给排水工程施工排水.ppt

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1、第二章 施工排水,Construction Of Water&Wastewater Engineering,第二章 施工排水,第一节 概述第二节 明沟排水第三节 人工降低地下水位,第一节 概述,施工排水包括排除地下自由水、地表水和雨水。,施工排水方法,明沟排水是在沟槽或基坑开挖时在其周围筑堤截水或在其内底四周或中央开挖排水沟，将地下水或地面水汇集到集水井内，然后用水泵抽走。人工降低地下水位是在沟槽或基坑开挖之前，预先在基坑周侧埋设一定数量的井点管利用抽水设备将地下水位降至基坑底面以下，形成干槽施工的条件。,第二节 明沟排水,明沟排水包括地面截水和坑内排水。明沟排水法适用于除细砂、粉砂之外的各种

2、土质。一、地 面 截 水 通常可以利用挖出之土沿四周或迎水一侧、二侧筑0.50.8m高的土堤。,一、地 面 截 水二、坑内排水三、涌水量计算,二、坑内排水,在开挖基础不深或水量不大的沟槽或基坑时，通常采用坑内排水的方法。如果基坑较深还可以采用分层明沟排水，此种方法只适用于粗粒土层和渗水量小的粘性土。,一、地 面 截 水二、坑内排水三、涌水量计算,三、涌水量计算,明沟排水采用的抽水设备主要有离心泵、潜水泥浆泵、活塞泵和隔膜泵等。为了合理选择水泵型号，应对总涌水量进行计算。,一、地 面 截 水二、坑内排水三、涌水量计算,1、干河床时,式中 Q基坑总涌水量(m3/d)；K渗透系数(m/d)；H稳定水

3、位至坑底的深度(m)；当基底以下 为深厚透水层时，H值可增加34m；R影响半径(m)；r0基坑半径(m)。矩形基坑；不规则基坑。其中L与B分别 为基坑的长与宽，F为基坑面积。,一、地 面 截 水二、坑内排水三、涌水量计算,2、基坑近河沿时,式中 D基坑距河边线距离(m)；余同上公式。选择水泵时，水泵的总排水量一般采用基坑总涌水量Q的1.52.0倍。,第三节 人工降低地下水位,当基坑开挖深度较大，地下水位较高、土质较差(如细砂、粉砂等)等情况下，可采用人工降低地下水位的方法。人工降低地下水位的方法，包括轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点和深井井点等。各种井点的适用范围,第三节 人工降低地下水

4、位,一、轻 型 井 点二、喷 射 井 点三、电 渗 井 点四、管 井 井 点五、深 井 井 点六、回 灌 井 点,一、轻 型 井 点 轻型井点系统适用于在粗砂、中砂、细砂、粉砂等土层中降低地下水。（一）轻型井点系统的组成（二）轻型井点系统的工作原理（三）轻型井点设计（四）轻型井点管的埋设与使用,（一）轻型井点系统的组成,轻型井点系统由滤管、井点管、弯联管、集水总管和抽水设备等组成。,1井点管；2滤管；3总管；4弯联管 1钢管；2小孔；3塑料管 5水泵房；6原地下水位；4细滤网；5粗滤网；6粗铁丝 7降水后地下水位 保护网；7井点管；8铸铁头 轻型井点全貌图 滤管构造,轻型井点组成,轻型井点组成

5、,（二）轻型井点系统的工作原理,轻型井点系统是利用真空原理提升地下水的。,（三）轻型井点设计,轻型井点的设计包括：平面布置，高程布置，涌水量计算，井点管的数量、间距和抽水设备的确定等。井点计算由于受水文地质和井点设备等许多因素的影响，所计算的结果只是近似数值，对重要工程，其计算结果必须经过现场试验进行修正。,平 面 布 置,平 面 布 置,1、当基坑宽度小于6m，降水深度不超过5m时，可采用单排线状井点，布置在地下水流的上游一侧；当基坑或沟槽宽度大于6m，或土质不良、渗透系数较大时，可采用双排线状井点；当基坑面积较大时，应用环形井点或U形井点，挖土运输设备出入道路处可不封闭。,平 面 布 置,

6、2、井点管距离基坑或沟槽上口宽不应小于1.0m，以防局部漏气，一般取1.01.5m。3、井点管间距应根据土质、降水深度、工程性质等按计算或经验确定，一般采用0.8、1.2、1.6或2.0m。4、一套抽水设备能带动的总管长度，一般为100200m。,高 程 布 置,井点管的入土深度应根据降水深度，储水层所在位置，集水总管的高程等决定，但必须将滤管埋入储水层内，并且比所挖基坑或沟槽底深0.91.2m。集水总管标高应尽量接近地下水位线并沿抽水水流方向有0.250.5的上仰坡度，水泵轴心与总管齐平。,井点管埋深,式中 H井点管埋置深度(m)；H1井点管埋设面至基坑底面的距离(m)；h降水后地下水位至基

7、坑底面的安全距离(m)，一般为0.5lm；i水力坡度，与土层渗透系数，地下水流量等因 素有关，根据扬水试验和工程实测确定。对 环状或双排井点可取1/101/15；对单排线状 井点可取1/4；环状井点外取1/81/10；L井点管中心至最不利点(沟槽内底边缘或基坑 中心)的水平距离(m)；l滤管长度(m)。井点露出地面高度，一般取0.20.3m。,高 程 布 置,轻型井点的降水深度以不超过6m为宜。如求出的H值大于6m，则应降低井点管和抽水设备的埋置面，如果仍达不到降水深度的要求，可采用二级井点或多级井点。,总涌水量计算,井点系统是按水井理论进行计算的。水井根据不同情况分为：井底达到不透水层的称为

8、完全井，井底未达到不透水层的称为非完全井；地下水有压力的是承压井，地下水无压力的是无压井。,无压完全井环形井点系统,式中 Q井点系统总涌水量(m3/d)；K渗透系数(m/d)；H含水层厚度(m)；R抽水影响半径(m)；s水位降低值(m)；x0基坑假想半径(m)。,无压非完全井井点系统,为了简化计算，仍可用无压完全井的公式进行计算，但式中H应换成有效带深度H0。即：式中 H0有效带深度(m)，可根据下表确定。表中 l滤管长度(m)；s原地下水位至滤管顶部的距离。H0值,承 压 完 整 井,承压完整井环形井点涌水量计算公式为：式中 M承压含水层厚度（m）；K、R、x0、S同前。,R、X0、K值计算

9、,(1)抽水影响半径R 井点系统抽水后地下水受到影响而形成降落曲线，降落曲线稳定时的影响半径即为计算用的抽水影响半径R。,R、X0、K值计算,(2)基坑假想半径x0假想半径指降水范围内环围面积的半径，根据基坑形状不同有以下情况：1)环围面积为矩形(L/B5)时，2)环围面积为圆形或近似圆形时，式中 F基坑的平面面积(m2)；3)当L/B5时，可划分成若干计算单元，长度按(45)B考虑；当L1.5R时，也可取L1.5R为一段进行计算；当形状不规则时应分块计算涌水量，将其相加即为总涌水量。,R、X0、K值计算,(3)渗透系数K 渗透系数K值对计算结果影响很大。一般可根据地质报告提供的数值或参考表所

10、列数值确定。对重大工程应做现场抽水试验确定。,单根井点管涌水量q,式中 d滤管直径(m)；l滤管长度(m)：K渗透系数(m/d)。,井点管数量与间距,井点管所需根数 式中 1.1考虑井点管堵塞等因素的备用系数。井点管的间距 式中 L1总管长度(m)，对矩形基坑的环形井点，L1 2(L+B)；双排井点，L12L等 D值求出后要取整数，并应符合总管接头的间距（0.8、1.2、1.6、2.0）。,井点管数量与间距,井点数量与间距确定以后可根据下式校核所采用的布置方式是否能将地下水位降低到规定的标高，即h值是否不小于规定的数值。式中 h滤管外壁处或坑底任意点的动水位高度(m)，对 全井算至井底，对非完

11、全井算至有效带深度；x1，xn所核算的滤管外壁或坑底任意点至各井点管的 水平距离(m)。,确定抽水设备,常用抽水设备有真空泵(干式、湿式)、离心泵等，一般按涌水量、渗透系数、井点数量与间距来确定。,1、真空泵,真空泵真空度根据机械性能，最大可达99.8kPa，真空泵在抽水过程中所需的最低真空度（hk），根据降水深度及各项水头损失，可按下式计算：式中 h降水深度（m）；h水头损失，包括进入滤管的水头损失，管路阻力损失及漏气损失等，可近似按1.01.5m计算。,2、水泵,型号根据流量、吸水扬程及总扬程而定。,（四）轻型井点管的埋设与使用,轻型井点系统的安装顺序是：测量定位；敷设集水总管；冲孔；沉放

12、井点管；填滤料；用弯联管将井点管与集水总管相连；安装抽水设备；试抽。,井点管沉设,可按现场条件及土层情况选用下列方法：1）用冲水管冲孔后，沉设井点管；2）直接利用井点管水冲下沉；3）套管式冲枪水冲法或振动水冲法成孔后沉设井点管。,射 水 法,套 管 法,冲孔或钻孔法,采用直径为5070mm的冲水管或套管式高压水冲枪冲孔，或用机械，人工钻孔后再沉放井点管。所有井点管在地面以下0.51.0m的深度内，应用粘土填实以防漏气。井点管埋设完毕，应接通总管与抽水设备进行试抽，检查有无漏气、淤塞等异常现象。,轻型井点的使用,轻型井点使用时，应保证连续不断地抽水，并准备双电源或自备发电机。地下构筑物竣工并进行

13、回填土后，方可拆除井点系统。拆除多级轻型井点时应自底层开始，逐层向上进行，在下层井点拆除期间，上部各层井点应继续抽水。冬季施工时，应对抽水机组及管路系统采取防冻措施，停泵后必须立即把内部积水放净，以防冻坏设备。,二、喷 射 井 点,喷射井点系统适用于渗透系数为0.150m/d的砂性土或淤泥质土，降水深度可达820m。喷射井点根据其工作介质的不同，分为喷水井点或喷气井点两种，其设备主要由喷射井点、高压水泵(或空气压缩机)和管路系统组成。,一、轻 型 井 点二、喷 射 井 点三、电 渗 井 点四、管 井 井 点五、深 井 井 点六、回 灌 井 点,二、喷 射 井 点,喷射井点的布置、埋设与使用,喷

14、射井点的管路布置及井点管埋设方法、要求均与轻型井点基本相同，喷射井管间距一般为23m，冲孔直径400600mm，深度比滤管底深lm以上。喷射井点埋设时，宜用套管冲孔，加水及压缩空气排泥。,喷射井点的计算,喷射井点的涌水量计算及确定井点管数量与间距，抽水设备等均与轻型井点计算相同，水泵工作水需用压力按下式计算：式中 P水泵工作水压力(m)；P0扬水高度(m)，即水箱至井管底部的总高度；扬水高度与喷嘴前面工作水头之比。混合室直径一般为14mm，喷嘴直径为56.5mm。,三、电渗井点,在渗透系数小于0.1m/d的粘土、粉质粘土、淤泥等土质中，使用重力或真空作用的一般轻型井点排水效果很差。此时宜用电渗

15、井点排水。,一、轻 型 井 点二、喷 射 井 点三、电 渗 井 点四、管 井 井 点五、深 井 井 点六、回 灌 井 点,电渗排水的原理来自于电动作用。在含水的细颗粒土中，插入正、负电极并通以直流电后，土颗粒自负极向正极移动，水自正极向负极移动，前者称电泳现象，后者称电渗现象，全部现象称电动作用。,电渗井点设计,电渗井点设计同轻型井点或喷射井点。直流电焊机功率按下式计算：式中 P电焊机功率(kW)；U工作电压(V)；J电流密度(A/m2)；F电渗面积(m2)，其值为导电深度和井点周长的乘积。,四、管 井 井 点,管井适用于中砂、粗砂、砾砂、砾石等渗透系数大、地下水丰富的土、砂层或轻型井点不易解

16、决的地方。管井井点系统由滤水井管、吸水管、抽水机等组成。,一、轻 型 井 点二、喷 射 井 点三、电 渗 井 点四、管 井 井 点五、深 井 井 点六、回 灌 井 点,五、深 井 井 点,深井井点适用于涌水量大，降水较深的砂类土质，降水深度可达50m。深井井点系统由深井泵或深井潜水泵及井管滤网组成。深井井点的施工工序为：施工准备钻机就位、钻孔安装井管回填滤料洗井安装泵体和电机抽水试验正常工作。,一、轻 型 井 点二、喷 射 井 点三、电 渗 井 点四、管 井 井 点五、深 井 井 点六、回 灌 井 点,六、回 灌 井 点,为了减小地下水的流失和不均匀沉降对周围建(构)筑物的影响，一般在降水区和

17、原有建筑物之间的土层中设置一道抗渗屏幕，除设置固体抗渗屏幕外，还可采用补充地下水的方法来保持建筑物下的地下水位，即在降水井点系统与需保护建(构)筑物之间埋设一道回灌井点。,一、轻 型 井 点二、喷 射 井 点三、电 渗 井 点四、管 井 井 点五、深 井 井 点六、回 灌 井 点,例 题,某工程基坑开挖，坑底面尺寸为20m15m。天然地面标高为+0.00，基坑底标高为-4.0m，基坑边坡坡度为1:0.5，土质为：地面至-1.0m至-6.8m为细砂层，细砂层以下为不透水层。地下水位标高为-0.7m，经扬水试验，细砂层渗透系数K=18m/d。采用轻型井点降低地下水位。试求：（1）绘制井点系统的平面

18、和高程布置图。（2）计算涌水量、井点管数和间距。,解,井点系统的平面和高程布置图略。解：根据基坑的平面形状和深度，采用环形轻型井点布置。井点管选用DN50，布置时距坑壁取1.0m，其埋置深度（从地面算至滤管顶部）为：H0=H1+h+il=4+0.5+（10+40.5+1.0）0.15.8m井点管长度取6m，滤管长度取1.0m。埋设时，井点管露出地面20cm。汇水总管选用DN150,所需长度为（20+40.52+1.02+15+40.52+1.02）294m。,解,（1）由上可知，总涌水量按无压完全井计算：基坑中心降水深度s4-0.7+0.53.8m基坑假想半径x0（L+B）/41.1847/413.87m抽水影响半径总涌水量（2）单根井点管抽水量 井点管数量n1.1Q/q1.11046.47/26.7643.0244根 井点管间距D=L/n94/442.13m，取2m，则 实际所需井点管数量N=（26/2+1+21/2）249根，取50根。长度方向布置14根，宽度方向布置12根（其中1根与长度方向上顶端1根重合）。,