第三節(jié) 排水和地下水處理

1、第一節(jié) 排水和地下水處理,1、 清理施工場地、拆遷障礙物、舊有房屋、構(gòu)筑物、 道路、溝渠、管道、電線、電桿、墳?zāi)?、樹木等? 、設(shè)置排水防洪設(shè)施 地表水：積水、雨水 措施：排水溝──合理布置，截面按需要， 一般不小于0.5×0.5m，坡度0.2％； 截水溝──山坡地段，截?cái)嗟乇碛晁?

2、 流入工地；（排洪溝） 擋水堤壩──低洼地施工，場地周圍 設(shè)置，防治雨水流入。,一、 土方工程施工前的準(zhǔn)備工作,4 、修建臨時(shí)設(shè)施、安裝臨時(shí)水電 搭設(shè)臨時(shí)工棚，修建現(xiàn)場供水、供電等管線。5 、材料、機(jī)具的準(zhǔn)備，設(shè)備試運(yùn)轉(zhuǎn) 機(jī)械設(shè)備的維修、檢查，運(yùn)往施工現(xiàn)場。6 、測量、放線7 、土方工程的輔助工作，邊坡穩(wěn)定、基坑支護(hù)、降水措施

3、,3 、修筑土方運(yùn)輸臨時(shí)道路 場地內(nèi)施工機(jī)械運(yùn)行的道路，主要干線宜與永久性道路結(jié)合修建，一般雙車道，寬度不小于7 米。20cm 厚碎石或礫石路基，兩側(cè)結(jié)合設(shè)置排水溝。,二、地下水處理,·地下水分為潛水和層間水兩種。·潛水是埋藏在地表以下第一層不透水層以上含水層中所含的水，無壓力，屬重力水，能作水平方向流動(dòng)。·層間水是兩個(gè)不透水層之間含水層所含的地下水。如果層間水未充滿含水層，水沒有壓力，稱為

4、無壓層間水；如果水充滿此含水層，水則具有壓力，稱為承壓層間水，如右圖。,·在地下水位以下開挖基坑時(shí)，由于水頭高度的不同，常產(chǎn)生滲流。水在滲流過程中受到土顆粒的阻力，對(duì)土顆粒骨架產(chǎn)生壓力，即動(dòng)水壓力。,（一）集水坑降水,也稱明溝排水，是現(xiàn)場最普遍應(yīng)用的一種人工降低地下水位的方法。施工方便，設(shè)備簡單，可應(yīng)用于除細(xì)砂土以外各種土質(zhì)的施工場合。 其基本方法是在場地范圍內(nèi)合理布置排水明溝，沿溝每隔一段距離設(shè)一個(gè)集水井，讓地面

5、水、雨水及地下水匯入排水溝流入集水井，然后用水泵排出基坑。隨著基坑挖土的加深，隨時(shí)加深排水溝和集水井，保持水流的暢通。,1、明溝排水的施工要點(diǎn)：★ 排水溝深度一般0.4～0.6m，寬度≥0.4m，水溝邊坡1：1～1：0.5，縱向坡度最小0.2～0.5%。較大基坑的排水溝尺寸可以達(dá)到1.5×1.5m?！?集水井沿排水溝每20～40m 設(shè)置一個(gè)，長寬或直徑一般應(yīng)達(dá)到0.6～ 0.8m，井應(yīng)低于排水邊溝1m 左右

6、，可作簡易加固。,★ 排水溝一般設(shè)置在開挖基坑的周圍一側(cè)或兩側(cè)，有時(shí)在基坑的中間。排水溝的設(shè)置及尺寸應(yīng)考慮到基坑排水量和對(duì)周圍鄰近建筑物的影響。★ 對(duì)基坑深度較大，地下水位較高，多層土中上部有透水性較強(qiáng)的土層或上部地下水較旺盛的情況，可在基坑邊坡上設(shè)置2～3 層排水溝，避免上層地下水沖刷邊坡造成塌方，同時(shí)可減少邊坡高度和水泵的揚(yáng)程。,2、明溝排水實(shí)例： 動(dòng)畫,2、流砂防治★流砂現(xiàn)象的產(chǎn)生原因 動(dòng)水壓力：水在土中滲流時(shí)對(duì)

7、單位土體的壓力★ 流砂防治 總的原則是“治砂必治水”。主要有三個(gè)途徑，即減小或平衡動(dòng)水壓力、截住地下水流、改變動(dòng)水壓力的方向。1）枯水期 施工－－－減少動(dòng)水壓力2）打 板 樁－－－減少動(dòng)水壓力（設(shè)止水帷幕）3）人 工 降 水－－－改變動(dòng)水壓力方向（向下）4）水 下 作 業(yè)－－－平衡動(dòng)水壓力5）拋 物 重 壓－－－平衡動(dòng)水壓力6）凍 結(jié) 法－－－截住地下水流,管涌：處于不透水層內(nèi)的基坑底覆蓋土層厚度的

8、重量小于承壓水的托舉力時(shí)，基坑底被沖潰而發(fā)生的冒砂現(xiàn)象。,（二）井點(diǎn)降水,★適用情況： 在基坑開挖深度較大，地下水位較高，土質(zhì)不好，不宜用明溝排水系統(tǒng)進(jìn)行排降水時(shí)，采用井點(diǎn)降水法可以使問題得到解決。 ★ 優(yōu)勢特點(diǎn)： 井點(diǎn)降水可使基坑施工深度范圍內(nèi)的土層條件改善，為施工過程創(chuàng)造條件，有效避免基坑涌水、塌方、管涌、基坑隆起、流沙等現(xiàn)象。,★簡單描述： 井點(diǎn)降水，就是在就開挖前，在基坑周

9、圍埋設(shè)一定數(shù)量的降水井，在井中不斷抽出地下水，使基坑范圍的地下水位下降到基坑底以下，從而消除上述不利工程現(xiàn)象，同時(shí)，還能使地基土層因土顆粒自重壓縮而更加密實(shí)，增加地基土的承載能力。 井點(diǎn)降水一般要到基礎(chǔ)工程完成以后才能結(jié)束。 ★不良影響： 井點(diǎn)降水使地下水位降低范圍較大，可能產(chǎn)生因降水使鄰近建筑物產(chǎn)生過多沉降，特別是不均勻沉降，造成建筑物因地基變形而開裂、倒塌等損害。,★各種井點(diǎn)的適用范圍,★井點(diǎn)降水的分類：

10、輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)、管井井點(diǎn)、深井井點(diǎn)等,輕型井點(diǎn)類,噴射井點(diǎn),一般輕型井點(diǎn),電滲井點(diǎn),管井井點(diǎn)類,管井井點(diǎn),深井泵井點(diǎn),,,各種井點(diǎn)的適用范圍,1、輕型井點(diǎn)（亦稱真空井點(diǎn)）,（1） 一般輕型井點(diǎn)的設(shè)備 由管路系統(tǒng)和抽水設(shè)備組成。,管路系統(tǒng) ：濾管、井點(diǎn)管、彎聯(lián)管和排水總管 濾 管 ──濾管是進(jìn)水設(shè)備(見下頁圖)，濾管用38或51mm鋼管制成，長度一般為1.0～1.5m。濾管壁上鉆有直徑12～18

11、mm的呈梅花型布置的濾孔，濾孔面積占濾管表面積的20％～30％。管壁外包有粗細(xì)兩層濾網(wǎng)，為避免濾孔淤塞，在管壁與濾網(wǎng)間用小塑料管或鐵絲繞成螺旋狀隔開，并在濾網(wǎng)外再圍一層粗鐵絲保護(hù)層。濾管上端與井點(diǎn)管相連，下端有鑄鐵頭，便于沉入土中。,濾管構(gòu)造,1－鋼管；2－管壁小孔；3－纏繞的塑料管；4－細(xì)網(wǎng)；5－粗濾網(wǎng)；6－粗鐵絲保護(hù)網(wǎng)；7－井點(diǎn)管；8－鑄鐵頭,彎連管──膠皮管、塑料透明管或鋼管制成，直徑38～51mm。為便于

12、檢修井點(diǎn)，每個(gè)彎連管均應(yīng)裝設(shè)閥門。 總 管 ──集水總管一般用100～127mm 的鋼管連接而成，作為成套設(shè)備，每節(jié)長度4m，每隔0.8～1.2m 有一個(gè)接頭可連接到井點(diǎn)管。 抽水設(shè)備：主要有真空泵 ，射流泵等。因此分為真空泵輕型井點(diǎn)和射流泵輕型井點(diǎn)?？筛鶕?jù)不同的土壤滲透系數(shù)的大小來進(jìn)行選擇。 一套抽水設(shè)備的負(fù)荷長度約100～120m。,井點(diǎn)管──與濾管鋼管直徑相同的鋼管，長度5～7m，上

13、端用彎連管與總管連接。,（2）輕型井點(diǎn)的布置,井點(diǎn)系統(tǒng)的布置，應(yīng)根據(jù)基坑大小、深度、土質(zhì)、地下水位與流向、降水深度要求等綜合決定。,I. 平面布置★基坑寬度小于6m時(shí)，可單排線狀布置，在地下水流向的上游；,★寬度大于6m 或土質(zhì)不良，可用雙排線狀布置；,★面積較大的基坑，宜環(huán)狀布置，或U 狀布置，以利挖土?xí)r的運(yùn)輸車輛進(jìn)出；,井點(diǎn)管距基 坑壁0.7～1.0m，以防局部發(fā)生漏氣。井點(diǎn)管間距應(yīng)大于15 倍井點(diǎn)管直徑，并符合總管接頭的間

14、距（0.8m、1.2m、1.6m 等）,II. 高程布置,輕型井點(diǎn)的降水深度在管壁處一般可達(dá)6～7m，井點(diǎn)管需要的埋設(shè)深度 （1－39）h不應(yīng)超過6～7m，否則應(yīng)降低系統(tǒng)埋置深度。甚至考慮采用二級(jí)井點(diǎn)。,a)單排井點(diǎn)；b)雙排、U形或環(huán)形布置圖1-35 高程布置計(jì)算,☆井點(diǎn)的類型：,有無壓力,承壓井（有壓）,無壓井（無壓）,是否達(dá)到不透水層

15、,完整井（達(dá)到）,非完整井（不到）,,,,承壓完整井,無壓非完整井,,,承壓非完整井,,,,無壓完整井,（3）輕型井點(diǎn)的計(jì)算,計(jì)算內(nèi)容：涌水量、井點(diǎn)管數(shù)量、井點(diǎn)管間距,①輕型井點(diǎn)降水計(jì)算,▲ 無壓完整井涌水量計(jì)算 單井 或 （m3/d） （1- 46） 式中 K——土的滲透系數(shù)（m/d）；

16、 H——含水層厚度（m）； S——水井處水位降落高度（m）； r—— 水井（單井）的半徑（m）； R—— 水井的降水影響半徑（m）。,在井點(diǎn)系統(tǒng)中，各井點(diǎn)管是布置在基坑周圍，許多井點(diǎn)同時(shí)抽水，即群井共同工作。 群井的計(jì)算，可把由各井點(diǎn)管組成的群井系統(tǒng)，視為一口大的單井，得到群井的涌水量計(jì)算公式。,▲群井的涌水量計(jì)算公式（1-48）

17、或 （m3/d） （1-48） 式中 S ——井點(diǎn)管處水位降落高度（m）； x0—— 井點(diǎn)管圍成的水井的半徑（m）； 其他符號(hào)意義同前。,,,▲ 無壓非完整井涌水量計(jì)算在實(shí)際工程中往往會(huì)遇到無壓完整井的井點(diǎn)系統(tǒng)， 這時(shí)地下水不僅從井的面流入，還從

18、井底滲入。因此 涌水量要比完整井大。為了簡化計(jì)算，仍可采用公式 （1-48）。此時(shí)式中 H 換成有效含水深度H0，即 或 （m3/d） （1-49）,有效含水深度H0的意義是，抽水是在H0范圍內(nèi)受到抽水影響，而假定在H0以下的水不受抽水影響，因而也可將H0視為抽水影響深度。,H0 —— 抽水影響深度參考表1.7確定。,假想半徑x0的確定——

19、 由于基坑大多不是圓形，因而不能直接得到 x0。當(dāng)矩形基坑長寬比不大于 5 時(shí)，環(huán)形布置的井點(diǎn)可近似作為圓形井來處理，并用面積相等原則確定，此時(shí)將近似圓的半徑作為矩形水井的假想半徑：,,式中 x0 —— 環(huán)形井點(diǎn)系統(tǒng)的假想半徑（m）； F —— 環(huán)形井點(diǎn)所包圍的面積（m2）。,（1-49）,▲ x0、R、K的確定：,抽水影響半徑R的確定—— R 與土的滲透系數(shù)、含水層厚度、水位降低值及抽水時(shí)

20、間等因素有關(guān)可近似地按式（1-50）計(jì)算： （m） 式中 S，H 的單位為m；K 的單位為m/d。 滲透系數(shù) K 值對(duì)計(jì)算結(jié)果影響較大。滲透系數(shù)K 值的確定—— 可用現(xiàn)場抽水試驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)室測定。 對(duì)重大工程，宜采用現(xiàn)場抽水試驗(yàn)確定。,,（1-50）,▲井點(diǎn)管數(shù)量計(jì)算 井點(diǎn)管最少數(shù)量由下式確定：,,（根）,式

21、中 q 為單根井管的最大出水量，由下式確定：,,(m3/d),（1-52）,d —— 為濾管直徑（m）； l —— 為濾管長度（m）； 其它符號(hào)同前。,井點(diǎn)管最大間距D’：,,（1-53）,式中 L―總管長度（m）； n‘―井點(diǎn)管最少根數(shù)。 實(shí)際采用的井點(diǎn)管間距 D 應(yīng)當(dāng)與總管上接頭尺寸相適應(yīng)。即盡可能采用0.8、1.2

22、、1.6或2.0m 且 D n ' ，一般 n應(yīng)當(dāng)超過 1.1n '，以防井點(diǎn)管堵塞等影響抽水效果。,（m）,典型例題,具體工程中參考《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》 JGJ120—99第八章,（4）輕型井點(diǎn)的施工,安裝程序是： 挖井點(diǎn)溝槽，敷設(shè)集水總管，埋設(shè)井點(diǎn)管，用彎聯(lián)管將井點(diǎn)管與總管連接，安裝抽水設(shè)備。,井管的埋設(shè)一般采用水沖法，并根據(jù)現(xiàn)場條件以及土層情況選擇沖水管沖孔后沉入井點(diǎn)管、直接利用井點(diǎn)管水沖下沉、套管

23、式?jīng)_槍水沖法或振動(dòng)水沖法成孔后沉入井點(diǎn)管等方法。沖孔過程中孔洞必須保持垂直，孔徑不應(yīng)小于300mm，并應(yīng)上下一致。沖孔深度應(yīng)比濾管底深0.5m以上。井孔成型后，應(yīng)立即拔出沖管，插入井點(diǎn)管，并填滿砂濾層，以防孔壁塌土。砂濾層的填灌質(zhì)量是保證輕型井點(diǎn)順利工作的關(guān)鍵，一般要選擇干凈的粗砂，以免堵塞濾管網(wǎng)眼，填灌要均勻，并填塞至濾管頂上1.0～1.5m。,井點(diǎn)管與孔壁之間填砂濾料時(shí)，管口應(yīng)有泥漿水冒出，或向管內(nèi)灌水時(shí)，能很快下滲方為合格。砂濾層

24、填灌好后，距地面下的0.5～1.0m深度內(nèi)，應(yīng)用粘土封口，以防漏氣影響抽水效果。 井點(diǎn)系統(tǒng)全部安裝完畢后，需進(jìn)行試抽，以檢查有無漏氣現(xiàn)象。一般應(yīng)連續(xù)抽水(特別是開始階段)，出水規(guī)律是“先大后小、先渾后清”。拆除多層井點(diǎn)時(shí)應(yīng)自底層開始逐層向上進(jìn)行，在下層井點(diǎn)拆除期間，上部各層井點(diǎn)應(yīng)繼續(xù)抽水。,動(dòng)畫演示,現(xiàn)場錄像1,現(xiàn)場錄像2,2.管井井點(diǎn),（1）管井井點(diǎn) 用鋼管或其它材料制成直徑200mm 以上的濾水井管，下端連

25、2～3m 長的過濾部分。將其沉入直徑400～500 的井孔中，外面充填3～15mm 的礫石，井管外地面處。0.5M 內(nèi)用粘土填充夯實(shí)。用直徑50～100mm 的膠皮管或鋼管作為吸水管伸入濾水井管中，采用離心式水泵將井管中的地下水抽出地面。一般一個(gè)井管裝置一臺(tái)水泵，當(dāng)水泵排水量大于當(dāng)井管涌水量數(shù)倍時(shí)，也可另設(shè)集水總管，共用一臺(tái)水泵。 井管井點(diǎn)一般適用于滲透系數(shù)大、涌水量大的土層降水。井管井點(diǎn)間距一般20～50M，深度8～

26、15M，井內(nèi)水位可降低6～10M。也有采用小型的井管降低，最大埋深5～10M，井內(nèi)水位可降低3～5M。,（2） 深井泵井點(diǎn)當(dāng)降水深度較大，管井內(nèi)一般水泵不能滿足要求時(shí)，可改用深井泵。一般管井直徑300mm，內(nèi)徑應(yīng)大于水泵外徑50mm。水泵采用潛水泵或深井泵。深井較大適用于滲透性大、涌水量大、較深的砂類土類，降水深度可達(dá)15～50m。,（三）、井點(diǎn)降水對(duì)鄰近環(huán)境的影響及預(yù)防措施,1、回灌技術(shù) 為了減少井點(diǎn)降水對(duì)周圍建筑物的

27、影響，減少地下水的流失，可以采用補(bǔ)充地下水的方法來保持建筑物下的地下水位的穩(wěn)定，即在降水井點(diǎn)系統(tǒng)與需要保護(hù)建筑物之間埋置一道回灌井點(diǎn)。在降水的同時(shí)，通過回灌井點(diǎn)向土層中灌入足夠的水，使降水井點(diǎn)的影響半徑不超過回灌井點(diǎn)的范圍?；毓嗑c(diǎn)系統(tǒng)的工作恰恰與抽水井點(diǎn)系統(tǒng)相反，在土層中形成一個(gè)倒轉(zhuǎn)的降落漏斗。回灌水量也應(yīng)按水井理論進(jìn)行計(jì)算。一般通過架設(shè)回灌水箱的高度的辦法提高回灌水壓力。回灌井點(diǎn)與降水井點(diǎn)應(yīng)同時(shí)工作或同時(shí)停止。,2、設(shè)置止水帷幕法

28、 降水過程中，為減少地下水的流失，一般通過在降水區(qū)和原有建筑物之間的土層中設(shè)置一道抗?jié)B屏幕（抗?jié)B墻），來增加地下水的滲流路徑，從而保持地下水位基本保持不變。 可結(jié)合基坑支護(hù)方案或單獨(dú)設(shè)置。 常用方法：深層攪拌法、壓密注漿法、凍結(jié)法等。 （一切做法均與教材P5 中的“止水法”相同）,小結(jié)： 一個(gè)難點(diǎn)、四個(gè)重點(diǎn),※ ◎輕型井點(diǎn)降水的計(jì)算（設(shè)計(jì)）◎流砂產(chǎn)生的原因及防止措施◎井點(diǎn)降水對(duì)鄰