基坑開挖降水

基坑開挖降水第一頁，共五十九頁，2022年，8月28日第二頁，共五十九頁，2022年，8月28日第三頁，共五十九頁，2022年，8月28日第四頁，共五十九頁，2022年，8月28日第五頁，共五十九頁，2022年，8月28日第六頁，共五十九頁，2022年，8月28日地下含水構(gòu)造的種類滯水層不透水層潛水層不透水層承壓水層不透水層第七頁，共五十九頁，2022年，8月28日二）流砂現(xiàn)象

1．動水壓力――地下水在滲流過程中受到土顆粒的阻力，使水流對土顆粒產(chǎn)生的一種壓力。動水壓力的大小與水力坡度成正比，方向同滲流方向。

GD＝Iγw=(Δh/L)

γw2．流砂原因

Q

F

GD當(dāng)動水壓力大于或等于土的浸水重度（GD≥γ’）時，土粒被水流帶到基坑內(nèi)。主要發(fā)生在細(xì)砂、粉砂、輕亞粘土、淤泥中。第八頁，共五十九頁，2022年，8月28日用抽水機在基坑底明排水粉細(xì)沙隨地下水流入基坑，產(chǎn)生流沙

在基坑開挖和地下結(jié)構(gòu)施工中，必須防止流沙，以免支護失效發(fā)生重大基坑坍塌事故。第九頁，共五十九頁，2022年，8月28日

上海、廣東、江蘇、山東、浙江等地均有多雨季節(jié)，地下水充沛，基坑土方開挖時排水或降水不當(dāng)，均有可能造成支護結(jié)構(gòu)失效坍塌事故?；又ёo結(jié)構(gòu)外側(cè)因泥沙隨水滲流進(jìn)入基坑，造成局部沉陷坍塌事故第十頁，共五十九頁，2022年，8月28日3．流砂的防治減小動水壓力（板樁等增加L）；平衡動水壓力（拋石塊、水下開挖、泥漿護壁）；改變動水壓力的方向（井點降水）。第十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日2～5％排水溝集水井水泵二、集水井法1．概述

――用于土質(zhì)較好、水量不大、基坑可擴大者挖至地下水位時，挖排水溝→設(shè)集水井→抽水→再挖土、溝、井第十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日2、要求：（1）排水溝：沿基坑底四周設(shè)置，底寬≮300mm，溝底低于坑底500mm，坡度1％。（2）集水井：沿基坑底邊角設(shè)置，間距20～40m，直徑0.6~0.8m，井底低于坑底1~2m。長期用，有護壁和碎石壓底。（3）水泵：離心泵、潛水泵、污水泵……第十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日（一）普通明溝排水法（二）分層明溝排水法第十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日離心泵工作簡圖第十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日三、井點降水法（一）特點效果明顯，使土壁穩(wěn)定、避免流砂、防止隆起、方便施工；可能引起周圍地面和建筑物沉降。（二）井點類型及適用范圍井點類型滲透系數(shù)降水深度最大井距主要原理單級輕型井點0.1~20m/d3～6m1.6~2m地上真空泵或噴射嘴真空吸水多級輕型井點6～20噴射井點0.1~208～202～3m地下噴射嘴真空吸水電滲井點<0.15～6極距1m鋼筋陽極加速滲流管井井點20~2003～520~50單井真空泵、離心泵深管井井點10~25025～3030~50單井潛水泵排水水平輻射井點大面積降水平管引水至大口井排出引滲井點不透水層下有滲存水層打穿不透水層，引至下一存水層第十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日

在地下水豐富地區(qū)，當(dāng)土的滲透系數(shù)為0.1～1m/d時，常采用輕型井點降水。第十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日輕型井點降水全貌圖第十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日二級輕型井點降水第十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日噴射井點第二十頁，共五十九頁，2022年，8月28日井點管電極<

60V的直流電源電滲井點示意圖第二十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日管井井點構(gòu)造第二十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日

基坑放坡大開挖是一種最簡單的基坑施工方法，優(yōu)點是施工速度快，相對措施費用不高；缺點是周邊場地要空曠，開挖和回填土方量大。放坡坡度的大小與地區(qū)土質(zhì)有關(guān)。大型基坑放坡開挖，坡面噴混凝土保護管井井點降水第二十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日管井井點的濾管

管井井點降水是一種常用的降水方法，適用在降水深度要求大，土質(zhì)的滲透系數(shù)在20～200m/d。第二十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日

管井井點施工時，先用小型鉆機鉆孔或水沖成孔，插入井點管后，在管四周填入砂濾料，井內(nèi)放入潛水泵。管井的井點管井的四周填入砂濾料第二十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日鋼管深管井井點井孔粘土封口φ50出水管電纜礫石濾水層φ375鋼井管潛水電泵濾水管濾網(wǎng)導(dǎo)向段開孔底板中粗砂φ75總管鋼板井蓋φ50出水管無砂混凝土管深管井井點井孔潛水電泵礫石濾水層沉砂管無砂混凝土濾水管沉砂管粘土封口第二十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日第二十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日（三）輕型井點降水1．降水原理2．井點設(shè)備井管：φ38、φ51，長5～7m（常用6m），無縫鋼管，絲扣連濾管；濾管：φ38、φ51，長1～1.7m，開孔φ12,開孔率20～25％，包濾網(wǎng)；總管：內(nèi)φ75～100無縫鋼管，每節(jié)4m，每隔0.8、1或1.2m有一短接口；連接管：使用透明塑料管、膠管或鋼管，宜有閥門；抽水設(shè)備：真空泵――真空度高，體形大、耗能多、構(gòu)造復(fù)雜射流泵（常用）――簡單、輕小、節(jié)能隔膜泵（少用）第二十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日

輕型井點降水系統(tǒng)構(gòu)成

總管

井點管

彎連管第二十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日

真空泵第三十頁，共五十九頁，2022年，8月28日輕型井點降水

噴射混凝土坡面保護第三十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日濾管構(gòu)造第三十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日真空泵井點設(shè)備工作原理圖第三十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日(b)射流器構(gòu)造射流泵井點設(shè)備工作原理圖(a)工作簡圖第三十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日第三十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日3．井點布置（1）平面布置單排：在溝槽上游一側(cè)布置，每側(cè)超出溝槽≮B。用于溝槽寬度B≤6m，降水深度≤5m。雙排：在溝槽兩側(cè)布置，每側(cè)超出溝槽≮B。用于溝槽寬度B>6m，或土質(zhì)不良。環(huán)狀或U形：在坑槽四周布置。

用于面積較大的基坑。如采用U形布置，則井點管不封閉的一段應(yīng)在地下水下游方向。第三十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日a）單排布置；b）雙排布置；c）環(huán)形布置；d）U形布置第三十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日單排井點平面及高程布置（2）高程布置（圖）單排布置：H=H1＋h＋iL+l第三十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日環(huán)狀井點平面及高程布置雙排或環(huán)狀布置：H=H1＋h＋iL+l第三十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日

井管埋深：H埋≥H1＋h＋iL。

H1――埋設(shè)面至坑底距離；

h――降水后水位線至坑底最小距離（一般可取0.5～1m）；

i――地下水降落坡度，環(huán)狀1/10，線狀1/5；

L――井管至基坑中心（環(huán)狀）或另側(cè)（線狀）距離。當(dāng)H埋>6m時：降低埋設(shè)面；

采用二級井點；改用其它井點。第四十頁，共五十九頁，2022年，8月28日4．計算涌水量Q：（環(huán)狀井點系統(tǒng)）（1）判斷井型（圖）按照濾管與不透水層的關(guān)系：完整井――到不透水層非完整井――未到不透水層.按照是否承壓水層：承壓井無壓井第四十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日水井的分類第四十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日（2）無壓完整井群井井點計算Q＝1.366K(2H－S)S/(lg(R)－lgX0)

（m3/d）

K――土層滲透系數(shù)（m/d）；

H――含水層厚度（m）；

S――井點管處水位降低值（m）；

S’――基坑中心處水位降低值（m）；

R――抽水影響半徑（m），R=2S(HK)1/2；

X0――環(huán)狀井點系統(tǒng)的假想半徑（m）；當(dāng)長寬比A/B≯5時，X0=(F/π)1/2，否則分塊計算涌水量再累加。

F――井點系統(tǒng)所包圍的面積。sS’第四十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日（3）無壓非完整井群井系統(tǒng)涌水量計算（近似解）以有效影響深度H0代替含水層厚度H用上式計算Q。H0的確定方法：s/(s+l)0.20.30.50.8H01.3(s+l)1.5(s+l)1.7(s+l)1.85(s+l)s——井點管處的水位降低值。第四十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日注意：1、當(dāng)H0值超過H時，取H0＝H；

2、計算R時，也應(yīng)以H0代入。第四十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日（4）承壓完整井Q＝2.73KMS/(lgR－lgX0)（m3/d)M――承壓含水層厚度（m）承壓水位不透水層含水層不透水層hsHMR第四十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日5．確定井管的數(shù)量與間距

（1）單井出水量：q＝65πdlK1/3

（m3/d）

d、l――濾管直徑、長度（m）；

（2）最少井點數(shù)：n’＝1.1Q/q

（根）

1.1－－備用系數(shù)。

（3）最大井距：D’＝L總管/n’

（m）；

（4）確定井距：

取井距D

（5）確定井點數(shù)：n＝L總管/D≤D’≥15d符合總管的接頭間距。第四十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日例題：某基礎(chǔ)施工，基坑寬8米，長12米，深4.5米，挖土邊坡1：0.5，經(jīng)地質(zhì)勘察，天然地面以下為1米厚亞黏土，其下有8米厚的細(xì)砂層，細(xì)砂層的K=8m/d，在細(xì)砂層下為不透水的粉土層，地下水標(biāo)高為-1.5米。擬采用輕型井點法降水，試進(jìn)行井點系統(tǒng)的設(shè)計。

第四十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日解：采用環(huán)型輕型井點系統(tǒng)。

為使總管接近地下水位，表層土先挖除1米，則基坑上口尺寸為：11.5*15.5m2。

則總管長度為：

L=（（11.5+2）+15.5+2））*2

=62m,取64米。

(一）布置

1、平面布置如右圖；

2、高程布置，如下圖：環(huán)狀井點平面及高程布置第四十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日第五十頁，共五十九頁，2022年，8月28日井點管埋深H埋≥H1＋h＋iL=3.5+0.5+0.1*6.775=4.675m采用6m井點管φ51，露出地面0.2m,濾管取1.0m長（二）涌水量計算：1、判別井點管類別：1）井點管+濾管=7米，沒有達(dá)到不透水層，2）基坑長寬比小于5；故按無壓非完整井環(huán)型井點系統(tǒng)計算。2、涌水量計算：

Q＝1.364K(2H0－S)S/(lg(R)－lgX0)1)K=8m/d2)

H0~S

S‘=3.5,S=3.5+0.68=4.18mS/s+l=0.81查表取H0=9.58m實際H=8+1-1.5=7.5m，取H0=H=7.5第五十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日3）抽水影響半徑R：R=1.95S(HK)1/2=52.87m4）基坑假想半徑

X0：=(F/π)1/2=8.67mQ＝555.43m3/d3、井點管數(shù)量及間距：1）單根井點管出水量：q＝65πdlK1/3=20.41m3/d2）數(shù)量：最少井點數(shù)：n’＝1.1Q/q＝29.9=30（根）3）最大井距：D’＝L總管

/n’=2.13（m）；4）確定井距：

取井距D=2.0或1.6（m）。取1.6m，則n＝L總管

/n=40（根）第五十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日練習(xí)某基坑底面尺寸為30m×20m，基坑深4米，地下水位在地面以下1米，不透水層在地面以下10米，地下水為無壓水，土層的滲透系數(shù)為15m/d，基坑邊坡為1：0.5，擬采用輕型井點降水，試進(jìn)行井點系統(tǒng)的布置和計算。第五十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日6．井點管的埋設(shè)與使用

（1）埋設(shè)方法：水沖法：水槍、井管自身（高壓水）鉆孔法：正循環(huán)鉆、反循環(huán)鉆、沖擊鉆振動水沖法：(2)使用要求：開挖前2～5天開泵降水；連續(xù)抽水不間斷（水量先大后小，先混后清），防止堵塞。降水施工第五十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日

管井井點施工時，先用小型鉆機鉆孔或水沖成孔，插入井點管后，在管四周填入砂濾料，井內(nèi)放入潛水泵。管井的井點管井的四周填入砂濾料第五十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日3）注意問題：1)真空度0.6~0.7大氣壓2)死管：檢查、變活3)設(shè)觀測井檢查水位下降情況4）拔除井管：基坑回填后；井點管孔要及時回填；卷揚機、支架；

51×6.5m上拔力1.2~1.8t第五十六頁，共五