降水排水

• 五、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，易引起周周地面沉降。由 于土层的不均匀性和形成的水位呈漏斗 状，地面沉降多为不均匀沉降，可能导 致周围的建筑物倾斜、下沉、道路开裂 或管线断裂。因此，井点降水时，必须 采取相应措施，以防造成危害。 • 1．回灌井点法 • 2．设置止水帷幕法 • 3．减缓降水速度法
3 基坑
1
2
5
• 2．水泵性能与选 用 • (1)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
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
• (2)潜水泵
• 潜水泵是由立式水 泵与电动机组合而 成，工作时完全浸 在水中。
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• 2.轻型井点布置 • 1)平面布置 • 根据基坑（槽）形状，轻型井点可采用单排布 置、双排布置、环形布置，当土方施工机械需 进出基坑时，也可采用U形布置。 • 单排布置适用于基坑、槽宽度小于6m，且降水 深度不超过5m的情况，井点管应布置在地下水 的上游一侧，两端的延伸长度不宜小于坑槽的 宽度。 • 双排布置适用于基坑宽度大于6m或土质不良的 情况。 • 环形布置适用于大面积基坑，如采用U形布置， 则井点管不封闭的一段应在地下水的下游方向。
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③ 水中挖土：即不排水施工，使坑内外的水压相平衡，不致形
成动水压力。如沉井施工，不排水下沉、进行水中挖土、水下浇筑砼。
④ 人工降低地下水位法：即采用井点降水法截住水流，不让地
下水流入基坑，不仅可防治流砂和土壁塌方，还可改善施工条件。
⑤ 抢挖并抛大石块法：分段抢挖土方，使挖土速度超过冒砂
速度，在挖至标高后立即铺竹、芦席，并抛大石块，以平衡动水压力， 将流砂压住。此法适用于治理局部的或轻微的流砂。
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滤管——钢管
长度1.0~1.5m、直径38mm或51mm；
滤孔———管壁钻孔Φ13~19mm； 滤网——骨架管外面包以两层孔径不 同的丝布或塑料布。 塑料管或铅丝——在骨架管与滤网之 间放置，使流水畅通； 粗铁丝保护网—— 滤网外面； 铸铁塞——滤管下端设置； 与井点管连接——滤管上端。
1 — 钢管；2 — 管壁上的小孔；3 — 缠绕的铁丝； 4 — 细滤网；5 — 粗滤网；6 — 粗铁丝保护网； 7 — 井点管；8 — 铸铁头 滤管构造
q 65 d l K
3
(m3／d)
• 式中 d——滤管直径(m)； • L——滤管长度(m)； • K——渗透系数(m／d)。
• ②最少井数 • 井点管的最少根数nmin，按下式计算：
n min
Q 1.1 q
(根)
• 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
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井点降水
井点降水原理
• 井点降水就是在基坑开挖前，预先在基坑 四周埋设一定数量的滤水管（井）。利用 抽水设备不断抽出地下水，使地下水位降 低到坑底以下。直至土方和基础工程施工 结束为止。
1 井点降水的作用
防止地 下水涌 入坑内
防止边坡 由于地下 水的渗流 而引起的 塌方 使坑底的土层 消除了地下水 位差引起的压 力，因此防止 了坑底的管涌
流砂-基坑满目狼籍
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流砂支挡
强行施工
外因：是地下水在土中渗流所产生的动水压力的大小，流 动中的地下水对土颗粒产生的压力称为动水压力。动水压力 GD为：
h1 h2 GD I W W L
式中： I ——水力坡度（I=（h1-h2）/L） ； h1－h2 ——水位差； γW ——水的重度。
• 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1－20 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
流砂及其防治
1 流砂现象
在细砂或粉砂土层的基坑开挖时，地下水位以下的土在动水压 力的推动下极易失去稳定，随着地下水涌入基坑。称为流砂现象。 流砂发生后，土完全丧失承载力，土体边挖边冒，施工条件极端恶 化，基坑难以达到设计深度。严重时会引起基坑边坡塌方，临近建 筑物出现下沉、倾斜甚至倒塌。
1.4
土方工程施工排水、降水
基坑开挖时，流入坑内的地下水和地表水如不及时排除， 会使施工条件恶化、造成土壁塌方，亦会降低地基的承载力。
一、排除地面水 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。 二、降低地下水 施工排水可分为明排水法和人工降低地下水位法两种。 集水井降水和井点降水
1
明排水法
• 一般采用截、疏、抽的方法。 • 截：在现场周围设临时或永久性排水沟、 防洪沟或挡水堤，以拦截雨水、潜水流入 施工区域； • 疏：在施工范围内设置纵横排水沟，疏 通、排干场内地表积水； • 抽：在低洼地段设置集水、排水设施， 然后用抽水机抽走。
此外，采用地下连续墙法、止水帷幕法、压密注浆法、土壤冻结法等， 都可以阻止地下水流入基坑，防止流砂发生。
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在含水丰富的土层中开挖大面积基坑时，明沟排水法难 以排干大量的地下涌水，当遇粉细砂层时，还会出现严重的 翻浆、冒泥、涌砂现象，不仅基坑无法挖深，还可能造成大 量水土流失、边坡失稳、地面塌陷，严重者危及邻近建筑物 的安全。此时应采用井点降水的人工降水方法施工。 全 基 坑 轻 型 井 点 降 水 地下室电梯井局部二次降水
普通明沟与集水井排水法
分层明沟排水：当基坑开挖土层由多种土层组成，中部 夹有透水性强的砂类土时，为防止上层地下水冲刷基坑下部 边坡，宜在基坑边坡上分层设置明沟及相应的集水井。
分层明沟排水法
适用于深度较大、 地下水位较高、上 部有透水性强的土 层的基坑排水
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• 1、集水井设置
• 集水坑应设置在基础范围以外即基础边线0.4米之外， 地下水走向的上游。 • 集水坑每隔20～40m设置一个。 • 集水坑的直径或宽度，一般为0.6～0.8m。其深度，随 着挖土的加深而加深，要经常低于挖土面0.7～1.0m。井壁 可用竹、木或钢筋笼等简易加固。 • 基坑挖至设计标高后，井底应低于坑底1～2m，并铺设 0.3m碎石滤水层，以免在抽水时将泥砂抽出，并防止井底 的土被搅动。
• 3．轻型井点计算 • （1) 井型判定
图1-29 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 • 无压完整井涌水量
图1-30 环形井点涌水量计算简图 (a)无压完整井；(b)无压非完整井
• •
(2H－S)S Q 1.366K lgR－lgx 0
• 2)高程布置：高程布置是确定井点管埋深， 即滤管上口至总管埋设面的距离
图1-27 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
• 井管的埋置深度 HA ，可按下式计算 ( 图 127b)： • HA≥H1十h十iL (m) (1-22) • 式中 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的地 下水位线的距离，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 ——井点管至基坑中心的水平距离
适用于渗透系数 为0.1～50m/d的 土层中。降水深 度为：单级井点
3～6m，多级井
点6～12m
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• （1）轻型井点设备 • 轻型井点设备由管路系统（滤管、井点 管、弯联管及总管）和抽水设备组成
井点管——直径38mm 和51mm、长5~7m的钢管。井点管的上端用弯联 管与总管相连。 集水总管——直径100~127mm的无缝钢管，每段长4m，其上端有井点管 联结的短接头，间距0.8m或1.2m。
(m3／d)
• 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： •
R 1.95S HK
x0——环形井点的假想半径(m)：
x0
•
F

F——基坑周围井点管所包围的面积(m2)。
• （3) 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：
Leabharlann Baidu
当地下水位较高、基坑内排水所形成的水位差较大时，动 水压力也愈大，当GD≥ γ（土的浮重）时，就会推动土壤失去 稳定，形成流砂现象。
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3 流砂的防治
⑴ 防治原则：“治流砂必先治水”。流砂防治的主要途径 一是减小或平衡动水压力；二是截住地下水流；三是改变动 水压力的方向。
⑵ 防治方法： ① 枯水期施工法：枯水期地下水位较低，基坑内外水位 差小，动水压力小，就不易产生流砂。 ② 打板桩：将板桩沿基坑打入不透水层或打入坑底面一 定深度，可以截住水流或增加渗流长度、改变动水压力方向， 从而达到减小动水压力的目的。
广佛地铁桂城站基坑出现 流砂，地面下沉约1.5m 图为砂包封堵抢险现场
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2 产生流砂的原因
产生流砂现象的原因有内因和外因： 内因：取决于土的性质，当土的孔隙比大、含水量大、粘 粒含量少、粉粒多、渗透系数小、排水性能差等均容易产生 流砂现象。因此，流砂现象极易发生在细砂、粉砂和亚砂土 中，但是否发生流砂现象，还取决于一定的外因条件。
• 4．轻型井点的施 工 • 埋设井点的程序 是 ： 排放 总 管 → 埋 设 井点 管 → 用 弯联管将井点与 总 管 接通 → 安装 抽水设备。
（a） （b）
图1—31 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
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降水后，使 板桩减少了 横向荷载
消除了地下 水的渗流， 也就防止了 流砂现象
降低地下水 位后，还能 使土壤固结 ，增加地基 土的承载能 力
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2 轻型井点
轻型井点是沿基坑四周或一侧以一定间距将井点管埋入蓄水层内， 井点管上部通过弯连管与总管连接，利用抽水设备使地下水经滤管进 入井管，经总管不断抽出，将地下水位降至基坑底以下。
集水井降水法
在基坑的一侧或四周设置排水明沟， 沟底设有0.2％～0.5％的纵坡，在四角 或每隔20～40m设一集水井，排水沟始 终比开挖面低0.4～0.5m，集水井比排 水沟低0.5～1m，在集水井内设水泵将 水抽排出基坑。
3
适用：适用于土质情 况较好（土层为粗粒土 或渗水量小的粘性土） 降水深度较小或地下水 量不大的基坑排水。 不适用：粉砂土和细 砂土，在这类土中易形 成流砂。
D max＝
L n min
(m)
• 式中 L——总管长度(m)；
• 确定井点管间距时，还应注意以下几点： • (a) 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。 • (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。