济南大学土木建筑学院土木工程施工技术课件 第一章（4）.ppt

济南大学土木建筑学院 1.3.3 地下水控制 (一)降水目的 1、防止涌水、流砂，保证在较干燥的状态下施工； 2、防止滑坡、塌方、坑底隆起； 3、减少坑壁支护结构的水平荷载。 1.3.3.1 地下水流的基本性质 1 动水压力 GD 1 动水压力 GD 流砂现象? ? 当开挖深度大、地下水位较高而土质为细砂或粉砂时，如果采用集水井法降水开挖，当挖至地下水位以下时，坑底下面的土会形成流动状态，随地下水涌入基坑，这种现象称为流砂 A.动水压力――地下水在渗流过程中受到土颗粒的阻力，使水流对土颗粒产生的一种压力。其大小与水力坡度成正比，方向同渗流方向 。B.流砂原因:当动水压力大于或等于土的浸水 重度(GD≥γ’)时，土粒被水流带 到基坑内。主要发生在细砂、粉 砂、轻亚粘土、淤泥中 防治方法????防治流砂的基本原则是减少或平衡动水压力；设法使动水压力方向向下；截断地下水流。其具体措施有： （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）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。 （3）设止水帷幕法。将连续的止水支护结构（如连续板桩、深层搅拌桩、密排灌注桩等）打入基坑底面以下一定深度，形成封闭的止水帷幕，从而使地下水只能从支护结构下端向基坑渗流，增加地下水从坑外流入基坑内的渗流路径，减小水力坡度，从而减小动水压力，防止流砂产生。 （4）冻结法。将出现流砂区域的土进行冻结，阻止地下水的渗流，以防止流砂发生。 （5）人工降低地下水位法即采用井点降水法（如轻型井点、管井井点、喷射井点等）。使地下水位降低至基坑底面以下，地下水的渗流向下，则动水压力的方向也向下，从而水不能渗流入基坑内，可有效地防止流砂的发生。因此，此法应用广泛且较可靠。  1.3.3.2 地下水控制方法 适用性： 集水井降水法一般适用于降水深度较小且土层为粗粒土层或渗水量小的粘性土层。 当基坑开挖较深，又采用刚性土壁支护结构挡土并形成止水帷幕时，基坑内降水也多采用集水井降水法。 在井点降水仍有局部区域降水深度不足时，也可辅以集水井降水。 构造： 集水坑的直径或宽度一般为0.6~0.8 m，其深度随着挖土的加深而加深，并保持低于挖土面0.7~1.0 m。坑壁可用砖垒筑，也可用竹筐、木板等简易加固。当基坑挖至设计标高后，集水坑底应低于基坑底面1.0~2.0 m，并铺设碎石滤水层（~0.3 m厚）或采用双层滤水层，下部砾石（~0.1 m厚）、上部粗砂（~0.1 m厚），以免由于抽水时间过长而将泥砂抽出，并防止坑底土被扰动。 施工： 集水井一般在基坑或沟槽开挖后设置，土方开挖到坑（槽）底后，先沿坑底的周围或中央开挖排水沟，并设置集水井。土方开挖后地下水在重力作用下经排水沟流入集水井内，然后用水泵抽出坑外。如果开挖深度较大，地下水渗流严重，则应在逐层开挖，逐层设置 井点降水的作用 3. 轻型井点 轻型井点设备工作原理 井点管降水工作原理 滤管构造 基坑工程中降水方案的选择与设计应满足下列要求: 轻型井点系统的计算步骤 1）确定井点系统的布置方式 高程布置 (2) 轻型井点计算 A.无压完整井涌水量的计算 应用上述基本计算公式时，x0、R、K、H，需首先加以确定： b)抽水影响半径R B. 无压非完整井涌水量的计算 3）根据井点系统的涌水量和单根井管的抽水能力，确定 井管的数量和井距。 例 1-9 某工程基坑坑底面积为 40 × 20m ，深 6.0m ，地下水位在地面下 2.0m ，不透水层在地面下 12.3m ，渗透系数 K ＝ 15m/d ，基坑四边放坡，边坡拟为 1:0.5 ，现拟采用轻型井点降水降低地下水位，井点系统最大抽水深度为 7.0m ，要求： （ 1 ）绘制井点系统的平面和高程布置（ 2 ）计算涌水量 解：（ 1 ）高程布置基坑面积较大，所以采用环形布置，因最大抽水深度为 7.0m ，故采用 7m 井点管。 i =0.1（环形） h ≥ h 1 + △ h + iL h =7m, h 1 =6m, iL =0.1×(10+6×0.5+0.7)=1.37m h 1 + △ h + iL =6+0.5+1.37=7.87m( 大于井点抽水深度 7m) 由于基坑较深，故基坑边开挖 1m 以降低总管埋设面 h =7m, h 1 =5m, iL =0.1×(10+5×0.5+0.7) =1.32m △ h =7-5-1.32 ＝ 0.68m, 满足要求 （ 2 ）涌水量计算 F = （ 40+2 × 5 ×