地下水控制方案課件

1、地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案1.2 地下水的作用從不同研究角度、不同學科領(lǐng)域研究地下水的作用或功能，可極大地豐富水文地質(zhì)學的內(nèi)涵和外延，從而形成另一些新的交叉學科。例如，從資源角度研究地下水，形成了供水水文地質(zhì)學，礦泉水水文地質(zhì)學和鹵水水文地質(zhì)學等；從作為一種地殼深部信息載體角度研究地下水，形成了熱水水文地質(zhì)學和地震水文地質(zhì)學。而從作為一種地質(zhì)營力角度研究地下水，則可發(fā)現(xiàn)其作用有正負兩方面。正的作用如地下水成礦，負作用則主要是地

2、下水作為一種可誘發(fā)多種地質(zhì)災害的直接或間接營力，能在自然條件下或在人類工程活動中引起一系列直接制約工程設(shè)計、施工和運營以及嚴重影響人類生存環(huán)境的工程和環(huán)境地質(zhì)問題。 1.2 地下水的作用從不同研究角度、不同學科領(lǐng)域研究地下水的地下水對工程建筑的危害作用地下水對巖土體及結(jié)構(gòu)物的力學作用（1）滲透穩(wěn)定性 流土（流砂） 管涌（2）水壓力作用 基坑突涌 浮托力或揚壓力 動水壓力地下水的物理化學作用（1）地下水的腐蝕性（2）地基凍脹（3）地下水對巖土體性能的劣化地下水對工程建筑的危害作用地下水對巖土體及結(jié)構(gòu)物的力學作用地下水的賦存、變化對工程影響具體表現(xiàn)在以下幾個方面：(1)當?shù)叵滤疂撍簧仙咏乇頃r

3、，由于毛細作用而引起沼澤化，或由于強烈蒸發(fā)濃縮作用而引起的鹽漬化，增強了巖土及地下水對建筑材料的腐蝕性。 (2)在河谷階地、斜坡及岸邊地帶，地下潛水上升時，巖土體浸潤范圍增大，浸濕程度加劇，巖土被水飽和、轉(zhuǎn)化、降低了抗剪強度，導致巖土體不均勻沉降；同時增大了動水壓力，可能產(chǎn)生潛蝕作用及流沙、管涌現(xiàn)象，破壞了巖土體的結(jié)構(gòu)和強度。以上這些原因，促使巖土體產(chǎn)生變形、崩塌，滑移等，都將對工程產(chǎn)生不利影響。 (3)在粉、細砂及粉土為主的場地，地下潛水位上升，地震時可能產(chǎn)生砂土液化現(xiàn)象。在基礎(chǔ)開挖過程中可能產(chǎn)生流沙、管涌、底鼓、側(cè)壁變形、坍塌等不良現(xiàn)象，這些不僅降低了地基土的力學強度，而且往往給施工帶來很

4、大困難。地下水的賦存、變化對工程影響具體表現(xiàn)在以下幾個方面：(4)地下水通過裂隙，斷層破碎帶，溶洞等通道流人洞體內(nèi)，造成洞室淹沒。地下水位的上升，對上覆荷重較小的地下廣場等，還可能使基礎(chǔ)上浮，使建筑物失穩(wěn)。(5)對于膨脹性巖土地區(qū)，當?shù)叵滤患竟?jié)性升、降變化或土體中水分的增減變化，可促使膨脹巖土產(chǎn)生不均勻脹縮變形。(6)在寒冷地區(qū)，地下潛水位升高，地基土中含水量也增多。使地基土產(chǎn)生凍結(jié)，地面隆起。凍結(jié)狀態(tài)的巖土體在溫度升高巖土解凍后，其抗剪和抗壓強度大大降低。以上這些均易導致建筑物開裂失穩(wěn)。(7)若地下水位在壓縮層范圍內(nèi)下降時，巖土的自重應(yīng)力增加，可能引起地基基礎(chǔ)的附加沉降。如果土質(zhì)不均或地下

5、水位突然下降，也可能使建筑物發(fā)生變形、破壞。(8)在基坑支護工程中，地下水位控制設(shè)計和支護結(jié)構(gòu)的側(cè)向壓力更與地下水密切相關(guān)。(9)地下水位的下降往往會引起地表塌陷，地面沉降及地裂縫的復活，造成建筑物的嚴重損壞。(4)地下水通過裂隙，斷層破碎帶，溶洞等通道流人洞體內(nèi)，造成地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案地下水控制方案運動規(guī)律 地下水運動有層流和紊流兩種形式。 通常地下水在巖土體中孔隙或微小裂隙中連續(xù)滲透時屬層流運動；而在喀斯特化的空隙內(nèi)流動，會產(chǎn)生紊流，其流線有互相交錯的現(xiàn)象。 地下水的滲流一般符合達西定律。 V=kJ式中 J水力坡（梯）度；k滲透系數(shù)(cm

6、s)，k值的大小反映了介質(zhì)透水性的強弱,V滲透速度。 實踐表明：在砂土中水的流動符合于達西定律；而在粘性土中只有當水頭梯度超過所謂的起始梯度后才開始滲流。 運動規(guī)律2. 地下水控制概論在天然斜坡、壩和堤防，建筑物地基深開挖、切方邊坡、露天礦坑，隧道和豎井、埋入式結(jié)構(gòu)物、路面，以及山邊填土等穩(wěn)定性方面，地下水滲流控制是必須加以考慮的工程問題。 工程勘察必須考慮在施工期間和竣工后兩種條件下的地下水控制問題，因為作為自然因素或建筑活動影響的結(jié)果，可能使竣工后的條件與施工中遇到的條件大不相同。 施工期間，在下列情況下往往進行地下水滲流控制；要求提供干燥的開挖環(huán)境，從而使施工有效地進行；在開挖中，減少作

7、用在板樁和支撐上的側(cè)向荷載；穩(wěn)定坑底，從而防止流土、管涌和隆起；改善地基的承載能力；增加挖方邊坡和山邊填土的穩(wěn)定性；在路面工程中，切斷毛細水上升通道，從而防止抽吸現(xiàn)象和凍脹發(fā)生；降低在隧洞施工中使用的氣體壓力等?？⒐ず蟮目刂仆鶠檫_以下目的：要求降低或消除作用在底板上的揚壓力，從而由于減小地下室、埋入式結(jié)構(gòu)、渠道襯砌、溢洪道、干船塢等的底板厚度而節(jié)約投資；提供干燥的地下室環(huán)境；減小作用于擋土結(jié)構(gòu)物上的側(cè)向壓力；控制所有大壩的滲流；控制路面、山邊填土和切方邊坡下的滲流和孔隙水壓力；防止地表水或地下水受污染物的污染等。2. 地下水控制概論在天然斜坡、壩和堤防，建筑物地基深開挖、地下水滲流控制方法可

8、分成三種主要類型： (1)截水墻和防滲層：包括防滲鋪蓋和防滲襯砌等，如果施工或設(shè)置得當，它們有可能封閉住水流。 (2)降水系統(tǒng)：用于降低水位和減小孔隙水壓力，或在某些情況下僅用于減小孔隙水壓力。包括明溝和各種井點。 (3)排水：用于控制水流，降低水位，減少孔隙水壓力和滲透力。 除此之外，以下兩種方法也是常用的： (1)反濾層：在滲透性顯著不同的兩種材料間設(shè)置的反濾層，用于控制流速，從而防止細粒遷移、排水設(shè)施阻塞和管涌。 (2)地表處理：制止或防止斜坡上水的滲入。地下水滲流控制方法可分成三種主要類型：地下工程中的 地下水控制在地下工程施工過程中，常因流砂、坑壁坍塌而引起工程事故，造成周圍地下管線

9、和建筑物不同程度的損壞；有時坑底下會遇到承壓含水層，若不減壓，就會導致基底破壞，同時伴隨著隆脹流砂和坑底土的流失現(xiàn)象。采用降水或排水技術(shù)可以防范這類工程事故的發(fā)生。因此，控制地下水水位已成為目前市政工程開挖施工的一項重要的配套措施。工程降水技術(shù)中，井點降水技術(shù)已有百余年的發(fā)展史。人們在地下工程活動中，最早是開挖一些簡單的集水坑道，繼而出現(xiàn)了濾水井，采用水泵把井內(nèi)的水抽出；后因工程實踐發(fā)展的需要，出現(xiàn)了真空泵井點，即輕型井點；到了20世紀30年代又出現(xiàn)了電滲井點。再后來，由于降水深度的不斷增加，又先后出現(xiàn)了多級井點和噴射井點、深井井點。 地下工程中的 地下水控制在地下工程施工過程中，常因流砂、坑

10、壁飽和土體是由液態(tài)水和固態(tài)土體顆粒二部分組成。由于土體顆粒和水分子之間存在靜電引力作用，土層中的水呈結(jié)合水和自由水兩種存在形式。結(jié)合水是在分子引力作用下被吸附在土粒表面，這種引力可高達幾千至上萬個大氣壓，這類水無法在重力作用下自由運動，其中的強結(jié)合水通常只有在加熱成蒸汽時才能和土粒分開。自由水包括重力水和毛細水，重力水可以在自身重力作用下自由運動，井點降水一般是降低土體中重力水形成的水面高程。飽和土體是由液態(tài)水和固態(tài)土體顆粒二部分組成。由于土體顆粒和水地下水控制的設(shè)計和施工應(yīng)滿足支護結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，應(yīng)根據(jù)場地及周邊工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件和環(huán)境條件并結(jié)合基礎(chǔ)支護和基礎(chǔ)施工方案結(jié)合分析、確定。

11、地下水控制方法可分為集水明排、降水、截水和回灌等形式單獨或組合使用，可按下表選用。地下水控制的設(shè)計和施工應(yīng)滿足支護結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，應(yīng)根據(jù)場地及周人工降低地下水位常用井點降水的方法。井點降水法是在基坑的內(nèi)部或其周圍埋設(shè)深于坑底標高的井點或管井，以總管連接所有井點或管井進行集中抽水(或每個井管單獨抽水)，達到降低地下水位的目的。目前常用的降水井點一般有：輕型井點（真空井點、電滲井點）、噴射井點、管井井點（深井井點）等。工程實踐中，可按施工位置上的土體的滲透系數(shù)、待降水位深度、設(shè)備條件以及工程特點選用。 人工降低地下水位常用井點降水的方法。井點降水法是在基坑的內(nèi)部3.1 輕型井點 輕型井點系統(tǒng)由井點管

12、、連接管、集水總管及抽水設(shè)備等組成。一般認為，輕型井點法適用于滲透系數(shù)為0.120m/d的土層，對土層中含有大量的細砂和粉砂層特別有效。具有可以防止流砂現(xiàn)象和增加土坡穩(wěn)定，且便于施工的特點。 3.1 輕型井點 輕型井點系統(tǒng)由井點管、連接管、集水總管及抽降水深度6m，須采用多級井點。在粉土中，由于毛細力作用，孔隙水單靠重力不易排出，需要采用真空井點方式。即在濾管上下適當范圍填充粘土，并在濾料段之上至孔口用粘土球密封，造成良好的真空度，利于排水。在滲透系數(shù)極小的粘土和粉土中，采用電滲法達到排水降低水位的目的。降水深度6m，須采用多級井點。3.2 噴射井點 當基坑開挖較深，降水深度要求大于6m，而且

13、場地狹窄，不允許布置多級輕型井點時，宜采用噴射井點降水。其一層降水深度可達1020m。適用于滲透系數(shù)為120md的砂性土層。 3.2 噴射井點 當基坑開挖較深，降水深度要求大于6m，而且3.3 管井井點 實際使用中，管井井點降水系統(tǒng)由井管和抽水設(shè)備組成。井管由井壁管和過濾器兩部分組成 。管井井點適用于輕型井點不易解決的含水層水量大、降水深的場合，當土粒較粗、滲透系數(shù)很大，而透水層厚度也大時，一般用井點系統(tǒng)或噴射井點不能奏效，此時采用深井點較為適宜。其優(yōu)點是降水的深度大、范圍也大，因此可布置在基坑施工范圍以外，使其排水時的降落曲線達到基坑之下。深井點可單用，亦可和井點系統(tǒng)合用。 3.3 管井井點

14、 實際使用中，管井井點降水系統(tǒng)由井管和抽水設(shè)抽水設(shè)備為根據(jù)不同降水深度要求所選用的水泵。當水位降深要求在7m以內(nèi)時，可用離心式水泵；若降深大于7m，可采用不同揚程和流量的深井潛水泵或深井泵。 抽水設(shè)備為根據(jù)不同降水深度要求所選用的水泵。(2)計算基坑涌水量 大井法 面狀基坑-這一部分內(nèi)容可參考建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程附錄F。 F一0.1條 均質(zhì)含水層潛水完整井基坑涌水量可按下列規(guī)定計算。(2)計算基坑涌水量（a）當基坑遠離邊界時（a）當基坑遠離邊界時(c)當基坑位于兩個地表水體之間或位于補給區(qū)與排泄區(qū)之間(c)當基坑位于兩個地表水體之間或位于補給區(qū)與排泄區(qū)之間(d)當基坑靠近隔水邊界隔水邊界(d)

15、當基坑靠近隔水邊界隔水邊界F一0.2條 均質(zhì)含水層潛水非完整井基坑涌水量可按下列規(guī)定計算(a)基坑遠離邊界時F一0.2條 均質(zhì)含水層潛水非完整井基坑涌水量可按下列規(guī)定 (b)近河基坑降水，含水層厚度不大時式中 M由含水層底板到過濾器有效工作部分中點的長度。 (b)近河基坑降水，含水層厚度不大時式中 M由含(c)近河基坑降水，含水層厚度很大時(c)近河基坑降水，含水層厚度很大時 F0.3條 均質(zhì)含水層承壓水完整井涌水量 (a)當基坑遠離邊界時，涌水量可按下式計算式中 M承壓含水層厚度。 F0.3條 均質(zhì)含水層承壓水完整井涌水量 (a)(b)當基坑位于河岸邊時(b)當基坑位于河岸邊時 (c)當基坑

16、位于兩個地表水體之間或位于補給區(qū)與排泄區(qū)之間時 (c)當基坑位于兩個地表水體之間或位于補給區(qū)與排泄區(qū)之F0.4條 均質(zhì)含水層承壓水非完整井基坑涌量F0.4條 均質(zhì)含水層承壓水非完整井基坑涌量F0.5條 均質(zhì)含水層承壓一潛水非完整井F0.5條 均質(zhì)含水層承壓一潛水非完整井(a)矩形基坑等效半徑式中 a、b分別為基坑的長、短邊。(b)不規(guī)則塊狀基坑等效半徑 圓形基坑可直接采用建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程附錄F相關(guān)公式計算。非圓形基坑等效半徑按下述公式計算：(a)矩形基坑等效半徑式中 a、b分別為基坑的長、短邊 以上部分介紹是建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程附錄F的內(nèi)容，在降水工程中常用大井法計算基坑涌水量。 以上部分

17、介紹是建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程附錄F的內(nèi)容，在降水地下水控制方案地下水控制方案水文地質(zhì)比擬法。如果進行了水文地質(zhì)初步勘察和單孔或多孔的抽水試驗，在相似和相同的水文地質(zhì)條件下，可用水文地質(zhì)比擬法進行基坑涌水量計算。其余水文地質(zhì)計算方法，可參考水文地質(zhì)手冊。經(jīng)驗公式。水文地質(zhì)比擬法。如果進行了水文地質(zhì)初步勘察和單孔或多孔的抽 管井的出水量q(m3d)可按下列經(jīng)驗公式確定： 式中 rs過濾器半徑(m)； l過濾器進水部分長度(m)； k含水層滲透系數(shù)(md)。 管井的出水量q(m3d)可按下列經(jīng)驗公式確定： 確定井點數(shù)與井點間距還需通過實際排列最后確定，這也是試算的過程。 經(jīng)復核計算，在滿足基坑地下水位

18、降低值（基坑底板下不低于0.5m）的要求下綜合確定井點總數(shù)及其排列，包括必要時，基坑內(nèi)設(shè)置抽水井，另外還要考慮在需要觀測和監(jiān)測的位置布置適量的觀測井。 (5)確定井點數(shù)與井點間距 確定井點數(shù)與井點間距還需通過實際排列最后確定，這也是試算 (6)檢驗水位降低。檢驗降水水位，主要是檢驗基坑抽水影響最小處的水位降深和基坑中心水位降深。 (6)檢驗水位降低。檢驗降水水位，主要是檢驗基坑抽水影 (7)降水井的最終布置（井數(shù)、井深、井距） 應(yīng)根據(jù)降水場地的位置預測計算與降水方案優(yōu)化確定。 在檢驗水位降低的同時，也要考慮可能出現(xiàn)的沉降、流土(流砂)、管涌(潛蝕)、邊坡不穩(wěn)等工程環(huán)境影響進行預測計算。 (7)

19、降水井的最終布置（井數(shù)、井深、井距） (8)單井結(jié)構(gòu)設(shè)計 管井 (8)單井結(jié)構(gòu)設(shè)計真空井點：一般是固定配置，管徑為50mm，有8m管長和10m管長，底部為2m長的濾水管?？讖綖?00mm左右。地面下1.52.0m用粘土封孔，其下填入適宜的礫料。噴射井點：井結(jié)構(gòu)設(shè)計可仿照真空井點。井結(jié)構(gòu)參照“噴射點井出水量表”的管徑和噴射器，按供水井成井工藝設(shè)計。真空井點：一般是固定配置，管徑為50mm，有8m管長和105、地下水控制的其它措施5.1 集水明排基坑開挖時，對于地表水匯流，邊坡地下水滲流，可采用集水明排的方法，基坑排水溝和集水井可按下列規(guī)定布置：(1)排水溝和集水井宜布置在擬建建筑基礎(chǔ)邊凈距0.4

20、m以外，排水溝邊緣離開邊坡坡腳不應(yīng)小于0.3m；在基坑四角或每隔3040m應(yīng)設(shè)一個集水井；(2)排水溝底面應(yīng)比挖土面低0.30.4m，集水井底面應(yīng)比溝底面低0.5m以上。 5、地下水控制的其它措施5.1 集水明排溝、井截面根據(jù)排水量確定，排水量V應(yīng)滿足下列要求： V1.5Q 式中：Q基坑總涌水量，可按前述相應(yīng)條件下的基坑涌水量公式計算。抽水設(shè)備可根據(jù)排水量大小及基坑深度確定。當基坑側(cè)壁出現(xiàn)分層滲水時，可按不同高程設(shè)置導水管、導水溝等構(gòu)成明排系統(tǒng)；當基坑側(cè)壁滲水量較大或不能分層明排時，宜采用導水降水方法?；用髋派袘?yīng)重視環(huán)境排水，當?shù)乇硭畬觽?cè)壁產(chǎn)生沖刷時，宜在基坑外采取截水、封堵、導流等措施。溝、井截面根據(jù)排水量確定，排水量V應(yīng)滿足下列要求：5.2 截水在存在地下水情況下，如基坑開挖不允許造成基坑外地下水位下降時，應(yīng)采用基坑截水方法，其主要要求是：(1)截水帷幕的厚度應(yīng)滿足基坑防滲要求，截水帷幕的滲透系數(shù)宜小于1.Ol0-6 cms。落底式豎向截水帷幕應(yīng)插入下臥不透水層，其插入深度可按下式計算： l=0.2hw-0.5b式中: l帷幕插入不透水層的深度； hw作用水頭； b帷幕厚度。5.2 截水在存在地下水情況