大工11秋《建筑施工》辅导资料二Word下载.docx
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2-集水井;
3-离心式水泵;
4-基础边线;
5-原地下水位线;
6-降低后地下水位线
1、排水沟的设置
排水沟底宽应不少于0.2~0.3m,沟底设有0.2%~0.5%的纵坡,使水流不致堵塞。
在开挖阶段,排水沟深度应始终保持比挖土面低0.4~0.5m;
在基础施工阶段,排水沟应距基础有足够远的距离且适当保护,并保证排水通畅。
2、集水井的设置
集水井应设置在基础范围以外的边角处。
间距应根据水量大小、基坑平面形状及水泵能力确定,一般为20~40m。
集水井的直径或宽度,一般为0.6~0.8m。
其深度应随着挖土的加深而加深,保持井底低于挖土面0.7~1.0m。
当基坑挖至设计标高后,井底应低于基坑底1~2m,并铺设碎石滤水层。
以免长时间抽水时,造成泥砂损失和扰动井底土。
3、水泵性能与选用
排水用的水泵主要有:
离心泵、潜水泵、软抽水泵等。
(1)离心泵
泵体是由泵壳、泵轴及叶轮等主要部件组成,其管路系统包括滤网与底阀、吸水管及出水管等。
离心泵的抽水原理:
利用叶轮高速旋转时所产生的离心力,将轮心部分的水甩往轮边,沿出水管压向高处。
水泵的主要性能包括:
流量、总扬程、吸水扬程和功率等。
流量是指水泵单位时间内的出水量。
扬程是指水泵能扬水的高度,也称水头。
离心泵工作简图
1-泵壳;
2-泵轴;
3-叶轮;
4-滤网与底阀;
5-吸水管;
6-出水管
离心泵的选择,主要根据需要的流量和扬程而定。
离心泵安装时,要特别注意吸水管接头不漏气,并保证吸水口在水面以下不少于0.5m,以免吸入空气,影响水泵正常进行。
(2)潜水泵
潜水泵是由立式水泵与电动机组合而成,工作时完全浸在水中。
水泵装在电动机上端,叶轮可制成离心式或螺旋桨式;
电动机设有密封装置。
潜水泵的工作简图见下页。
(三)流砂及其防治
1、流砂发生的原因
动水压力是流砂发生的重要条件。
流动中的地下水对土颗粒产生的压力称为动水压力,其性质通过下图所示的试验说明。
动水压力原理图
(a)水在土中渗流的力学现象;
(b)动水压力对地基土的影响
l、2-土颗粒
潜水泵工作简图
1-叶轮;
2-轴;
3-电动机;
4-进水口;
5-出水胶管;
6-电缆
由上式可知,动水压GD与水力坡度I成正比,水位差越大,动水压力越大,而渗透路程越长,动水压力越小。
产生流砂现象主要是由于地下水的水力坡度大,即动水压力大,而且动水压力的方向(与水流方向一致)与土的重力方向相反,土不仅受水的浮力,而且受动水压力的作用,有向上举的趋势,当动水压力等于或大于土的浸水密度时,土颗粒处于悬浮状态,并随地下水一起流入基坑,即发生流砂现象。
2、流砂的防治(多项选择题)
流砂防治的主要途径是减小或平衡动水压力或改变其方向。
具体措施为:
(1)抢挖法
(2)水下挖土法
(3)打钢板桩或作地下连续墙法
(4)在枯水季节开挖
(5)井点降水法
(四)井点降水法
井点降水法就是在基坑开挖前,预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管(井),利用抽水设备从中抽水,使地下水位降落到坑底标高以下,并保持至回填完成或地下结构有足够的抗浮能力为止。
1、轻型井点
(1)轻型井点设备
轻型井点设备是由管路系统和抽水设备组成。
管路系统包括:
井点管(由井管和滤管连接而成)、弯联管及总管等。
轻型井点法降低地下水位全貌图
1-井管;
2-滤管;
3-总管;
4-弯联管;
5-水泵房
6-原有地下水位线;
7-降低后地下水位线
真空泵轻型井点设备工作原理简图滤管的构造
(2)轻型井点布置(重点掌握)
①平面布置
当基坑或沟槽宽度小于6m,且降水深度不超过5m时,可采用单排井点,布置在底下水流的上游一侧,其两端的延伸长度不应小于基坑宽度。
井点管距离基坑壁一般不宜小于0.7~1.0m,以防局部发生漏气。
在靠近河流及总基坑转角部位,井点应适当加密。
单排井点布置简图
(a)平面布置;
(b)高程布置
1-总管;
2-点管;
3-抽水设备
②高程布置
轻型井点多是利用真空原理抽吸地下水,理论上的抽水深度可达10.3m。
但由于土层透气及抽水设备的水头损失等因素,井点管处的降水深度往往不超过6m。
环形井点布置简图
2-井点管;
井管的埋置深度HA,可按下式计算:
HA≥H1十h十iL(m)
式中H1——总管平台面至基坑底面的距离(m);
h——基坑中心线底面至降低后的地下水位线的距离,一般取0.5~1.0m;
i——水力坡度,根据实测:
环形井点为1/10,单排线状井点为1/4;
L——井点管至基坑中心线的水平距离(m)。
当计算出的HA值大于降水深度6m时,则应降低总管安装平台面标高,以满足降水深度要求。
此外,在确定井管埋置深度时,还要考虑井管长度(一般为6m),且井管通常需露出地面为0.2~0.3m。
在任何情况下,滤管必须埋在含水层中。
(3)轻型井点计算
①井型判定
水井的分类
(a)无压完整井;
(b)无压非完整井;
(c)承压完整井;
(d)承压非完整井
②涌水量计算
(①)无压完整涌水量
环形井点涌水量计算简图
(b)无压非完整井
(m³
/d)
式中K——渗透系数(m/d),应由实验确定;
H——含水层厚度(m);
S——水位降低值(m);
R——抽水影响半径(m),取
X0——环形井点的假想半径(m):
F——基坑周围井点管所包围的面积(㎡)。
(②)无压非完整井涌水量
有效深度H0值
S’/S’+1
0.2
0.3
0.5
0.8
H0
1.3(S’+l)
1.5(S’+l)
1.7(S’+l)
1.85(S’+l)
注:
表中S‘为井管内水位降低深度,l为滤管长度。
(③)承压完整井涌水量
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——渗透系数(m/d),应由实验确定;
③确定井点管数量与井距
(①)单井最大出水量
单井的最大出水量q,主要取决于土的渗透系数、滤管的构造与尺寸,按下式确定:
式中d——滤管直径(m);
l——滤管长度(m);
K——渗透系数(m/d)。
(②)最少井数
井点管的最少根数nmin,按下式计算:
nmin=1.1Q/q(根)
式中1.1——备用系数,考虑井点管堵塞等因素。
其它符号同前。
(③)最大井距
Dmax=L/nmin
式中L——总管长度(m)。
确定井点管间距时,还应注意以下几点:
(需要记忆)
(a)井距过小时,彼此干扰大,影响出水量,因此井距必须大于15倍管径。
(b)在渗透系数小的土中井距宜小些,否则水位降落时间过长。
(c)靠近河流处,井点宜适当加密。
(d)井距应能与总管上的接头间距相配合。
根据实际采用的井点管间距,最后确定所需的井点管根数。
(4)轻型井点的施工
埋设井点的程序是:
放线定位→打井孔→埋设井点管→安装总管→用弯联管将井点管与总管接通→安装抽水设备。
轻型井点的施工要点:
轻型井点的井孔一般采用水冲法或回转法。
冲孔直径一般为300mm,以保证井管四周有一定厚度的砂滤层,冲孔深度宜比滤管底深0.5mm左右,以防冲管拔出时,部分土颗粒沉于底部而触及滤管底部。
井孔成孔后,应立即居中插入井点管,并在井点管与孔壁之间迅速填灌砂滤层,以防孔壁塌土。
砂滤层的填灌质量是保证轻型井点顺利抽水的关键。
一般宜采用干净粗砂,填灌均匀,并至少填至滤管顶部1-1.5米以上,以保证水流畅通。
上部须用粘土封口,以防漏气和地表水下渗。
对于土质较差的地区,可以采用套管水冲法。
井点系统全部安装完毕后,需进行试抽,以检查有无漏气现象。
若发现滤管被泥砂堵塞,则属于“死井”,应逐根用高压水反向冲洗或拔出重新沉没。
轻型井点的使用
轻型井点使用时,一般应连续抽水(特别是开始阶段)。
时抽时停,滤网易堵塞,也容易抽出土粒,使出水混浊,并会引起附近建筑物由于土颗粒流失而沉降开裂;
同时由于中途停抽,地下水回升,也会引起土方边坡坍塌等事故。
轻型井点的正常出水规律是“先大后小,先混后清”,否则应立即检查纠正。
必须经常观测真空度,如发现不足,则应立即检查井点系统有无漏气并应采取相应的措施。
采用井点降水时,应对附近建筑物进行沉降观测,以便采取防护措施。
在抽水过程中,应调节离心泵的出水阀以控制出水量,使抽吸排水保持均匀,达到细水长流。
在抽水过程中,还应检查有无“死井”(即井点管淤塞)。
当死井太多,严重影响降水效果时,应逐个用高压水反向冲洗或拔出重埋。
2、喷射井点
当基坑开挖较深,降水深度要求较大时,可采用喷射井点降水。
其降水深度可达8~20m,可用于渗透系数为0.1~50m/d的砂土、淤泥质土层。
喷射井点施工顺序是:
安装水泵设备及泵的进出水管路;
铺设进水总管和回水总管;
沉设井点管(包括灌填砂滤料),接通进水总管后及时进行单根试抽、检验;
全部井点管沉设完毕后,接通回水总管,全面试抽,检查整个降水系统的运转状况及降水效果。
3、管井井点
管井井点就是沿基坑每隔一定距离设置一个管井,每个管井单独用一台水泵不断抽水来降低地下水位。
在土的渗透系数大(20~200m/d)的土层中,宜采用管井井点。
管井井点的设备主要是由管井、吸水管及水泵组成。
4、深井井点
当要求井内降水深度超过15m时,可在管井中使用深井泵抽水。
这种井点称为深井井点(或深管井井点)。
深井井点一般可降低水位30~40m,有的甚至可达百米以上。
常用的深井泵有两种类型。
一种是深井潜水泵,另一种是电动机安装在地面上,通过传动轴带动多级叶轮工作而排水。
5、电渗井点
电渗井点是在轻型或喷射井点中增设电极而形成,主要用于渗透系数小于0.1m/d的土层。
(五)降水对周围地面的影响及预防措施
降低地下水位时,由于土颗粒流失或土体压缩固结,易引起周周地面沉降。
由于土层的不均匀性和形成的水位呈漏斗状,地面沉降多为不均匀沉降,可能导致周围的建筑物倾斜、下沉、道路开裂或管线断裂。
因此,井点降水时,必须采取相应措施,以防造成危害。
1、回灌井点法
该方法是在降水井点与需保护的建筑物、构筑物间设置一排回灌井点。
在降水的同时,通过回灌井点向土层内灌入适量的水,使原建筑物下保持较高的地下水位,以减少其沉降程度。
2、设置止水帷幕法
在降水井点区域与原建筑之间设置一道止水帷幕,使基坑外地下水的渗流路线延长,从而使原建筑物的地下水位基本保持不变。
止水帷幕可结合挡土支护结构设置,也可以单独设置。
常用的止水帷幕的做法有深层搅拌法、压密注浆法、冻结法等。
3、减缓降水速度法
减缓井点的降水速度,可防止土颗粒随水流带出。
具体措施包括:
加长井点,调小离心泵阀门,根据土颗粒的粒径选择恰当的滤网,加大砂滤层厚度等。
三、例题
1、某基坑开挖土层为粉砂,地下水位线低于地面10m;
开挖深度18m,降水方法宜采用()。
A、集水井B、轻型井点C、管井井点D、深井井点
答案:
D
解析:
该工程实际降水深度为18-10+0.5=8.5m以上,即便是在挖至接近地下水位处再安装轻型井点或管井井点,其降水深度也均不能满足要求。
而由于土层为粉砂,集水井法易引起坍塌,不能使用。
深井井点降水深度可达到15m以上,能满足降水要求。
2、下列排水形式中,降水深度可达百米以上的是()。
A、轻型井点B、深井井点C、喷射井点D、管井井点
B
3、确定井点管间距时应注意哪些问题?
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