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、構筑物、 道路、溝渠、管道、電線、電桿、墳墓、樹木等；2 、設置排水防洪設施 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，截斷地表雨水

2、 流入工地；（排洪溝） 擋水堤壩──低洼地施工，場地周圍 設置，防治雨水流入。,一、 土方工程施工前的準備工作,4 、修建臨時設施、安裝臨時水電 搭設臨時工棚，修建現(xiàn)場供水、供電等管線。5 、材料、機具的準備，設備試運轉(zhuǎn) 機械設備的維修、檢查，運往施工現(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、降水措施

3、,3 、修筑土方運輸臨時道路 場地內(nèi)施工機械運行的道路，主要干線宜與永久性道路結合修建，一般雙車道，寬度不小于7 米。20cm 厚碎石或礫石路基，兩側(cè)結合設置排水溝。,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。·層間水是兩個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，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，對土顆粒骨架產(chǎn)生壓力，即動水壓力。,（一）集水坑降水,也稱明溝排水，是現(xiàn)場最普遍應用的一種人工降低地下水位的方法。施工方便，設備簡單，可應用于除細砂土以外各種土質(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一個集水井，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：★ 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到1.5×1.5m?！?集水井沿排水溝每20～40m 設置一個，長寬或直徑一般應達到0.6～ 0.8m，井應低于排水邊溝1m 左右

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

7、單位土體的壓力★ 流砂防治 總的原則是“治砂必治水”。主要有三個途徑，即減小或平衡動水壓力、截住地下水流、改變動水壓力的方向。1）枯水期 施工－－－減少動水壓力2）打 板 樁－－－減少動水壓力（設止水帷幕）3）人 工 降 水－－－改變動水壓力方向（向下）4）水 下 作 業(yè)－－－平衡動水壓力5）拋 物 重 壓－－－平衡動水壓力6）凍 結 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，基坑底被沖潰而發(fā)生的冒砂現(xiàn)象。,（二）井點降水,★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)進行排降水時，采用井點降水法可以使問題得到解決。 ★ 優(yōu)勢特點： 井點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： 井點降水，就是在就開挖前，在基坑周

9、圍埋設一定數(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，還能使地基土層因土顆粒自重壓縮而更加密實，增加地基土的承載能力。 井點降水一般要到基礎工程完成以后才能結束。 ★不良影響： 井點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。,★各種井點的適用范圍,★井點降水的分類：

10、輕型井點、噴射井點、電滲井點、管井井點、深井井點等,輕型井點類,噴射井點,一般輕型井點,電滲井點,管井井點類,管井井點,深井泵井點,,,各種井點的適用范圍,1、輕型井點（亦稱真空井點）,（1） 一般輕型井點的設備 由管路系統(tǒng)和抽水設備組成。,管路系統(tǒng) ：濾管、井點管、彎聯(lián)管和排水總管 濾 管 ──濾管是進水設備(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層。濾管上端與井點管相連，下端有鑄鐵頭，便于沉入土中。,濾管構造,1－鋼管；2－管壁小孔；3－纏繞的塑料管；4－細網(wǎng)；5－粗濾網(wǎng)；6－粗鐵絲保護網(wǎng)；7－井點管；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，每個彎連管均應裝設閥門。 總 管 ──集水總管一般用100～127mm 的鋼管連接而成，作為成套設備，每節(jié)長度4m，每隔0.8～1.2m 有一個接頭可連接到井點管。 抽水設備：主要有真空泵 ，射流泵等。因此分為真空泵輕型井點和射流泵輕型井點。可根據(jù)不同的土壤滲透系數(shù)的大小來進行選擇。 一套抽水設備的負荷長度約100～120m。,井點管──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）輕型井點的布置,井點系統(tǒng)的布置，應根據(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，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，以利挖土時的運輸車輛進出；,井點管距基 坑壁0.7～1.0m，以防局部發(fā)生漏氣。井點管間距應大于15 倍井點管直徑，并符合總管接頭的間

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

15、,完整井（達到）,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）輕型井點的計算,計算內(nèi)容：涌水量、井點管數(shù)量、井點管間距,①輕型井點降水計算,▲ 無壓完整井涌水量計算 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）。,在井點系統(tǒng)中，各井點管是布置在基坑周圍，許多井點同時抽水，即群井共同工作。 群井的計算，可把由各井點管組成的群井系統(tǒng)，視為一口大的單井，得到群井的涌水量計算公式。,▲群井的涌水量計算公式（1-48）

17、或 （m3/d） （1-48） 式中 S ——井點管處水位降落高度（m）； x0—— 井點管圍成的水井的半徑（m）； 其他符號意義同前。,,,▲ 無壓非完整井涌水量計算在實際工程中往往會遇到無壓完整井的井點系統(tǒng)， 這時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。為了簡化計算，仍可采用公式 （1-48）。此時式中 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。當矩形基坑長寬比不大于 5 時，環(huán)形布置的井點可近似作為圓形井來處理，并用面積相等原則確定，此時將近似圓的半徑作為矩形水井的假想半徑：,,式中 x0 —— 環(huán)形井點系統(tǒng)的假想半徑（m）； F —— 環(huán)形井點所包圍的面積（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

20、間等因素有關可近似地按式（1-50）計算： （m） 式中 S，H 的單位為m；K 的單位為m/d。 滲透系數(shù) K 值對計算結果影響較大。滲透系數(shù)K 值的確定—— 可用現(xiàn)場抽水試驗或?qū)嶒炇覝y定。 對重大工程，宜采用現(xiàn)場抽水試驗確定。,,（1-50）,▲井點管數(shù)量計算 井點管最少數(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）； 其它符號同前。,井點管最大間距D’：,,（1-53）,式中 L―總管長度（m）； n‘―井點管最少根數(shù)。 實際采用的井點管間距 D 應當與總管上接頭尺寸相適應。即盡可能采用0.8、1.2

22、、1.6或2.0m 且 D n ' ，一般 n應當超過 1.1n '，以防井點管堵塞等影響抽水效果。,（m）,典型例題,具體工程中參考《建筑基坑支護技術規(guī)程》 JGJ120—99第八章,（4）輕型井點的施工,安裝程序是： 挖井點溝槽，敷設集水總管，埋設井點管，用彎聯(lián)管將井點管與總管連接，安裝抽水設備。,井管的埋設一般采用水沖法，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管、直接利用井點管水沖下沉、套管

23、式?jīng)_槍水沖法或振動水沖法成孔后沉入井點管等方法。沖孔過程中孔洞必須保持垂直，孔徑不應小于300mm，并應上下一致。沖孔深度應比濾管底深0.5m以上。井孔成型后，應立即拔出沖管，插入井點管，并填滿砂濾層，以防孔壁塌土。砂濾層的填灌質(zhì)量是保證輕型井點順利工作的關鍵，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。,井點管與孔壁之間填砂濾料時，管口應有泥漿水冒出，或向管內(nèi)灌水時，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)，應用粘土封口，以防漏氣影響抽水效果。 井點系統(tǒng)全部安裝完畢后，需進行試抽，以檢查有無漏氣現(xiàn)象。一般應連續(xù)抽水(特別是開始階段)，出水規(guī)律是“先大后小、先渾后清”。拆除多層井點時應自底層開始逐層向上進行，在下層井點拆除期間，上部各層井點應繼續(xù)抽水。,動畫演示,現(xiàn)場錄像1,現(xiàn)場錄像2,2.管井井點,（1）管井井點 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。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。一般一個井管裝置一臺水泵，當水泵排水量大于當井管涌水量數(shù)倍時，也可另設集水總管，共用一臺水泵。 井管井點一般適用于滲透系數(shù)大、涌水量大的土層降水。井管井點間距一般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） 深井泵井點當降水深度較大，管井內(nèi)一般水泵不能滿足要求時，可改用深井泵。一般管井直徑300mm，內(nèi)徑應大于水泵外徑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15～50m。,（三）、井點降水對鄰近環(huán)境的影響及預防措施,1、回灌技術 為了減少井點降水對周圍建筑物的

27、影響，減少地下水的流失，可以采用補充地下水的方法來保持建筑物下的地下水位的穩(wěn)定，即在降水井點系統(tǒng)與需要保護建筑物之間埋置一道回灌井點。在降水的同時，通過回灌井點向土層中灌入足夠的水，使降水井點的影響半徑不超過回灌井點的范圍?；毓嗑c系統(tǒng)的工作恰恰與抽水井點系統(tǒng)相反，在土層中形成一個倒轉(zhuǎn)的降落漏斗?；毓嗨恳矐此碚撨M行計算。一般通過架設回灌水箱的高度的辦法提高回灌水壓力。回灌井點與降水井點應同時工作或同時停止。,2、設置止水帷幕法

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。 可結合基坑支護方案或單獨設置。 常用方法：深層攪拌法、壓密注漿法、凍結法等。 （一切做法均與教材P5 中的“止水法”相同）,小結： 一個難點、四個重點,※ ◎輕型井點降水的計算（設計）◎流砂產(chǎn)生的原因及防止措施◎井點降水對鄰