地下工程ppt课件(初稿)第六章.ppt

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1、1,第六章 地下水处理技术,第一节 概述地下水对地下工程的设计方案、施工方法与工期、工程投资以及工程长期使用都有着十分密切的关系。如果对地下水处理不当，可能产生不良影响，甚至发生重大工程事故。地下工程特殊施工方法大都针对如何处理地下水或减少其对工程的危害而相应产生的。是地下建筑施工的重要组成部分。,6.1概述,6.1.1 地下水的分类 6.1.2 地下水位 6.1.3 土的渗透性6.1.4 地下工程涌水条件及预测,3,6.1概述,地下水按埋藏条件不同，分为三类，如图6-1所示。 ,一、地下水的分类,6.1概述,上层滞水 地表水下渗，积聚在局部透水性小的粘性土隔水层上的水，称为上层滞水。这种水靠

2、雨水补给，有季节性，存在于雨季，旱季可能干涸。勘察时，应注意与潜水区分。 潜水埋藏在地表以下第一个连续分布的稳定隔水层以上，具有自由水面的重力水，称为潜水。其自由水面为潜水面，水面标高称为地下水位。地面至潜水面的铅直距离称为地下水的埋藏深度。潜水由雨水与河水补给，水位也有季节性变化。地下水埋藏深度各地区相差较大，如南方一些地区不足1，西北黄土高原深达100200。承压水 埋藏在两个连续分布的隔水层之间，完全充满的有一定压力的地下水，称为承压水。如打穿承压水上面的第一隔水层，则承压水因有压力而上涌，压力大时可以喷出地面。对于矿山工程中的立井，深度达几百米至千米，在施工过程中可能穿过多个承压含水层

3、，应引起足够重视。,5,6.1概述,1 实测水位勘探钻孔时，当钻头带上水时，此水位为初水位。待24小时后，再测钻孔中的水位为稳定水位，即实测的地下水位。2 历年最高水位地下水位除了上述当年各季节不同外，各年之间因有丰水年、枯水年之别，水位也不同。在同一地区进行多年长期观测地下水位。将测得的数据以时间为横坐标，水位深度为纵坐标，绘制地下水位时程曲线。由曲线可见每年夏季有一个峰值，在各年峰值中找出最高值，即为历年最高水位。,二、地下水位,6.1概述,地下水在重力作用下，由高处向低处流动。例如，立井掘至地下水位以下时，进行排水施工，则地下水会源源不断地流入井筒。地下水通过土颗粒之间的孔隙流动，土体可

4、被水透过的性质称为土的渗透性。这是土的一个重要性质，通常用渗透系数来反映土体渗透性的大小。在地下水位以下施工时计算地下水涌水量、选择排水措施等都需要应用土的渗透性指标。,7,6.1概述,一般认为，地下水的渗流过程服从达西定律。法国学者达西(Darcy,H)于1856年做了砂土渗透试验，实验装置，见图6-2所示。实验筒中部装满砂土，试样长为L，截面积为F。实验筒左端顶部注水，并使水位保持稳定。砂土试样两端各装一支测压管，测得砂土试样前后两端水位差为h。实验筒右端底部留一排水口，下接一个盛水容器。实验开始，经过t秒钟，水通过砂土试样的渗流量即盛水容器所接的水量为Q，则每秒钟的渗流量为 q = Q

5、/ t (6-1),1、达西定律,6.1概述,通过试验发现，单位时间内的渗流量q与水位差h正成比，与试样截面积F成正比，与试样长度L成反比，即 q = KFh / L (6-2)式中k一土的渗透系数，c， / s。将上式两端除以试样截面积F，得v = q / F = kh / L =ki (6-3)式中v一渗透速度，c， /s； i一水力坡降，i = h / L。上式即为达西定律的数学表达式，即地下水的渗透速度与水力坡降成正比。,6.1概述,土的渗透系数k是一个待定的比例常数，其物理意义为：单位水力坡降(即i = 1)时的渗透速度。K值大小与土粒粗细、颗粒级配情况及孔隙比等因素有关，见表7-1

6、。,7.1概述,2、动水力GD静水作用在水下物体上的力称为静水压力。地下水流动时，对单位体积土的骨架作用的力，称为动水力(kN / ，3)。动水力是水流对土体施加的体积力，与水流受到土骨架的阻力大小相等而方向相反。下面证明动水力是水流对土体施加的体积力，与水流受到土骨架的阻力大小相等而方向相反。下面证明动水力的存在，并计算其数值。沿水流方向取一土柱，长为L，截面积为F，见图7-3a所示。土柱上下端测压管水头分别为h1、h2，其水位差为h。现取土柱为脱离体，见图7-3b所示，分析土柱所受的各种力：,7.1概述,土柱上端作用力：总静水压力rwh1F；法向力P；土柱下端作用力：总静水压力rwh2F；

7、法向力PP；土柱自重沿方向分力：rsatFLsin。令X=0，则rwh1FPrwh2F(PP)rsatFLsin= 0 (7-4)式中：h2 = h1Lsinh，代入上式，化简得 P = LFrsinhrwF (7-5)式中r=rsatrw称为浮重度。,7.1概述,上式等号右边第一项为土柱浮重度沿水流方向的分力；式中与动水力有关的为右边第二项，即渗透引起作用于土柱下端的附加压力；将它除以土柱的体积LF，即得动水力为： (7-6)由式(7-6)可知，动水力与水力坡降成正比。,7.1概述,1 地下工程涌水的主要来源地下工程施工过程中，经常发生突水事故，其水源类型主要有地表水、地下水(包括松散层孔隙

8、水、基岩裂隙水和可溶岩溶洞水)、大气降水和老窑水。(1) 地表水当洪水冲破地势低洼处井口围堤，或因泄洪道被堵塞而造成洪水位高出拦洪坝时，洪水便直接灌入地下工程。这种涌水特点是水量大，来势猛，并伴有泥砂，常造成淹井事故。若地表水体与第四纪松散砂、砾层或基岩裂隙含水层有密切水利联系，当地下工程施工揭露砂、砾含水层或基岩裂隙含水层时，地表水便以孔隙或裂隙为通道涌入地下工程。若地表水体与导水断层相连，当地下工程施工遇该断层时，地表水常为地下工程的直接水源。由于矿体(或煤层)的开采，在上覆岩层中往往形成导水裂缝带。当导水裂缝带贯通地表水体时，地表水可直接进入井下作面，给矿井的正常生产带来严重威胁。,7.

9、1概述,(2) 地下水根据赋存状态的不同，地下水可进一步细分为松散层孔隙水、基岩裂隙水和可溶岩溶洞水。在松散层中进行地下工程施工时，若事先未对松散层进行特殊处理（怎么处理），则当地下工程通过含水丰富的松散砂、砾层时，不仅有水进入，而且常伴有泥沙涌出，造成墙体坍塌，地面建筑物、构筑物歪斜等事故。对于基岩裂隙水，因裂隙的成因不同，基岩裂隙水的富水特征也不尽相同，对地下工程施工威胁较大的多为脆性岩层中的构造裂隙水，尤其是张性断裂；它不仅本身富水性较好，且常能沟通其它水源(地表水或强含水层)，造成淹井事故。(3) 大气降水大气降水的渗入，是地下工程施工时常见的补给水源之一。当地下工程位于低洼处或靠近地

10、表时，大气降水是直接或间接进入地下工程的主要水源。若地下工程位于分水岭处，它往往是唯一水源。其进入地下工程的规律是： 地下工程涌水量和涌水程度与降水量、降水性质、强度、延续时间有相应关系； 地下工程涌水量随气候条件发生变化，且具有明显的季节性； 地下工程涌水量随其埋深的增加而减少。,7.1概述,(4) 老窟水当地下工程施工接近老窟、古井及积水废巷时，常发生突然涌水。其特点是： 短时间内涌水量大，来势猛，破坏性大； 当这种水源和其它水源无联系时，很容易疏干，否则可造成大量而稳定的涌水，危害性也相应增加。,7.1概述,2 地下工程涌水的主要通道地下工程涌水的通道有多种类型，归结起来，可以分为两类，

11、即天然通道和人为通道。(1) 天然通道 土层的孔隙这类通道多存在于松散沉积层中，其透水性取决于土颗粒的大小、形状及排列情况。颗粒大而均匀，则孔隙大，透水性好；反之，则孔隙小，透水性差。 岩层的裂隙岩层的风化裂隙、成岩裂隙都能构成地下工程涌水的通路。但对地下工程涌水具有普遍而严重威胁的是构造裂隙(各种节理、断层和巨大的断裂破碎带)，因它不仅本身构成富水的断裂带，且往往又是良好的导水通道。任何地下工程都会揭露不同数量、不同性质、不同规模和不同时期所形成的构造裂隙，故导水性能也不尽相同。,7.1概述, 岩层的溶隙岩层的溶隙，为可溶岩所独具。岩溶发育的程度，受地质条件、气候条件、水交替循环强烈程度等因

12、素控制，三者相辅相成。由于溶隙主要是沿一组或几组裂隙发育，故常有一组或几组溶隙是地下水的主要通道。另外，岩溶不仅是涌水的主要通道，而且本身又是良好的储水空间，所以常造成灾害性的突水事故。(2) 人为通道 未封闭或封孔质量不好的钻孔旧钻孔处理不当或封孔质量不佳，在一定的水文地质条件下，这些旧钻孔就成为各水体之间或含水层之间联系的通道。当地下工程揭露或接近该钻孔时，地表水或地下水经钻孔涌入，造成强烈涌水。 矿山压力对顶底板的破坏在矿山开采过程中，矿体或煤层采出后，将引起上覆岩层发生不同程度的破坏，产生导水裂缝带。若导水裂缝带沟通上部含水层或地表水体时，可造成上部含水层、地表水及大气降水的直接渗入。

13、另外，矿体或煤层的开采同时引起底板应力的重新分布，局部地段应力集中，从而破坏底板岩层的天然结构和强度，使其失去隔水性能。当煤层底板赋存承压含水层时，有可能发生底板突水事故，造成淹井。,7.1概述, 排水引起新的补给长期排水，由于排水漏斗破坏或改变了地下水天然状态，因此不仅可以造成地表水的渗入条件，而且各含水层之间会出现新的补给排泄关系或涉及新的补给水源。3 涌水量的预测准确预测地下工程的涌水量，对于采取有效的防排措施有着十分重要的意义。目前，预测涌水量的方法主要有：(1) 水文地质比拟法此法建立在相似地质、水文地质条件比较的基础上，利用现有的地下工程涌水量的资料，对新设计地下工程的涌水量进行预

14、测。(2) 涌水量与水位降深曲线法此法的实质是根据三次抽(或放)水试验资料来推测相似水文地质条件地段新设计地下工程的涌水量。为了得到满意的结果，试验的最大降深应尽量增大，因为一般预测降深值不能大于试验最大降深值的23倍。(3) 地下水动力学方法地下水流向集水建筑物的涌水量计算公式，同样适用于地下工程涌水量的预测。,7.1概述,只要搞清了计算地段的地质、水文地质和地下工程的具体条件，取得的参数较精确，选择相适应的计算公式，一般能得到令人满意的结果。地下工程系统较一般供水工程复杂，其涌水量往往有季节性变化。因此有时预测值与实际涌水量相差较大，建议上述方法同时使用，相互补充作出合理评价。,7.2 人

15、工降低水位法,第二节 人工降低水位法人工降低地下水位，就是在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管 （井），利用抽水设备，在基坑开挖前和开挖过程中不断地抽出地下水，使地下水位降低到坑底以下，直至基础工程施工完毕为止。人工降低地下水位不仅是一种施工措施，也是一种加固地基的方法 它能疏干基土中的水分，促使土体固结，提高地基强度，还可以减少土方量，缩短工期，提高工程质量和保证施工安全 目前，常用的降水方法可分为集水井降水和井点降水。,7.2 人工降低水位法,1、集水井降水集水井降水是在基坑或沟槽开挖时，在坑底设置集水井，并沿坑底的周围或中央开挖排水沟，使水流入集水井内，然后用水泵抽出坑外 四

16、周的排水沟及集水井应设置在基础范围以外，地下水流的上游 根据地下水量 基坑平面形状及水泵能力，集水井每隔20 -40 m设置一个，集水井的直径或宽度，一般为0.6- 0.8 m 其深度随着挖土的加深而加深，要经常低于挖土面0.7 -1 .0 m 井壁可用竹木等简易加固，当基坑挖至设计标高后，井底应低于坑底12 m，并铺设碎石滤水层，以免在抽水时将泥砂抽出，并防止井底的土被扰动从基坑中直接抽出地下水的方法比较简单，应用也较广，但当土为细砂或粉砂时，地下水渗出时会产生流砂现象，使边坡塌方，坑底冒砂，工作条件恶化并会引起附近建筑物下沉的危险。,7.2 人工降低水位法,2、井点降水法井点降水法根据设备

17、可分为轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点和深井井点等具体选用时，可根据工程的特点要求的降水深、含水层土的类别及其渗透系数 施工设备的条件和施工期限等因素，进行技术经济比较以后作出选择在基坑开挖深度较大，地下水位较高，而土质又不好的情况下，用集水井降水法施工往往容易出现坑内涌水、斜坡失稳，坑底上冒等现象，而用井点降水法的方法，则可以解决这些问题。井点降水就是在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管（井），在基坑开挖前和开挖过程中，利用真空原理，不断抽出地下水，使地下水位降低到坑底以下。,7.2 人工降低水位法,7.2.1 方法实质 7.2.1 轻型井点系统7.2.1 喷射井点系统7.

18、2.1 管井井点和深井泵井点 7.2.1 电渗井点,7.2 人工降低水位法,一、方法实质人工降低地下水位，就是在井筒或地下工程基坑开挖前，预先在其四周埋设一定数量的滤水管或井，用抽水设备抽水，使地下水位降落到坑底以下，同时在开挖过程中仍不断抽水。这种方法可使所开挖的土始终保持干燥状态，从根本上防止流砂现象的发生，改善了工作条件，同时由于土中水被排除后，动水压力减少或消除，边坡可以放陡，减少挖土量。此外，由于渗流向下，在动水压力的作用下，增加了土颗粒间的压力，使坑底土层更为密实。人工降低地下水位方法有：轻型井点、喷射井点，电渗井点、管井井点及深井泵井点等，可根据土的渗透系数、要求降低水位的深度、

19、工程特点及设备条件等，参照表7-2选择。,7.2 人工降低水位法,7.2 人工降低水位法,二、轻型井点系统1. 轻型井点的概念轻型井点是在基坑外围或一侧、二侧埋设井点管并深入含水层内,井点管的上端通过连接弯管与集水总管连接,集水总管再与真空泵和离心水泵相连，启动抽水设备,在井点系统中形成真空,并在井点周围一定范围形成一个真空区,真空区通过砂井扩展到一定范围( 在真空力的作用下,井点附近的地下水通过砂井，经过滤器被强制性吸入井点系统内而使井点附近的地下水位得到降低。本施工方法具有机具设备简单，使用灵活，装拆方便，降水效果好，可提高边坡的稳定，能防止流砂现象的发生，降水费用较低等优点( 此方法适用

20、于渗透系K=0.1-50m/d 的土及土层中含有大量的细砂和粉砂的土或明沟排水易引起流砂、坍方的基坑降水工程，降水深度为)单级轻型井点3-6m,多级轻型井点6-12m。,7.2 人工降低水位法,2. 主要施工机具设备轻型井点主要设备包括：井点管（下端为虑管）、集水总管、弯连管及抽水设备。3.轻型井点施工工艺轻型井点的安装程序按设计布置方案，先排放总管，再埋设井点管，然后用弯管把井点管与总管相连接，最后安装抽水设备。井点施工工艺流程具体如图1：,7.2 人工降低水位法,三、喷射井点系统在水利水电工程施工过程中，为了保证基坑开挖工作始终在干地进行，常常要多次降低排水沟和给水井的高程，变换水泵的位置

21、，保证开挖工作的正常进行。特别是在开挖细砂土、沙壤土一类地基时，随着基坑地面的下降，坑底与地下水位的高差越来越大，在地下水渗透压力下，易产生边坡滑，坑底隆起等事故。采用喷射井点降水法，就可以避免上述缺点。,7.2 人工降低水位法,7.2 人工降低水位法,1喷射井点排水过程喷射井点由集水池、高压水泵、输水干管和喷射井管等组成，见图1。每根喷射井管上都有扬水器，因此不受吸水高度的限制，单层抽水就可以使地下水位下降较大的深度。通常一台高压水泵能为30-35个井点服务，其降水范围为5-18m。2.喷射井点的施工方法首先安装水泵及水泵的进水管路，然后铺进水管和回水管，挖井点坑和排水沟。管井的埋设通常可采

22、用射水法，振动射水法及钻井法等。埋设时要先下套管后下井管，井管下设妥当后，再一边下过滤料，一边起套管，并接通进水管，及时进行单井试抽。全部井点沉设完毕后，立即把各井点接通回水总管，进行全面试抽，合格后交付使用。,7.2 人工降低水位法,3.喷射井点工程易出现的质量问题喷射井点是靠高压水泵加压的工作水作用于扬水器而提升到地面。若井点施工质量差，扬水器失效，循环水路不通畅，水大量渗漏且压力下降，井点滤管或砂滤层淤塞，就会造成井点排水失效。4.原因分析(1)扬水器失效:扬水器失效的井点附近通常出现涌水冒砂，局部土层发湿或边坡局部不稳定。同时，井点真空度很小，井点内管出水不畅或无力，压差反映不正常。这

23、是由于喷嘴被杂物堵塞，此时当关闭该井点时压力表钻针基本不动或上升很小。若喷嘴磨损严重，甚至钻孔漏水;喷嘴夹板焊缝开裂，此时关闭该井点时压力表指针上升很大。,7.2 人工降低水位法,(2)井点堵塞:当井点发生堵塞时，往往出现工作水压力正常，但井点真空度超过附近正常井点很多;向被堵塞的井点内管灌水，水渗不下去;如邻近同时有几个井点堵塞，则附近基坑边坡土体潮湿，甚至出现边坡不稳或流沙现象。这主要是井点滤管处不透水的粘土层中，或井点4周添砂滤料后，未及时单井试抽，致使井管内泥砂沉积下来，把过滤管内的芯管口淤塞:或冲孔下井管施工过程中，孔壁塌落或缩孔，对硬粘土夹层未经处理，致使滤网淤泥堵塞。此外，如水泵

24、负担过多的井点或井点内管及管的接头等部件漏水，都可能导致工作水压力过低，使井点真空度过低，导致出现井点倒灌水。,7.2 人工降低水位法,5.处理方法对扬水器失效的处理，如失效原因是由于喷射夹板开裂或磨损穿孔漏水引起时，则应将内管全部拔出，更换喷嘴。若因喷嘴堵塞引起的，则应速将堵塞物排除，通常是先关闭该井点，松开关卡，将内管上提，敲出内管，使堵塞物振落到下部的沉淀管。如堵塞物卡的过紧，则将内管全部拔出，排除堵塞物。对于井点堵塞物的处理。当滤管内有泥沙沉积时，可先提起井点内管少许，通过井点内钻管之间的环行空间进水冲孔，由内管排水;反之，通过内管进水，由环行空间排水，由内管排水，使反冲的压力把淤积的

25、泥沙冲散成混水排出。当淤积堵塞滤网时，可通过井点内管压力水，使高压水带动泥浆从井点孔滤层翻出地面，翻空时间约1h，停止压水后，悬浮的砂滤料逐渐沉积在井点周围，全部组成滤层。如滤层处理的不当，应根据具体情况增设砂井，提高成层土层垂直渗透力，或在透水性较好的含水层中另设井点，或拔出井点重新埋设。对井点倒灌水的处理，应立即关闭该井点及查清倒灌水原因并作处理。为保证必要的工作水量和工作水压力，内管底座安装不严密或使用过程中井点内管上移的，应将内管顶端管卡拧紧，使底座上的铜环损坏，则更换铜坏，内管接头漏水的则按具体情况更换接头或焊接，若外管接头漏水则停止使用该井点，若水泵流量不足时应增开水泵。,7.2

26、人工降低水位法,6.结论由于喷嘴井点工程属于人工降低地下水位工程，施工难度大，容易出现质量问题。因而，对于喷射井点工程的施工重点应放在预防事故处理方面。首先，在施工准备期，严格检查扬水器质量，重点是同心度和焊缝质量，并作性能测定，地面测定的真空度不宜小于700汞柱，装配扬水器是要防止工具损伤喷嘴夹板焊缝，井点管和总管内必须除净铁屑，泥沙和焊渣等杂物并加以防护，以防喷嘴夹板堵塞带来后患。工作时要保持清洁，井点全面试抽2 d后，应更换清水，工作水压力要调节适当，能满足降水要求即可，以减少喷嘴磨耗程度。同时要按水泵性能来负担井点数量，并要有备用水泵。对于井点安装，应在井点管组安装前认真检查内管座部位

27、的支座质量，组装后在地面上对每根井点进行泵水试验，使用时把内管顶部的管卡拧紧防止内管上移，并要根据井点埋设深度保证必要的工作水压力。循环水池的位置宜离基坑稍远，并适当加强水池结构的抗裂措施。要防止井点倒灌，进水总管和回水总管的接头应安装严密。,7.2 人工降低水位法,在成井施工过程中，应将井点滤管设在透水性较大的土层中，必要时可扩大砂滤层直径，适当增加冲孔深度或增设沙井。冲孔应垂直，孔径应不小于400 mm，孔深度应大于井底端lm以上。拔冲管时应将高压水阀门关闭，以防止把已成孔壁冲坍。对于土层中的硬粘土夹层部位应使冲管反复上下冲孔和不断旋转冲管，使夹层中的孔径扩大到设计要求。另外，单井试抽时抽

28、出的浑水不可回入总管，试抽开始时水质浑，而后变清是属于正常现象。水变清后连续试抽不宜小于1h，以提高砂滤层以及附近的渗水能力。,7.2 人工降低水位法,四、管井井点和深井泵井点管井井点具有井距大, 各井点相互独立, 施工方便, 易于布置, 排水量大, 降水深, 降水设备和操作工艺简单 , 抽水效果好, 工程费用低等特点。鉴于管井井点在施工中应用比较多, 本文将详细介绍管井井点降水法。1 .管井井点的适用条件及优点在含水层的 的渗 透系 数大, 地 下水比较丰富的地区施工时, 宜采用管井井点降低地下 水位。一般适用 于 土的渗透系数为 10 2500 m/ d的第四系含水土层, 土质 为砂类土、

29、 碎石土、 基岩裂隙等含水层, 土层厚度宜 5 m, 降低水位深度 不限。管 井井 点 具有 井距 大, 各井 点相 互 独立, 施工方便, 易 于布 置, 排水 量 大, 降水 深, 降 水设 备 和操作工艺简 单, 抽水 效果 好, 工程 费用 低等 特点, 是 人 工降低地下水位经常采用 的降水 方法, 特别 是地下水 丰富,降水深、 面积大、 时间长的降水工程应用最为广泛 。,7.2 人工降低水位法,2 . 管井井点构造与设备管井的孔径宜为300 600 mm,管径为200 400 mm,特殊情况不受限制。例如当井深较浅,含水层水量较大时,孔径可为800 1200 mm,管径为500

30、800mm。井管与滤水管放入钻孔内,井管和滤水管与孔壁之间的空隙按设计要求的颗粒级配用砂砾料填,做好滤料层( 土工 布管井不用填砂处理) ,其作用是渗水阻砂阻土。管井井点的构造可分为井管与滤水管两部分。井管的直径根据含水层的富水性及水泵性能确定,并且不宜水泵外径50mm。井管与滤水管材料可为钢管、铸 铁管、钢筋焊接骨架、水泥管及其它材料。滤水管是井管的重要组成部分,其构造对降水井的出水量和可靠性影响很大,要求它过水能力要大,进入的泥砂少,有足够的强度和耐久性。钢管因价格较高很少采用, 多用于能回收的工程。,7.2 人工降低水位法,铸铁管在我国应用极其普遍,多年来一直有定型产品,规格齐全,质量优

31、良, 管径以300mm为主,一般直径200400mm,其孔隙率30 %。目前比较常用的滤水管还有钢筋焊接骨架滤水管,它的过滤部分采用直径20mm以上的钢筋焊接骨架,其孔隙率50 % ,外缠镀锌铁丝,再外包孔为1 2mm过滤网,对于降水深度8m的深井建议采用土工布,具有构造简单, 渗水性能好,价格便宜等优点。滤水管长度按设计要求而定, 当含水层厚 度 30m时, 宜根据含水层的富水性和设计出水量确定 。管井井点每 管井 内安装一台或几台水泵, 抽水设备应优先选用离心式水泵, 经常采用 100 200mm离心潜水泵或深井泵。,7.2 人工降低水位法,3 . 管井井点的布置虽然降水工程 基坑 平面

32、几何 图形 是多 样 的, 但井 点布置基本上 可以 分为 两种 形式: 面 状基 坑多 数 采用 环形封闭式, 条形基坑采用直线形式布置。面状基坑降水 井宜 在基 坑外 缘呈 封闭 状 布置, 距 边坡线 1 2 m布置, 如 果场 地宽敞 或采 用垂直 边 坡或 有锚杆和土钉护 坡等条 件下, 应尽 量距 离基 坑边缘 远些, 以 3 5 m为宜。在基坑运土通 道出口 两侧应 增设降 水井, 其外延长度不应小于通道口 宽度。降 水井布置 可在地 下水补给方向适当加密, 排泄方向适当减少。条状基坑宜采 用单 排或 双排 管井, 布 置 在基 坑的 一侧或两侧, 在基坑端部, 降水 井外延 长

33、度应为 基坑宽 度的1 2 倍, 选 择单排 或双 排应根 据计 算确 定。究 竟采 用单排或双排 ( 坑两 侧) 井 点布 置, 需要 视工 程特 点而 定。当基坑宽度 5 m, 及地 下水位 降低又 4 m时, 一 般均 采用单排井点布置。,7.2 人工降低水位法,降水工程根据井点布置在坑外或坑内又分为3 种类型: 坑外降水、坑内降水、坑外与坑内结合降水。坑外降水,即将井点布置在基坑以外,适用于以 下情况: 当坑壁不设维护结 构,地下水将向坑内渗流, 在坡趾附近容易产生渗透破坏,宜采用坑外井点降水; 基坑底部以下有承压含水层, 需降水深度较大时, 宜采用坑外 井点降水; 当基坑周围环境容许

34、降水或坑外降水对邻近地面无大影响者,可在坑外降水。当含水层分布均匀时,可沿基坑边缘外侧平均等距离布置;当含水层分布不均匀时,在主要富水地段加密布 设。在基岩裂隙水场地, 重点布置在补给与排泄两端。坑内降水, 即将井 点布置在基坑内部。在基坑边部设置维护结构及止水帷幕的条件下,可在 基坑内布置管井, 采用坑内管井降水,可减少降水总出水量, 缩小降水的影响范围, 减小坑外的水位下降及相应的地面沉降, 井点布置多呈网格状或 梅花状。当 面状基 坑很小 时可考 虑在坑内布置单个降水井进行坑内降水。坑外与坑内结合降水, 采用坑外降水时, 如果基坑宽度较大, 降水深 度不同的基坑, 为确保基坑中心水位降深

35、值满足设计要求或为加快降水速度, 可在基坑内增加少量的降水井点, 随基坑开 挖而逐渐 失效。布置时, 尽量周边多布井, 中间少布井, 以减少封井工作量。,7.2 人工降低水位法,降水井宜在基坑外缘采用封闭式布置。管井的间距和深度应根据场地水文地质条件、降水范围和降水深度确定。井间距不宜过小, 应 15倍井管直径,一般为10 20 m。当降水层为弱透水层或降水深度超过含水层底板时, 井间距应缩小, 可为 6 8 m。当降水层为中等透水层或降水深接近含水层底板时, 井间距可为 8 12 m。当降水层为中等到强透水层,含水层厚度大于降水深度时,井间距可为12 20 m。当降水深度较浅,含水层为中等以

36、上透水层,具 有一定厚度时,井间距可 20 m。井点深度要大于设计井中的降水深度或进入非含水层3 5 m,井中的降水深度由基坑降水深度、降水范围等计算确定。,7.2 人工降低水位法,1.深井井点具有下列显著特点：1）具有排水量大降水深(15m) 不受吸程限制排水效果好；2）井距大对平面布置的干扰小可用于各种情况不受土层限制；3）成孔(打井)用人工或机械均可较易于解决；4）井点制作降水设施及操作工艺维护均较简单施工速度快；5）如果井点管采用钢管塑料管可以整根拔出重复使用；6）单位降水费用较轻型井点低；7）一次性投资大成孔质量要求严格。,7.2 人工降低水位法,2.深井井点施工工艺流程井点测量定位

37、挖井口安护筒钻机就位钻孔回填井底砂垫 层吊放井管( 沉砂管、滤水管、吸水管) 回填砂砾过滤层洗井安置井内水泵安装抽水控制电路试抽水正常抽水降水完毕后封井。3.深井成孔施工(1) 采用泥浆护壁钻孔方法孔口设置护筒, 以防孔口塌方, 并在一侧设排泥沟、泥浆坑。(2) 清孔井管沉放前, 采用压缩空气进行洗井清孔, 以将孔内泥砂、 泥渣清出井外, 以利降水效果。,7.2 人工降低水位法,4.井管沉放施工(1) 井管安放应力求垂直并位于井孔中心; 管顶部比自然地坪高 50 0 m m 左右。为了保证井管接头对正,外壁绑长竹片导向。井管过滤部分应放置于含水层适当的范围内。(2) 井管安放好后,及时填充砂砾

38、滤料,粒径为3 8mm 细砾石。砂砾料必须 符合级配要求。其合格率须大于90% ,杂质含量不大于3% ,且不得用机械直接下料,应用铁锹人工下料, 以防分层不均匀和冲击井管(壁) 。(3) 填充滤料要一次连续完成, 从底填至井口下1.0m左右, 上部采用不含砂石的粘土封口。(4) 砂滤料填完后,在水泵安放前应按规定采用压缩空气清洗深井, 冲除沉渣。洗井工作应在安放完井管、 填好滤料封口 8 h 内进行, 一气呵成, 以免时间过长, 护壁泥沙逐渐老化, 影响渗水效果。,7.2 人工降低水位法,5. 水泵设备安装(1) 深井泵在安装前, 应对水泵和控制系统作一次全面细致的检查。其检查内容: 检验电动

39、机的旋转方向、各部位螺栓是否拧紧,电缆接头的封口是否松动,电缆线有无破损折断等情况,然后在地面上空转 3 5 min,无问题方可放入井中使用。(2) 深井泵的安放可用人工或机械进行,上部应与井管口固定, 机座应平稳。另外,深井泵电动机、电缆及接头应有可靠的绝缘。每台泵配置一个控制开关,主电源线路沿深井排水管路设置。安装完毕进行试抽水, 满足要求后方可投入正常工作。(3) 当停止降水工作后,应及时将井管拔出或将井孔用砂砾填充、捣实。,7.2 人工降低水位法,6. 井点降水注意事项(1) 井点使用时, 应对称同时抽水,使水位差控制在要求范围内。(2) 靠近建(构)筑物的井点, 应使与临近水位差保持

40、在 1m 以内, 以免造成建(构)筑物不均匀沉降而出现裂缝。为此,要加强水位观测, 当水位差过大时,应立即采取有效措施加以补救。(3) 井点供电系统应采用双线路,防止中途停电或发生其他故障,影响排水。必要时设置能满足施工要求的备用发电机组,以防突然停电,造成水位上涨,淹没基坑。(4) 抽水泵在工作中应经常观测水位变化情况,检查电缆是否与井壁相碰, 以防磨损后水沿电缆芯渗入电动机内, 同时尚须定期检查密封的可靠性, 以保证正常运转。,7.2 人工降低水位法,管井井点与深井井点布置图：,7.2 人工降低水位法,五、电渗井点基坑的土方开挖工程质量直接影响到建筑工程的整体质量，在基坑的土方开挖工程中，

41、开挖土层为饱和粘性土，特别是淤泥和淤泥质粘土，由于土的渗透系数很小（小于0.1m/d）,使用重力或真空作用的一般轻型井点降水，效果很差，此时宜采用电渗井点排水。它是利用粘性土中的电渗现象和电流泳特性，使粘性土空隙中的水流动加快，起到一定的疏干作用，从而使软土地基排水效率得到提高。电渗井点降水施工工艺，顺利地完成了基坑土方开挖工程施工。从开挖效果来看，电渗井点降水效果好，开挖过程中未出现工程质量问题。,7.2 人工降低水位法,1降水方案设计1.1 降水增加边坡和坑底稳定的原理基坑降水是一种有效的加固地基的方法。第2层土含水率在饱和状态中，土壤固结程度很差。采用井点降水后，地下水位降低，使得下卧层

42、承受垂直附加应力，下卧层的有效应力随着孔隙水压力的消散而增长，相应的土体抗剪强度也逐渐增长。对降水深度范围内的土层，其含水量因降水而显著减小，其重度从浮重度提高到饱和重度，这部分土层在增加的自重应力作用下逐渐固结，土体抗剪强度相应增长。由于第2层淤泥的透水性差（渗透系数为0.000711m/d），持水性较强，用一般轻型井点和喷射井点降水效果较差，选用电渗井点对土起疏干作用，使水排出。,7.2 人工降低水位法,2电渗井点施工方案2.1 井点设备及布置电渗排水量利用井点管（轻型井点本身作用阴极沿基坑（槽、沟）外围布置；用钢管（直径50-70mm或钢筋直径25mm以上）作阳极，埋设在井点管环圈内侧1

43、.25米处，外露在地面上约2040cm，其入土深度应比井点管深50cm，以保证水位能降到所要求的深度。阴阳极本身在的间距，采用轻型井点作阴极一般为0.81.0m，并成平行交错排列，阴阳极的数量宜相等，必须时阳极数量可多于阴极数量，阴、阳极分别用BX型铜芯橡皮线或扁钢、钢筋等连成通路，并分别接到直流发电机的相应电极上，如图所示。一般常用功率为9.6-55kW的直流电焊机代替直流发电机使用。当通电后，应用电压比降使带负电荷的土粒向阳极方向移动（即电泳作用），带正电荷的孔隙水则向阴极方向集中产生电渗现象，而在电渗与真空的双重作用下，强制粘土中的水从内向外流以入井点管附近积集，由井点管快速排除，使井点

44、管能保持连续抽水，地下水位逐渐下降；而电极间的土层则形成电围幕，由于电场作用而阻止地下水从四周流入坑内。,7.2 人工降低水位法,2.2 井点埋设与使用电渗井点埋设程序一般是先埋设轻型井点，预留出布置电渗井点阴极的位置，待轻型井点降水不能满足降水要求时，再埋设电渗阳极，以改善降水性能。电渗井阳极埋设与轻型井点相同，阳极埋设可用75mm旋叶式电钻钻孔埋设，钻进时加水和高压空气循环排泥，阳极就位后，利用下一钻孔排出泥浆倒灌填孔，使阳极与土接触良好，减少电阻，以利电渗。如深度不大，亦可用锤击法打入。钢筋埋设必须垂直，严禁与相序阴极相碰，以免造成短路，损坏设备。使用时工作电压不宜大于60V，土中通电的

45、电流密度宜为0.5-1.0A/m2。为防止大量电流从土表面通过，降低电渗效果，减少电耗，应在不需要电渗的土层（如渗透系数较大的土层）的阳极表面涂二层沥青绝缘；地面应使之干燥；并将地面以上的部分的阳极和阴极间的金属或其他导电物处理干净，有条件时亦涂上一层沥青绝缘，以提高电渗效果。电渗降水时，为清除由于电解作用产生的气体积聚在电极附近及表面，而使土体电阻加大，电能消耗增加，应采用间歇通电方式，即通电24h，停电23h，再通电。,7.2 人工降低水位法,2.3 电渗井平面布置电渗井点管布置：沿基坑四周布置1200，阴阳极平行交错排列，阴阳极间距1.25m，用钢筋25或钢筋45作阳极，布置在内侧；井点管选用5m长，滤管1.2米，埋设深度6.2m；井点管数量：总长度约440m，440/1=440根。总管约440m ；选用7台水泵3BA-9离心式水泵，7台W-6型真空泵。7台直流电焊机13KW，或三台直流电焊机26KW。,