《土木工程施工》第3次课(土方工程)

在开挖基坑或基槽时，土的含水层常被切断，地下水将会不断渗入坑内，雨季时地面水也会流入坑内。为了保证施工的正常进行，防止边坡塌方和地下水涌入坑内及地基承载力的下降，必须要进行基坑降水工作。,1.4.1 集水坑降水法,集水井一般设置在基础范围以外，地下水流的上游，并且每隔2040m设置一个。集水井的直径或宽度一般为0.60.8m，井底应低于12m，并铺设碎石滤水层。,2.井点降水 井点降水的作用： a.防止地下水涌入坑内； b.防止边坡由于地下水流的渗入而引起塌方；,c.防止坑底的管涌现象； d.消除地下水的渗流，防止流砂现象。 e.土壤固结，增加地基土的承载力。,井点降水的作用,管涌现象,Back,流砂现象产生的原因：水在土中渗流所产生的动水压力对土体作用的结果。 动水压力地下水的渗流对单位土体内骨架产生的压力，用 表示。,水力坡度水头差与渗透路程的比值，用 表示。,水在土中渗流时对单位土体的压力为 ，单位土体内土骨架对渗流水的阻力 ，由作用力和反作用力相等，方向相反的原理可以得到：,1.4.2 流砂及其防治,井点降水的种类：,1.4.3 井点降水法,在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管，利用抽水设备连续不断的抽水，使地下水位降至基底以下，直至基础施工完毕为止。 一般轻型井点 管路系统：滤管、井点管、弯联管、总管。 抽水设备：真空泵、离心泵、水气分离器。,轻型井点降低地下水位全貌图,一套抽水设备的负荷长度（即集水总管长度）为100120m。,离心泵图： 离心泵由泵壳、泵轴及叶轮组成，其管路系统有滤网、底阀、吸水和出水管。,(1) 依据： 、水文地质资料：H、承压或非承压、土质、K等 、工程性质：基坑（槽）形状、大小及深度。 、设备条件：井管长度、泵的抽吸能力。 轻型井点布置内容： 、平面布置：确定井点布置的形式、总管长度、井点管数量、水泵数量及位置。 、高程布置：确定井点管的埋置深度。,布置和计算步骤： 单排布置：适用于基坑、槽B6，且H5的情况，井点管应布置在地下水的上游一侧，两端延伸长度不宜小于坑、槽的宽度B。 双排布置：适用于基坑B 6或土质不良情况。 环形布置：适用于大面积基坑。,（2）轻型井点布置：应根据基坑大小与深度、土质、水位高低、降水深度等确定平面和高程的布置。 1.平面布置 当基坑或沟槽宽小于6m，降水深度不大于5m时，可用单排线状井点，且其两端延伸长沟槽宽B大于6m，宜用双排井点。 当基坑面积较大时，宜用环形式U形井点。 2.高程布置 轻型井点理论可降水深度10.3m，但因考虑设备水头损失，实际降水深度不超守6m。 井点管埋深HH1+h+IL，还应考虑井点管一般露出地面0.2m左右,且必须保证,滤管必须埋在透水层内。,H1井点管埋设面至基坑底 面的距离； h降低后的地下水位至基坑 中心底面的距离，一般取0.5 1.0m。 I 水力坡度，实测 单排井点1/41/5，双排井点1/7，环状井点1/101/12； L 基坑短边方向井点管至基坑中心的水平距离。,（3）轻型井点的计算 主要计算涌水量、井点管数量与井距确定、抽水设备的选用。井的分类有：完整井和不完整井，承压井和非承压井之分。,1承压完整井；2承压非完整井；3无压完整井；4无压非完整井,水井的分类：,3-无压完整井、4-无压非完整井； 1-承压完整井、2-承压非完整井。,环状井点系统涌水量计算简图 (a)无压完整井 b)无压非完整井,对于无压完整井的环状井点系统，涌水量计算公式为,b.承压完整环状井点 c.抽水管数量与井距的确定 所选水泵的抽水能力应大于井点系统涌水量10%-20%. d.井点管的安装使用 轻型井点的安装程序:先排放总管,再埋设井点管,用弯管将井点管与总管接通,最后安装抽水设备其中关键耐烦埋设井点管,应注意: 冲孔深度宜比滤管底深0.5m左右; 井点管与孔壁之间应用粗砂填灌; 在距地面下0.5-1m深度内,应用粘土封口,以防漏气.,井点管的埋设 (a)冲孔 (b)埋管,轻型井点系统设计实例,高程计算公式： h h1hiL,轻型井点的施工,（1）准备工作：井点设备、动力、水源及必要材料的准 备，排水沟开挖，附近建筑物的标高观测及防止沉降措施,（2）井点系统的埋设 埋设井点的程序：先排放总管，再埋设井点管，用 弯联管将井点与总管接通，然后安装抽水设备。 井点管的埋设方法：水冲法（分冲孔、埋管两过程）,施工过程：包括井点系统的埋设、安装、运行及拆除等。,注意事项：,冲孔深度宜比滤管底 深 0.5左右。 保证井点管与孔壁 间填筑沙滤层的质量。 井点填砂后，须用粘 土封口，以防漏气。,（3）使用及拆除：,井点系统全部安装完毕后，需进行试抽，以检查有无漏气现象。 正常的排水是细水长流，出水澄清。 抽水时需要经常检查井点系统工作是否正常，以及检查观测井中水位下降情况。,（4）井点回灌：,目的：消除周围土壤因固结而引起的地面沉陷。,当基坑开挖较深、降水深度要求大于6m时，采用一般轻型井点不能满足要求，必须采用多级井点才能达到预期效果。但这需要增加设备数量和基坑开挖面积，土方量增大，工期拖长，亦不经济。此时，宜采用喷射井点降水，降水深度可达820m。在渗透系数350m/d的砂土中应用此法最为有效；在渗透系数0.13m/d的粉砂、淤泥质土中效果也较显著。,2 喷射井点,1）喷射井点设备与布置。喷射井点按工作介质不同分为喷水和喷气井点两种。它们的工作流程虽然不同，但原理是一样的。 喷射井点设备由喷射井管、高压水泵及进水排水管路组成见教材上图1-36所示。喷射井管有内管和外管，在内管下端设有扬水器与滤管相连。高压水（0.70.8MPa）经外、内管之间的环形空间，经扬水器侧孔流向喷嘴。因喷嘴处截面突然缩小，压力水经喷嘴以很高的流速喷入混合室，使该室压力下降，形成一定真空度。此时，地下水被吸入混合室与高压水汇合，流经扩散管。因截面扩大，水流速度相应减小，使水的压力逐渐升高，水沿内管上升经过排水总管排出。,喷射井点一般有2.5型、4型和6型三种，其外管直径分别是62.5、100、150，以适应不同排水量要求。 宜采用5080m3/h流量的多级高压水泵，每套能带动2030根井管。 喷射井点的平面布置，当基坑宽小于10m时，井点可单排布置；当大于10m时，可双排布置；当基坑面积较大时，宜采用环形布置。井点间距一般采用23m。,2）喷射井点施工和运行。 井点施工工艺：安装水泵设备及其进、排水管路水冲或钻孔法成井安装井点管、灌填砂滤料接通进、排水总管，并与高压水泵或空气压缩机接通将各井点管的外管管口与排水管接通，并通到循环水箱起动高压水泵或空气压缩机抽取地下水用离心泵排除循环水箱中多余的水测量观测井中地下水位。,为防止喷射器磨损，宜采用套管冲枪成孔加水及压缩空气排泥。当套管内含泥量小于5%时才下井点管及灌砂，再将套管拔起。冲孔直径400600，深度应比滤管底深1m以上。 进、排水总管同每根井点管的连接管均需安装阀门，以便调节使用和防止不抽水发生回水倒灌。井点管路接头应安装严密。 开泵初期，压力要小些（0.3MPa），以后再逐渐正常。抽水时如发现井点管周围有泛砂冒水现象，应立即关闭井点管进行检修。工作水应保持清洁，试抽两天后应更换清水，以减轻工作水对喷嘴及水泵叶轮的磨损。,3）喷射井点计算。 喷射井点的涌水量计算及井点管数量与间距、抽水设备的确定等均与轻型井点计算相同。 高压水泵的工作水流量Q1按下式计算： 式中，n喷射井点管根数； q单根井点管排水量； 排水流量与工作水流量比值，按选用。,高压水泵工作压力P1（水柱高）按下式计算 式中，H喷射井所需扬程，即水箱至井点管底部的总高度（水柱高）； 扬程与工作水压力比值。 根据工作水流量和压力，可选择高压水泵。,3 管井井点 管井井点是沿基坑周围每隔一定距离（2050m）设一个管井，每个管井单独用一台水泵不断抽降地下水位。在土的渗透系数k20m/d，地下水量大的土层中，宜采用管井井点。 管井井点由滤水管井、吸水管和抽水泵组成。采用离心式水泵或潜水泵抽水。,管井可用钢管、塑料管或混凝土管。钢管管井采用直径200500钢管，过滤部分采用钢筋焊接骨架外缠镀锌铁丝并包滤网，长度23m。混凝土管管井内径400，分实壁管和过滤管两部分，过滤管孔隙率20%25%。吸水管采用直径50100的钢管或胶管，其下端应沉入管井抽吸水的最低水位以下。为启动水泵和防止在水泵运转中突然停泵时发生水倒流，在吸水管底部应装逆止阀。,管井的间距一般为2050m，深度为815m。井内降水可达610m，两井间距35m。管井井点计算参照轻型井点。 滤水井管的埋设，可采用泥浆护壁钻孔法成孔。孔径应比井管直径大200以上。井管下沉前应先清孔，并保持滤网畅通。井管与土壁间用粗砂或小砾石灌填滤层。,若要求的降水深度较大，采用一般的离心泵和潜水泵不能满足要求时，可采用深井井点降水法。采用不受吸程限制的深井泵降水。它井距大、不受土层限制、成孔容易、施工速度快、井点管可重复使用，适于渗透系数1080m/d、降水深度大于15m的情况。,土方开挖后应进行打钎验槽(录像）,目的主要是查明持力层的均匀性、有无对工程不利的埋藏物、透镜体夹层等，一般按梅花型布点，点间距1米。,