通過單位面積的滲流時(shí)，通過單位面積的滲流量。滲透系數(shù)愈大，透水性越強(qiáng)，反之越弱量。滲透系數(shù)愈大，透水性越強(qiáng)，反之越弱。 1.2 涌水量計(jì)算1.管溝、基坑處于一般地段或干河床時(shí) Q總滲水量，m3/晝夜； K土壤滲透系數(shù)，m晝夜，見表2-1 H穩(wěn)定水位至基坑底深度，m； R滲水影響半徑，m； R0溝、坑計(jì)算半徑，m。排水溝、集水井?dāng)嗝娉叽绾退昧髁窟x擇的依據(jù)002lg)lg(36.1rrRKHQ計(jì)算半徑R0的確定 對(duì)矩形基坑： 不規(guī)則基坑： L、 B基坑的平均長度和平均寬度，m； F不規(guī)則基

4、坑的平均面積，m。2.管溝、基坑靠近河邊時(shí)（ ）式中D管溝基坑離河岸距離，m；04LBR0/RF2/ )(0RRLD)2lg(36.102rDKHQ 明溝排水法的適用范圍開挖基礎(chǔ)不深或水量不大的溝槽或基坑開挖基礎(chǔ)不深或水量不大的溝槽或基坑適用于適用于粗粒土層粗粒土層、滲水量小的粘性土滲水量小的粘性土；當(dāng)土為細(xì)砂和粉砂時(shí)，地下水滲出會(huì)帶走細(xì)粒，當(dāng)土為細(xì)砂和粉砂時(shí)，地下水滲出會(huì)帶走細(xì)粒，發(fā)生流砂現(xiàn)象，導(dǎo)致邊坡坍塌、坑底隆起、施發(fā)生流砂現(xiàn)象，導(dǎo)致邊坡坍塌、坑底隆起、施工困難，此時(shí)采用井點(diǎn)降水法。工困難，此時(shí)采用井點(diǎn)降水法。第二節(jié)第二節(jié) 人工降低地下水位人工降低地下水位 井點(diǎn)降水按降深不同、抽吸原理和

5、抽吸設(shè)備的不同，可分為輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、管井井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)和深井泵井點(diǎn)降水等多種，其適用范圍見表2-3。 一、輕型井點(diǎn)法一、輕型井點(diǎn)法 。（一）輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的組成（一）輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的組成 管路系統(tǒng)：井點(diǎn)管（包含濾管）、彎管、總管和閥門等 抽水設(shè)備及其它附屬設(shè)備：真空泵、離心水泵、氣水分離器等。1井點(diǎn)管；2彎聯(lián)管；3總管；4過濾器；5氣水分離器；6真空表；7離心泵；8真空泵 1.濾水管 位置：井點(diǎn)管下端，埋入含水層埋入含水層 規(guī)格：3855mm，L=1-2m 材質(zhì)：無縫鋼管 結(jié)構(gòu)：粗鋼絲保護(hù)網(wǎng)、濾水網(wǎng)（內(nèi)外兩層）、螺旋形細(xì)鋼絲、鋼管（512mm孔眼）2.井點(diǎn)管 位置：下端與濾水管用管箍連接,上

6、端與總管通 規(guī)格：直徑與濾水管相同，長度視埋深而定 材質(zhì)：無縫鋼管避免濾孔淤塞3.彎聯(lián)管 位置：連接總管和井點(diǎn)管 規(guī)格：3855mm 材質(zhì)：加固橡膠管、鋼管彎頭4.總管 位置：與抽水設(shè)備相連 規(guī)格：100150mm，L=4-6m 材質(zhì)：鋼管 結(jié)構(gòu)：管壁上短管5.抽水設(shè)備 真空式抽水設(shè)備：抽水深度5.5-6.5m，真空泵、離心水泵、氣水分離器等 射流式抽水設(shè)備：抽水深度射流式抽水設(shè)備：抽水深度9-11m 自引式抽水設(shè)備：抽水深度2-4m（二）（二） 輕型井點(diǎn)設(shè)計(jì)輕型井點(diǎn)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)步驟：確定平面布置方案確定平面布置方案確定高程布確定高程布置方案置方案井點(diǎn)系統(tǒng)涌水量計(jì)算（井點(diǎn)系統(tǒng)涌水量計(jì)算（Q)井井

7、點(diǎn)管數(shù)量計(jì)算點(diǎn)管數(shù)量計(jì)算(n)井距計(jì)算井距計(jì)算(D)井距和井距和井點(diǎn)管數(shù)量的調(diào)整井點(diǎn)管數(shù)量的調(diào)整(D、n)抽水設(shè)備的選擇抽水設(shè)備的選擇1.確定平面布置方案確定平面布置方案1）系統(tǒng)形式選擇 a.單排：?jiǎn)闻牛涸跍喜凵嫌我粋?cè)布置，每側(cè)超出溝槽B 用于溝槽寬度B6m，降水深度5m。 b.雙排：雙排：在溝槽兩側(cè)布置，每側(cè)超出溝槽B。 用于溝槽寬度B6m，或土質(zhì)不良，以便快速將水抽 c.環(huán)形布置：環(huán)形布置：在溝槽四周布置，可以封閉，也可以在基坑下游側(cè)留一段不封閉下游側(cè)留一段不封閉。用于基坑面積較大時(shí)。2）井點(diǎn)的布置 井點(diǎn)管要靠近溝坑，但是距溝坑壁不小于1.0m，防止局部漏氣，影響抽吸效果。 井點(diǎn)管間距一般

8、采用0.81.6m，應(yīng)根據(jù)土質(zhì)，設(shè)備條件或通過計(jì)算確定?？拷拷恿魈幘c(diǎn)應(yīng)適當(dāng)加密。河流處井點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)加密。3）總管的布置 比井點(diǎn)管更靠外一些（1.5米），并沿水流方向以2.55的坡度上仰，多個(gè)抽水設(shè)備將總管分段4）抽水設(shè)備布置 抽水設(shè)備應(yīng)布置在地下水流的上游，并設(shè)在總管中部，以發(fā)揮其最大效能。一套抽水設(shè)備所能帶動(dòng)的總長度大約在100m左右5）觀察井的布置 為了觀察水位降落情況，應(yīng)在降水范圍內(nèi)設(shè)置若干個(gè)觀測(cè)井， 觀測(cè)井的位置：降低水位不利點(diǎn)降低水位不利點(diǎn)，一般在基礎(chǔ)中心、總管末端、局部挖深處等控制點(diǎn) 觀測(cè)井由井點(diǎn)管做成 ，只是不與總管相接。2、確定高程布置方案 總管的布置標(biāo)高應(yīng)盡量接近原有地下

9、水位線。 井點(diǎn)管埋設(shè)深度必須將濾管埋入儲(chǔ)水層內(nèi)，可按下式計(jì)算：為達(dá)到此目的，同時(shí)不影響地面交通，通常將總管設(shè)置于地面下0.5米處 H井點(diǎn)管設(shè)置深度，m； H1從井點(diǎn)管埋設(shè)面埋設(shè)面至管溝底面的距離，m； h降水后地下水位至管溝底面的安全距離，0.51.0m i水力坡度，經(jīng)驗(yàn)值，單排井點(diǎn)i1/4或1/5，雙排或環(huán)形井點(diǎn)i1/101/15； L井點(diǎn)管中心至管溝（或基坑）控制水位點(diǎn)（線）的水平距離， l濾水管長度liLhHH1LhH1700-10002001: iH圖 井點(diǎn)管中心至管溝控制水位點(diǎn)的水平距離實(shí)際工程中，井點(diǎn)管均為定型的，有一定標(biāo)準(zhǔn)長度。通常根據(jù)給定井點(diǎn)管長度驗(yàn)算h，如h0.51，則可滿足

10、。 計(jì)算公式如下： hLj.H 式中：Lj井點(diǎn)管長度 0.2井點(diǎn)管露出地面的長度 輕型井點(diǎn)法的降水深度以不超過6米為宜，如求出的H值大于6米，則應(yīng)降低井點(diǎn)管和抽水設(shè)備的埋置面；或采用二級(jí)或多級(jí)井點(diǎn)系統(tǒng)二層輕型井點(diǎn)降水二層輕型井點(diǎn)降水3.涌水量的計(jì)算涌水量的計(jì)算 涌水量涌水量Q即每晝夜需排出地下水的數(shù)量。即每晝夜需排出地下水的數(shù)量。 水井理論將水井根據(jù)不同情況分為：完全井完全井；非完全井；非完全井；承壓井；承壓井；無壓并無壓并，也稱潛井；水井的分類水井的分類井底到達(dá)含水井底到達(dá)含水層下的不透水層下的不透水層頂面的井為層頂面的井為完整井；否則完整井；否則為非完整井。為非完整井。無壓井：地下無壓井：

11、地下水表面為自由水表面為自由水壓。水壓。承壓井：含水承壓井：含水層處于兩個(gè)不層處于兩個(gè)不透水層之間，透水層之間，地下水表面具地下水表面具有一定水壓。有一定水壓。管道線路工程多為淺地層作業(yè)，一般不出現(xiàn)承壓井情況，多多數(shù)是無壓非完整井。數(shù)是無壓非完整井。 1）無壓完整井點(diǎn)系統(tǒng)涌水量Q 式中：Q- 井點(diǎn)系統(tǒng)的涌水量（m3/d）； K- 土的滲透系數(shù)（m/d）； H- 含水層厚度（m）； s- 降水深度（m）； R- 抽水影響半徑（m）； x0- 環(huán)狀井點(diǎn)系統(tǒng)的假想圓半徑（m）。0lglg)2(366. 1xRssHKQ涌水量計(jì)算中有關(guān)參數(shù)的計(jì)算涌水量計(jì)算中有關(guān)參數(shù)的計(jì)算 A滲透系數(shù)K 采用地質(zhì)報(bào)告提

12、供的數(shù)值或參考表2-6選用 當(dāng)含水層為非均質(zhì)土層時(shí)，當(dāng)含水層為非均質(zhì)土層時(shí)，K值應(yīng)取各層土壤值應(yīng)取各層土壤滲透系數(shù)的加權(quán)平均值滲透系數(shù)的加權(quán)平均值 式中 hi各土層的分層厚度，m； Ki各土層的滲透系數(shù)，m/晝夜。 /i iiKKhhB抽水影響半徑R： 確定方法：直接觀察；經(jīng)驗(yàn)公式；經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 經(jīng)驗(yàn)公式 經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：KHSR 95. 1土的特性 極細(xì)砂 細(xì)砂 中砂 粗砂 極細(xì)礫 小礫 中礫 大礫 粒徑 （mm） 0.050.1 0.10.25 0.250.5 0.51 12 23 35 510 影響半徑 （m） 2550 50100 100200 200400 400500 500600 60

13、01500 15003000 C假想半徑X0的確定 環(huán)圍面積為矩形（L/B5）時(shí)， 值見p73表25 L、B基坑長度及寬度（m），為計(jì)算精確應(yīng)各加2m。 環(huán)圍面積為圓形或近似圓形時(shí)， F-基坑平面面積（m2） 當(dāng)L/B5時(shí)，可劃分成若干計(jì)算單元，長度按（45）B考慮；當(dāng)L1.5R時(shí)，也可取L1.5R為一段進(jìn)行計(jì)算；當(dāng)形狀不規(guī)則時(shí)應(yīng)分塊計(jì)算涌水量，再相加得總涌水量。 )(40mBLax)(0mFx2）無壓非完整井系統(tǒng)涌水量）無壓非完整井系統(tǒng)涌水量 無壓非完整井涌水量計(jì)算較復(fù)雜，為簡(jiǎn)化起見，工程上常直接引用無壓完整井點(diǎn)系統(tǒng)涌水量計(jì)算公式，但要將公式中含水層厚度H換成滲水有效帶深度H0S注意：注意：

14、1、當(dāng)H0值超過H時(shí)，取H0H； 2、計(jì)算R時(shí)，也應(yīng)以H0代入。KHsR095. 1 指地下水位至濾管頂部的距離 ，它是根據(jù)需要的降深而影響涌水量的主要因素。 s溝槽或基坑內(nèi)水位降深; h保險(xiǎn)值(0.51m); Li，i水力梯度 a井點(diǎn)管局部損 失值(取00.5m)D井點(diǎn)管中降水深度s=s+h+Li+a4. 井點(diǎn)管數(shù)量和間距井點(diǎn)管數(shù)量和間距 （1）單根井點(diǎn)管涌水量式中，d濾管直徑（m）；l濾管長度（m）；K滲透系數(shù)（2）確定井點(diǎn)管數(shù)量與間距井點(diǎn)管所需根數(shù)： 式中1.1為考慮井點(diǎn)管堵塞等因素得備用系數(shù)井點(diǎn)管得間距 L1總管長度（m）)(6533dmKdlq)(1 . 1根qQn )(11mnLD

15、5.井距和井點(diǎn)管數(shù)量的調(diào)整井距和井點(diǎn)管數(shù)量的調(diào)整(D、n)1）實(shí)際間距的確定 井距取值必須大于5d（d為濾管周長），以防止各個(gè)井點(diǎn)之間的干擾較大，出水量顯著減少； 井距應(yīng)與總管上的接頭間距相匹配（0.8、1.2、1.6或2.0m） D計(jì)算值2)確定井點(diǎn)數(shù) n= L= L1 1/D+1/D+16.抽水設(shè)備選擇抽水設(shè)備選擇1）真空泵的選用 干式真空泵常用的型號(hào)有W5、W6型，真空度最大可達(dá)1.0105Pa?？偣荛L度小于100m時(shí)可選用W5型，總管長度小于120m時(shí)可選用W6型。 真空泵在抽水系統(tǒng)中所需最低真空度，根據(jù)降水深和水頭損失按下式計(jì)算： kPa水頭損失h和降水深度h,單位：米hhHk102

16、）水泵的選用 （a）輕型井點(diǎn)，一組系統(tǒng)通常只用一臺(tái)水泵，其流量為1.11.2Q 。 （b）水泵吸水揚(yáng)程吸水揚(yáng)程程應(yīng)大于井點(diǎn)管長度。 一般水泵都能滿足排水揚(yáng)程的要求。輕型井點(diǎn)多為配套設(shè)備，可按具體情況選用。3）射流器的選用 射流器常用的型號(hào)有QJD-45、QJD-60、JS-45，根據(jù)基坑（槽）的涌水量及井點(diǎn)管降水深度確定射流器的大小和臺(tái)數(shù)。（三三） 輕型井點(diǎn)施工輕型井點(diǎn)施工 施工順序：測(cè)量測(cè)量定位定位鋪設(shè)總管鋪設(shè)總管沖孔沖孔安裝安裝井點(diǎn)管井點(diǎn)管填濾料、上部粘土密封填濾料、上部粘土密封井點(diǎn)管與總井點(diǎn)管與總管連接管連接安抽水機(jī)安抽水機(jī)抽水抽水在觀測(cè)井中測(cè)量地在觀測(cè)井中測(cè)量地下水位的變化下水位的變化

17、 輕型井點(diǎn)的正常出水規(guī)律是“先大后小，先混后清”。 井點(diǎn)管的埋設(shè)：井點(diǎn)管的埋設(shè)：射水法射水法（井點(diǎn)管水沖下沉井點(diǎn)管水沖下沉）；）；套管法套管法（套筒式?jīng)_孔法套筒式?jīng)_孔法）；）；鉆孔法（鉆孔后再將井點(diǎn)管沉入）鉆孔法（鉆孔后再將井點(diǎn)管沉入）沖孔沖孔 埋管埋管 填砂填砂 封口封口 1.射水法射水法 主要施工機(jī)具：射水式井點(diǎn)管 施工過程：確定井點(diǎn)位置挖坑、泄水溝插入射水式井點(diǎn)管高壓水在下端沖刷土體井點(diǎn)管下沉到設(shè)計(jì)高度取下軟管，與集水總管連接填砂粘土封口 射水壓力：0.40.6MPa2.套筒式?jīng)_孔法套筒式?jīng)_孔法 主要施工機(jī)具：套管水槍 施工過程：確定井點(diǎn)位置挖坑、泄水溝插入套管水槍高壓水射流沖擊和套管沖

18、切作用下套管下沉到設(shè)計(jì)高度孔底填砂礫孔底填砂礫插入井點(diǎn)管插入井點(diǎn)管套管與井點(diǎn)管之間填砂套管與井點(diǎn)管之間填砂拔出套管拔出套管粘土封口 射水壓力：0.80.9MPa3.鉆孔法鉆孔法確定井點(diǎn)位置挖坑、泄水溝插入沖管高壓水在下端沖刷土體下沉到設(shè)計(jì)高度拔出沖管井點(diǎn)管埋入填砂粘土封口射水壓力：0.61.2MPa井點(diǎn)管施工主要注意事項(xiàng)井點(diǎn)管施工主要注意事項(xiàng) 沖孔直徑不小于300mm；深度比過濾管深0.51m，； 井點(diǎn)管與孔壁間用粗砂灌實(shí)； 井點(diǎn)填砂后，須用粘土封口，以防漏氣 井點(diǎn)管埋設(shè)后，即可接通總管和抽水系統(tǒng)，進(jìn)行試抽，檢查降水效果，檢查有無淤塞現(xiàn)象。 井點(diǎn)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)后，整個(gè)施工期不能停止工作。 噴射井點(diǎn)降水噴射井點(diǎn)降水 電滲井點(diǎn)