崔德山第六章深基坑降水34课件.ppt

主讲人：崔德山12/18/2012目录地下水的不良作用基坑工程治水措施地下水的贮存和运移特征渗流理论公式基坑降水的方法地下水的不良作用11、潜蚀（underground erosion）：潜蚀作用和吸蚀作用由于地下水的流动引起土壤颗粒被冲蚀搬运而导致土层下部被陶空而形成空洞这种现象称为潜蚀作用分为机械潜蚀作用、化学溶蚀作用产生条件一是有适宜的岩土颗粒组成二是有足够的水动力条件地下水的不良作用22、 流砂（quicksand; flowing sand; drift sand）：指松散细颗粒被地下水饱和后，在动水压力即水头差的作用下，产生的悬浮流动现象在工程上，如基坑开挖至某一深度时，地下水产生自下而上的渗透压力，当此渗透压力达到土的浮重度时，土粒处于飘浮状态，此时坑内土体变成类似于液体的沸腾状态，故流砂亦有“砂沸”之称地下水的不良作用33、管涌又叫翻沙鼓水（piping）：地基土在具有某种渗透速度(或坡度)的渗透水流作用下，其细小颗粒被冲走，岩土的孔隙逐渐增大，慢慢形成一种能穿越地基的细管状渗流通路，从而掏空地基，使地基变形、失稳，这种现象称为管涌如果围护桩有间隙，坑外地下水通过这些间隙向坑内渗流，并不断带出泥沙，使渗水通道逐渐扩大，最终导致大量泥沙突然涌出。

这种险情在湖北一般叫翻砂鼓水，江西叫泡泉地下水的不良作用44、突涌（inrushing）：当基坑下有承压水存在，开挖基坑减小了含水层上覆不透水层的厚度，在厚度减小到一定程度时，承压水的水头压力能顶裂或冲毁基坑底板，造成突涌现象基坑突涌将会破坏地基强度，并给施工带来很大困难基坑工程治水措施在基坑开挖施工中，为了避免产生流砂、管涌，防止坑壁土体坍塌，保证施工安全和工程质量，必须对地下水进行有效的治理在基坑工程施工中，对地下水的治理一般可从两个方面进行：一是堵截地下水（钢板桩、地下连续墙、稀浆槽、夹心墙、防渗垂直帷幕、防渗水平帷幕及冻结法等）;二是降低地下水位（明沟排水和井点降水）“按需抽水按需抽水”、、“抽水量最小化抽水量最小化”降排水的主要作用(1) 防止基坑底面与坡面渗水，保证坑底干燥，便于施工 (2) 增加边坡和坑底的稳定性，防止边坡或坑底的土层颗粒流失，防止流砂产生 (3) 减少被开挖土体含水量，便于机械挖土、土方外运、坑内施工作业 (4) 有效提高土体的抗剪强度与基坑稳定性对于放坡开挖而言，可提高边坡稳定性对于支护开挖，可增加被动区土抗力，减少主动区土体侧压力，从而提高支护体系的稳定性和强度保证，减少支护体系的变形。

(5) 减少承压水头对基坑底板的顶托力，防止坑底突涌 目前国内常用的井点降水法有轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、自渗井点井点类型适应土层土层渗透系数(m/d)降水深度(m)轻型井点粉土 粉细砂0.1～503～12喷射井点砂土 粉土0.1～508～20电渗井点粘性土 淤泥土<0.15～6管井井点砂土 碎石土20～2003～5降压井点砂土 碎石土用于减少承压水头 工程事故案例分析 上海某引水工程，基坑设计开挖深度约 9.0m，采用三级放坡开挖措施，要求采用井点降水，以 1：1.5的坡度开挖并设置两个 3.0m 宽的平台由于施工单位来自外地，对上海地质情况不熟悉，且无井点设备，竟以 1：1.75 的坡度直接下挖(中间不设置挖土平台，不采用井点降水措施，仅在坑内采取明排水措施)施工现场地表下 5.0m处有一粉质黏土层，当时因雨停工，天晴后采用三班制抢工浇筑混凝土，由于在粉质黏土层中的地下水渗出，突然有大半个篮球场面积的土坡从 4.0m 以上的高度塌下，造成 10 人埋入土中、3人死亡的惨重塌方事故 地下水的贮存和运移特征根据岩土的空隙类型，可分孔隙空间、裂隙空间和岩溶空间三类。

分布于土骨架孔隙中的水，一般按其物理化学性质，分为结合水、毛细管水和重力水(王大纯）重力水按其埋藏条件，又可分为上层滞水、潜水和承压水三种类型地下水的运动特征地下水在岩石空隙中的运动称为渗流，发生渗流的区域称为渗流场地下水层流运动时，在土中的渗透流速可按达西定律计算:  v=Ki渗流理论公式渗流理论公式渗流理论公式渗流理论公式抽水试验与水文地质参数 水文地质参数是反映含水层或透水层水文地质性能的指标，是进行各种水文地质计算时不可缺少的数据，是基坑降水设计中不可缺少的因子，它的性质直接影响到基坑降水设计的准确性、合理性与可靠性 基坑降水的方法I.明沟排水II.轻型井点降水III.喷射井点降水IV.电渗井点降水V.管井降水VI.辐射井点降水VII.自渗井点降水VIII.综合井点降水明沟排水 明沟排水是指在基坑内设置排水明沟或渗渠和集水井，然后用水泵将水抽出基坑外的降水方法 明沟排水(简称明排)一般适用于土层比较密实，坑壁较稳定，基坑较浅，降水深度不大，坑底不会产生流砂和管涌等的降水工程中部设置分层设置轻型井点降水又称真空—重力抽水法，一般适用于粉细砂、粉土、粉质粘土等渗透系数较小(0.1-20m/d)的弱含水层中降水，降水深度单层小于6m，双层小于12m。

尽可能地减少残留滞水层厚度，对保持边坡和桩间土的稳定较有利，因此降水效果较好其缺点是:占用场地大、设备多、投资大，特别是对于狭窄建筑场地的深基坑工程，其占地和费用一般使建设单位和施工单位难以接受，在较长时间的降水过程中，对供电、抽水设备的要求高60-80个井点，总管长度达70-100m工程名称：百脑汇大楼降水 降水面积：1300m2 降水深度：-9m 竣工时间：2001年5月15日大大庆中中蓝石化有限公司苯乙石化有限公司苯乙烯装装置配套置配套热源降水施工源降水施工降水面积：4552㎡施工技术方法：轻型井点竣工日期：2008年8月末工程名称：齐市检查院办公楼降水工程地址：永安大街南端降水面积：2300m2降水深度：-9m竣工时间：2003年8月20日喷射井点降水喷射井点是采用高压水泵将压力工作水经供水管压入井点内外之间环形空间，并经过喷射器两边的侧孔流向喷嘴由于喷嘴截面的突然变小，喷射水流加快(一般流速达30m/s以上)，这股高速水流喷射之后，在喷嘴喷射出水柱的周围形成负压，从而将地下水和土中空气吸人并带至混合室电渗井点降水粘土颗粒表面一般带负电荷，吸附着各种正离子。

水分子是极性分子，颗粒周围的部分水分子又为正离子所吸附，当土体中通以直流电荷时，这些正离子将携同周围被吸附的水分子一起移向阴极，吸附力消失，水分子被释放出来成为自由水这种在土中插入金属电极并通以直流电，在电场作用下，土中水源源不断地流向阴极的现象称为电渗电渗降水一般只适用于含水渗降水一般只适用于含水层渗透系数渗透系数较小小(<0.1m/d)的的饱和粘土，特和粘土，特别是在淤泥和淤泥是在淤泥和淤泥质粘土之中的降水粘土之中的降水管井降水管井降水方法即利用钻孔成井，多采用单井单泵(潜水泵或深井泵)抽取地下水的降水方法当管井深度大于15m时，也称为深井井点降水管井井点直径较大，出水量大，适用于中、强透水含水层，如砂砾、砂卵石、基岩裂隙等含水层，可满足大降深、大面积降水要求辐射井点降水辐射井降水是在降水场地设置集水竖井，于竖井中的不同深度和方向上打水平井点，使地下水通过水平井点流人集水竖井中，再用水泵将水抽出，以达到降低地下水位的目的该降水方法一般适用于渗透性能较好的含水层(如粉土、砂土、卵石土等)中的降水，可以满足不同深度，特别是大面积的降水要求集水竖井一般设置在基坑的角点外2-3m、竖井直径3-5m,深度超过基坑底3-5m自渗井点降水 (1)在降水范围内的地层结构为三层以上，含水层有两层以上，各含水层之间为相对隔水层(以粉质粘土为主)或隔水层(以粘土为主)。

下层含水层的埋深以距离基坑底5-20m为宜 (2)下层含水层的水位(或水头)低于上部含水层水位，并低于基坑施工要求降低水位 (3)下层渗透系数大于上层含水层的渗透系数，且具有一定厚度(一般大于2m)，能消纳的水量大于或等于降水深度内的基坑涌水量综合井点降水对于一些特定的水文地质条件和工程有特殊要求，采用某一种井点降水难以取得满意的降水效果时，可以同时采用两种或多种降水方法，如管井与轻型井点降水相结合，喷射井点和电渗井点降水相结合，管井与引渗砂砾井相结合，轻型井点与喷射井点降水相结合等承压水降水设计降水环境效应与对策降水引起地基土变形 沿基坑周围布置井点降水，起疏干基坑内土方的作用，为基础施工创造有利的环境但在井点降水作用下，随着地下水水位的下降，土层中的含水量减小.使浮托力减小，等于增加了附加荷重，使土产生固结、压缩，使建筑物基础发生不均匀沉降，直接影响到邻近建(构)筑物的安全，所以必须特别重视土体的沉降受三个因素的影响：土体的沉降受三个因素的影响：(1)孔隙水孔隙水压力消散；力消散；（（2））动水水压力的作用；（力的作用；（3）井点的真空作用）井点的真空作用减少降水不良影响的措施一、充分估计降水可能引起的不良影响二、设置有效的止水帷幕.尽量不在坑外降水三、合理使用井点降水，尽可能减小对周围环境的影响（1）防范抽水带走土层中的细颗粒。

2）适当放缓降水漏斗线的坡度3)井点应连续运转，尽量避免间歇和反复抽水4）防范开挖基坑下部承压水的突涌5）防范井点和附近储水体穿通，从而产生地下水位不下降，而出现流砂现象6）采用内井点降水方法可以减少对周围环境的影响四、设置回灌系统，形成人为常水头边界工程实例1工程实例2工程实例3。