基坑開挖降水講義及計(jì)算（54頁）

1、1.3.3基坑降水一、概述一）降水目的 1、防止涌水、冒砂，保證在較干燥的狀態(tài)下施工；2、防止滑坡、塌方、坑底隆起；3、減少坑壁支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平荷載。地下含水構(gòu)造的種類滯水層不透水層潛水層不透水層承壓水層不透水層二）流砂現(xiàn)象 1動(dòng)水壓力地下水在滲流過程中受到土顆粒的阻力，使水流對(duì)土顆粒產(chǎn)生的一種壓力。 動(dòng)水壓力的大小與水力坡度成正比，方向同滲流方向。 GDIw =(h/L) w2流砂原因 Q F GD當(dāng)動(dòng)水壓力大于或等于土的浸水重度（GD）時(shí)，土粒被水流帶到基坑內(nèi)。主要發(fā)生在細(xì)砂、粉砂、輕亞粘土、淤泥中。用抽水機(jī)在基坑底明排水粉細(xì)沙隨地下水流入基坑，產(chǎn)生流沙 在基坑開挖和地下結(jié)構(gòu)施工中，必須防止

2、流沙，以免支護(hù)失效發(fā)生重大基坑坍塌事故。 上海、廣東、江蘇、山東、浙江等地均有多雨季節(jié)，地下水充沛，基坑土方開挖時(shí)排水或降水不當(dāng)，均有可能造成支護(hù)結(jié)構(gòu)失效坍塌事故。 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)因泥沙隨水滲流進(jìn)入基坑，造成局部沉陷坍塌事故3流砂的防治減小動(dòng)水壓力（板樁等增加L）；平衡動(dòng)水壓力（拋石塊、水下開挖、泥漿護(hù)壁）；改變動(dòng)水壓力的方向（井點(diǎn)降水）。25排水溝集水井水泵二、集水井法1概述 用于土質(zhì)較好、水量不大、基坑可擴(kuò)大者 挖至地下水位時(shí)，挖排水溝設(shè)集水井抽水再挖土、溝、井2、要求：（ 1）排水溝：沿基坑底四周設(shè)置，底寬300mm，溝底低于坑底500mm，坡度1。（ 2）集水井：沿基坑底邊角設(shè)置，間

3、距2040m，直徑0.60.8m，井底低于坑底12m。長(zhǎng)期用，有護(hù)壁和碎石壓底。（ 3）水泵：離心泵、潛水泵、污水泵（一）普通明溝排水法（二）分層明溝排水法離心泵工作簡(jiǎn)圖三、井點(diǎn)降水法（一）特點(diǎn) 效果明顯，使土壁穩(wěn)定、避免流砂、防止隆起、方便施工； 可能引起周圍地面和建筑物沉降。（二）井點(diǎn)類型及適用范圍井點(diǎn)類型滲透系數(shù)降水深度最大井距主要原理單級(jí)輕型井點(diǎn)0.120 m/d36 m1.62 m地上真空泵或噴射嘴真空吸水多級(jí)輕型井點(diǎn)620噴射井點(diǎn)0.12082023m地下噴射嘴真空吸水電滲井點(diǎn) 0.156極距1m鋼筋陽極加速滲流管井井點(diǎn)20200352050單井真空泵、離心泵深管井井點(diǎn)102502

4、5303050單井潛水泵排水水平輻射井點(diǎn)大面積降水平管引水至大口井排出引滲井點(diǎn)不透水層下有滲存水層打穿不透水層，引至下一存水層 在地下水豐富地區(qū)，當(dāng)土的滲透系數(shù)為0.11m/d時(shí)，常采用輕型井點(diǎn)降水。輕型井點(diǎn)降水全貌圖二級(jí)輕型井點(diǎn)降水噴射井點(diǎn)井點(diǎn)管電極6m，或土質(zhì)不良。環(huán)狀或U形：在坑槽四周布置。 用于面積較大的基坑。如采用U形布置，則井點(diǎn)管不封閉的 一段應(yīng)在地下水下 游方向。a）單排布置；b）雙排布置；c）環(huán)形布置；d） U形布置單排井點(diǎn)平面及高程布置（2）高程布置（圖）單排布置：H=H1hiL+l環(huán)狀井點(diǎn)平面及高程布置雙排或環(huán)狀布置：H=H1hiL+l 井管埋深：H埋H1hiL。 H1埋設(shè)

5、面至坑底距離； h降水后水位線至坑底最小距離（一般可取0.51m）； i地下水降落坡度，環(huán)狀1/10，線狀1/5； L井管至基坑中心（環(huán)狀）或另側(cè)（線狀）距離。當(dāng)H埋6m時(shí)：降低埋設(shè)面； 采用二級(jí)井點(diǎn)； 改用其它井點(diǎn)。4計(jì)算涌水量Q：（環(huán)狀井點(diǎn)系統(tǒng)） （1）判斷井型（圖）按照濾管與不透水層的關(guān)系：完整井到不透水層非完整井未到不透水層.按照是否承壓水層：承壓井無壓井水井的分類（2）無壓完整井群井井點(diǎn)計(jì)算Q1.366K(2HS)S / (lg(R)lgX0) （m3/d） K土層滲透系數(shù)（m/d）； H含水層厚度（m）； S井點(diǎn)管處水位降低值（m）； S基坑中心處水位降低值（m）； R抽水影響半徑

6、（m），R=2 S(HK)1/2； X0環(huán)狀井點(diǎn)系統(tǒng)的假想半徑（m）；當(dāng)長(zhǎng)寬比A/B5時(shí)，X0=(F/)1/2，否則分塊計(jì)算涌水量再累加。 F井點(diǎn)系統(tǒng)所包圍的面積。s S（3）無壓非完整井群井系統(tǒng)涌水量計(jì)算（近似解）以有效影響深度H0代替含水層厚度H用上式計(jì)算Q。H0的確定方法：s/(s+l)0.20.30.50.8H01.3 (s+l)1.5 (s+l)1.7 (s+l)1.85 (s+l)s井點(diǎn)管處的水位降低值。注意：1、當(dāng)H0值超過H時(shí)，取H0H； 2、計(jì)算R時(shí)，也應(yīng)以H0代入。 （4）承壓完整井Q2.73KMS/(lgRlgX0) （m3/d)M承壓含水層厚度（m）承壓水位不透水層含水

7、層不透水層hsHMR5確定井管的數(shù)量與間距 （1）單井出水量：q65d l K1/3 （m3/d） d、l濾管直徑、長(zhǎng)度（m）； （2）最少井點(diǎn)數(shù)：n1.1Q / q （根） 1.1備用系數(shù)。 （3）最大井距：DL總管 / n （m）； （4）確定井距： 取井距D （5）確定井點(diǎn)數(shù)：nL總管 / DD15d符合總管的接頭間距。例題：某基礎(chǔ)施工，基坑寬8米，長(zhǎng)12米，深4.5米，挖土邊坡1：0.5，經(jīng)地質(zhì)勘察，天然地面以下為1米厚亞黏土，其下有8米厚的細(xì)砂層，細(xì)砂層的K=8m/d，在細(xì)砂層下為不透水的粉土層，地下水標(biāo)高為-1.5米。擬采用輕型井點(diǎn)法降水，試進(jìn)行井點(diǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。解：采用環(huán)型輕型井點(diǎn)

8、系統(tǒng)。為使總管接近地下水位，表層土先挖除1米，則基坑上口尺寸為：11.5*15.5 m2。則總管長(zhǎng)度為：L =（11.5+2）+15.5+2）*2=62m ,取64米。(一）布置1、平面布置如右圖；2、高程布置，如下圖：環(huán)狀井點(diǎn)平面及高程布置井點(diǎn)管埋深H埋H1hiL =3.5+0.5+0.1*6.775 =4.675m采用6 m井點(diǎn)管51，露出地面0.2m,濾管取1.0m 長(zhǎng)（二）涌水量計(jì)算：1、判別井點(diǎn)管類別：1）井點(diǎn)管+濾管=7米，沒有達(dá)到不透水層，2）基坑長(zhǎng)寬比小于5； 故按無壓非完整井環(huán)型井點(diǎn)系統(tǒng)計(jì)算。2、涌水量計(jì)算： Q1.364K(2H0S)S / (lg(R)lgX0)1)K=8

9、m/d 2) H0S S=3.5, S =3.5+0.68=4.18mS/s+l = 0.81 查表 取H0=9.58m 實(shí)際H=8+1-1.5=7.5m， 取H0 =H=7.53）抽水影響半徑R： R=1.95S(HK)1/2 =52.87m4）基坑假想半徑 X0： = (F/)1/2 = 8.67m Q555.43 m3 /d3、井點(diǎn)管數(shù)量及間距：1）單根井點(diǎn)管出水量： q65d l K1/3 =20.41 m3 /d2）數(shù)量：最少井點(diǎn)數(shù)：n1.1Q / q 29.9=30（根）3）最大井距：DL總管 / n =2.13 （m）；4）確定井距： 取井距D=2.0或1.6 （m）。取1.6m

10、，則n L總管 / n=40 （根） 練習(xí)某基坑底面尺寸為30m20m，基坑深4米，地下水位在地面以下1米，不透水層在地面以下10米，地下水為無壓水，土層的滲透系數(shù)為15m/d，基坑邊坡為1：0.5，擬采用輕型井點(diǎn)降水，試進(jìn)行井點(diǎn)系統(tǒng)的布置和計(jì)算。6井點(diǎn)管的埋設(shè)與使用 （1）埋設(shè)方法：水沖法：水槍、井管自身（高壓水）鉆孔法：正循環(huán)鉆 、反循環(huán)鉆、沖擊鉆振動(dòng)水沖法：(2)使用要求：開挖前25天開泵降水；連續(xù)抽水不間斷（水量先大后小，先混后清），防止堵塞。降水施工 管井井點(diǎn)施工時(shí)，先用小型鉆機(jī)鉆孔或水沖成孔，插入井點(diǎn)管后，在管四周填入砂濾料，井內(nèi)放入潛水泵。 管井的井點(diǎn)管 井的四周填入砂濾料3）注

11、意問題：1)真空度0.60.7大氣壓2)死管：檢查、變活3)設(shè)觀測(cè)井檢查水位下降情況4）拔除井管： 基坑回填后；井點(diǎn)管孔要及時(shí)回填； 卷揚(yáng)機(jī)、支架 ； 516.5m上拔力1.21.8t7、井點(diǎn)降水對(duì)周圍環(huán)境的影響1）井點(diǎn)降水的不利影響 井點(diǎn)管埋設(shè)完成開始抽水時(shí)，井內(nèi)水位開始下降，一般情況下，經(jīng)過一段時(shí)間之后，在井點(diǎn)周圍形成漏斗狀的彎曲水面，即所謂“降水漏斗”，以后逐漸趨于穩(wěn)定。 降水漏斗范圍內(nèi)的地下水位下降以后，會(huì)造成土體固結(jié)沉降，由于漏斗形的降水面不是平面，因而所產(chǎn)生的沉降也是不均勻的。在實(shí)際工程中，還可能把土層中的一些土顆粒連同地下水抽出，這種現(xiàn)象會(huì)使地面產(chǎn)生的不均勻沉降加劇，造成附近建筑物及地下管線的不同程度的損壞。2）防范井點(diǎn)降水影響的措施 通常采用的技術(shù)措施有： （1）采用合理的井點(diǎn)降水布置，避免過度降水； （2）在周邊環(huán)境保護(hù)有嚴(yán)格要求的地區(qū)，盡可能采取設(shè)置止水帷幕的方法，切斷地下水的滲流，必要時(shí)可進(jìn)行坑內(nèi)降水，減少降水影響范圍 （3）降水場(chǎng)地外緣設(shè)置回灌水系統(tǒng)。 作業(yè)某基坑底面尺寸為30m50m，基坑深3米，地下水位在地