基坑防水土方工程機械實用教案

1、 2、泵選用(xunyng)離心泵離心泵特點特點: :體積小、質(zhì)體積小、質(zhì)量輕、移動量輕、移動(ydng)(ydng)方便安裝方便安裝簡單、不需引力簡單、不需引力 潛水泵潛水泵 3、運用粗粒土層(t cn)和降水量小粘性土4 4、流砂及其防治、流砂及其防治水在土中滲流所產(chǎn)生的動水壓力對土體作用的結(jié)果。動水壓力水在土中滲流所產(chǎn)生的動水壓力對土體作用的結(jié)果。動水壓力GDGD的大小與水力坡的大小與水力坡度成正比，即水位差愈大，滲透路徑度成正比，即水位差愈大，滲透路徑L L愈短，則愈短，則GDGD愈大。當(dāng)動水壓力大于土的浮重度時，土愈大。當(dāng)動水壓力大于土的浮重度時，土顆粒處于懸浮狀態(tài)，土顆粒往往會隨滲

2、流的水一起流動，涌入基坑內(nèi)，形成流砂。細(xì)顆粒、松顆粒處于懸浮狀態(tài)，土顆粒往往會隨滲流的水一起流動，涌入基坑內(nèi)，形成流砂。細(xì)顆粒、松散、飽和的非粘性土特別容易發(fā)生流砂現(xiàn)象。散、飽和的非粘性土特別容易發(fā)生流砂現(xiàn)象。基坑挖土至地下水位以下，當(dāng)土質(zhì)為細(xì)砂土或粉砂土的情況下，往往會出現(xiàn)一種稱為基坑挖土至地下水位以下，當(dāng)土質(zhì)為細(xì)砂土或粉砂土的情況下，往往會出現(xiàn)一種稱為“流砂流砂”的現(xiàn)象，即土顆粒不斷地從基坑邊或基坑底部冒出的現(xiàn)象。一旦出現(xiàn)流砂，的現(xiàn)象，即土顆粒不斷地從基坑邊或基坑底部冒出的現(xiàn)象。一旦出現(xiàn)流砂，土體邊挖邊冒流砂，土完全喪失承載力，至使施工條件惡化，基坑難以挖到設(shè)計深度。土體邊挖邊冒流砂，土完

3、全喪失承載力，至使施工條件惡化，基坑難以挖到設(shè)計深度。嚴(yán)重時會引起基坑邊坡塌方；臨近建筑因地基被掏空而出現(xiàn)開裂、下沉、傾斜甚至倒嚴(yán)重時會引起基坑邊坡塌方；臨近建筑因地基被掏空而出現(xiàn)開裂、下沉、傾斜甚至倒塌。塌。 流沙：流沙現(xiàn)象產(chǎn)生的原因：第1頁/共36頁第一頁，共37頁。（1 1）枯水期施工法枯水期地下水位較低，基坑內(nèi)外水位差小，動水壓力小，就不易產(chǎn)生流砂）枯水期施工法枯水期地下水位較低，基坑內(nèi)外水位差小，動水壓力小，就不易產(chǎn)生流砂（2 2）搶挖并拋大石塊法分段搶挖土方，使挖土速度超過冒砂速度，在挖至標(biāo)高后立即鋪竹、蘆席，并拋）搶挖并拋大石塊法分段搶挖土方，使挖土速度超過冒砂速度，在挖至標(biāo)高后

4、立即鋪竹、蘆席，并拋大石塊，以平衡動水壓力，將流砂壓住。此法適用于治理局部的或輕微的流砂。大石塊，以平衡動水壓力，將流砂壓住。此法適用于治理局部的或輕微的流砂。（3 3）設(shè)止水帷幕法將連續(xù)的止水支護結(jié)構(gòu)（如連續(xù)板樁、深層攪拌樁、密排灌注樁等）打入基坑底面以）設(shè)止水帷幕法將連續(xù)的止水支護結(jié)構(gòu)（如連續(xù)板樁、深層攪拌樁、密排灌注樁等）打入基坑底面以下一定深度，形成封閉的止水帷幕，從而使地下水只能從支護結(jié)構(gòu)下端向基坑滲流，增加地下水從坑外下一定深度，形成封閉的止水帷幕，從而使地下水只能從支護結(jié)構(gòu)下端向基坑滲流，增加地下水從坑外流入基坑內(nèi)的滲流路徑，減小水力坡度，從而減小動水壓力，防止流砂產(chǎn)生。流入基坑

5、內(nèi)的滲流路徑，減小水力坡度，從而減小動水壓力，防止流砂產(chǎn)生。（4 4）凍結(jié)法將出現(xiàn)流砂區(qū)域的土進(jìn)行凍結(jié)，阻止地下水的滲流，以防止流砂發(fā)生。）凍結(jié)法將出現(xiàn)流砂區(qū)域的土進(jìn)行凍結(jié)，阻止地下水的滲流，以防止流砂發(fā)生。（5 5）人工降低地下水位法即采用井點降水法（如輕型井點、管井井點、噴射井點等），使地下水位降低）人工降低地下水位法即采用井點降水法（如輕型井點、管井井點、噴射井點等），使地下水位降低至基坑底面以下，地下水的滲流向下，則動水壓力的方向至基坑底面以下，地下水的滲流向下，則動水壓力的方向(fngxing)(fngxing)也向下，從而水不能滲流入基坑內(nèi)，也向下，從而水不能滲流入基坑內(nèi)，可有效地

6、防止流砂的發(fā)生。因此，此法應(yīng)用廣泛且較可靠?？捎行У胤乐沽魃暗陌l(fā)生。因此，此法應(yīng)用廣泛且較可靠。 防流砂措施(cush)現(xiàn)象：挖坑時，坑底下現(xiàn)象：挖坑時，坑底下(d xi)(d xi)的土隨水涌入坑內(nèi)，邊挖邊冒，無法挖深的土隨水涌入坑內(nèi)，邊挖邊冒，無法挖深流砂發(fā)生的條件流砂發(fā)生的條件a a土層中有厚度土層中有厚度250250的粉砂土層的粉砂土層b b土的含水率土的含水率30%30%或孔隙率或孔隙率43%43%c c粘粒含最粘粒含最10%10%，粉砂粒含量，粉砂粒含量75%75%d d砂土滲透系數(shù)、排水性差砂土滲透系數(shù)、排水性差內(nèi)部條件：細(xì)砂、粉砂、亞砂土內(nèi)部條件：細(xì)砂、粉砂、亞砂土外部條件：地

7、下水及動水壓力的大小和方向動水壓力外部條件：地下水及動水壓力的大小和方向動水壓力地下水滲流對地下水滲流對 單位土體內(nèi)骨架產(chǎn)生的壓力，單位土骨架對地下水阻力單位土體內(nèi)骨架產(chǎn)生的壓力，單位土骨架對地下水阻力t t 原因分析原因分析第2頁/共36頁第二頁，共37頁。 集水井集水井(shujng)(shujng)降水動畫降水動畫第3頁/共36頁第三頁，共37頁。原理：沿點降水就是在基坑開挖沿點降水就是在基坑開挖(ki w)(ki w)前，預(yù)先在基坑四周埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管（井）。在基前，預(yù)先在基坑四周埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管（井）。在基坑開挖坑開挖(ki w)(ki w)前和開挖前和開挖(ki w)(ki

8、 w)過程中，利用真空原理，不斷抽出地下水，使地下水位降過程中，利用真空原理，不斷抽出地下水，使地下水位降低到坑底以下。低到坑底以下。 防防 防止地下水涌入坑內(nèi)（圖防止地下水涌入坑內(nèi)（圖a a）；）； 防止邊坡由于地下水的滲流而引起的塌方防止邊坡由于地下水的滲流而引起的塌方(t fng)(t fng)（圖（圖b b）；）； 使坑底的土層消除了地下水位差引起的壓力，因此，可防止坑底的管涌（圖使坑底的土層消除了地下水位差引起的壓力，因此，可防止坑底的管涌（圖c c）；）； 降水后，使板樁減少橫向荷載（圖降水后，使板樁減少橫向荷載（圖d d）；）； 消除了地下水的滲流，防止流砂現(xiàn)象（圖）；消除了地下

9、水的滲流，防止流砂現(xiàn)象（圖）； 降低地下水位后，還能使土壤固結(jié)，增加地基土的承載能力。降低地下水位后，還能使土壤固結(jié)，增加地基土的承載能力。原理：1 1、簡介、簡介(jin ji)(jin ji)第4頁/共36頁第四頁，共37頁。分類：輕型輕型(qn xn)(qn xn)井點井點管井管井(gunjng)(gunjng)根據(jù)土的滲透系數(shù)、降水深度、根據(jù)土的滲透系數(shù)、降水深度、設(shè)備條件及經(jīng)濟比較等因素設(shè)備條件及經(jīng)濟比較等因素(yn s)確定，可參照下表選擇確定，可參照下表選擇第5頁/共36頁第五頁，共37頁。2 2、輕型、輕型(qn xn)(qn xn)井點井點輕型井點設(shè)備輕型井點設(shè)備由管路系統(tǒng)和

10、抽水設(shè)備組成由管路系統(tǒng)和抽水設(shè)備組成(z chn)(z chn)。管路系統(tǒng)包括：濾管、井點管、彎聯(lián)管。管路系統(tǒng)包括：濾管、井點管、彎聯(lián)管及總管。及總管。 輕型井點設(shè)備 1 地面；2水泵；3總管(zn un)；4井點管；5濾管； 6降落后的水位；7原地下水位；8基坑底 輕型井點降水動畫輕型井點降水動畫第6頁/共36頁第六頁，共37頁。為進(jìn)水設(shè)備，通常采用長為進(jìn)水設(shè)備，通常采用長1.01.5 m1.01.5 m、直徑、直徑(zhjng)38 mm(zhjng)38 mm或或51 mm51 mm的無縫鋼管，管壁鉆有直徑的無縫鋼管，管壁鉆有直徑(zhjng)(zhjng)為為1219 mm1219 m

11、m的濾孔。骨架管外面包以兩層孔徑不同的生絲布或塑料布濾網(wǎng)。為使流水暢通，的濾孔。骨架管外面包以兩層孔徑不同的生絲布或塑料布濾網(wǎng)。為使流水暢通，在骨架管與濾網(wǎng)之間用塑料管或梯形鉛絲隔開，塑料管沿骨架繞成螺旋形。濾網(wǎng)外面再繞一層粗鐵絲在骨架管與濾網(wǎng)之間用塑料管或梯形鉛絲隔開，塑料管沿骨架繞成螺旋形。濾網(wǎng)外面再繞一層粗鐵絲保護網(wǎng)、濾管下端為一鑄鐵塞頭。濾管上端與井點管連接。保護網(wǎng)、濾管下端為一鑄鐵塞頭。濾管上端與井點管連接。（1 1）井點系統(tǒng)）井點系統(tǒng)(xtng)(xtng)1 1）濾管）濾管濾管構(gòu)造 1 鋼管(gnggun)；2管壁上的孔；3塑料管；4細(xì)濾網(wǎng)5粗濾網(wǎng)；6粗鐵絲保護網(wǎng)；7井點管；8鑄

12、鐵頭2 2） 井點管為直徑井點管為直徑38 mm 38 mm 和和51 mm51 mm、長、長57 m57 m的鋼管。井點管的上端用彎聯(lián)管與總管相連的鋼管。井點管的上端用彎聯(lián)管與總管相連3 3）集水總管為直徑）集水總管為直徑100127 mm100127 mm的無縫鋼管，每段長的無縫鋼管，每段長4 m4 m，其上端有井點管聯(lián)結(jié)的短接頭，其上端有井點管聯(lián)結(jié)的短接頭，間距間距0.8 m0.8 m或或1.2 m1.2 m。第7頁/共36頁第七頁，共37頁。的W5，W6型干式真空泵，其最大負(fù)荷長度分別為80 m和100 m，有效負(fù)荷長度為60m和80m。（2 2）抽水）抽水(chu shu)(chu

13、shu)設(shè)備設(shè)備干式干式(n sh)(n sh)真空泵真空泵射流泵射流泵 干式真空泵工作原理 1 濾管；2井點管；3彎聯(lián)管；4集水總管；5過濾室； 6水氣分離器；7進(jìn)水管；8副水氣分離器；9放水口；10真空泵；11電動機；12循環(huán)水泵；13離心水泵第8頁/共36頁第八頁，共37頁。根據(jù)基坑（槽）形狀(xngzhun)，輕型井點可采用單排布置（圖a）、雙排布置（圖b）、環(huán)形布置（圖c），當(dāng)土方施工機械需進(jìn)出基坑時，也可采用U形布置（圖d）。輕型(qn xn)井點設(shè)計（1）平面布置a）單排布置(bzh)；b）雙排布置(bzh)；c）環(huán)形布置(bzh)；d）U形布置(bzh)；單排布置：單排布置：適

14、用于基坑、槽寬度小于適用于基坑、槽寬度小于6m6m，且降水深度不超過，且降水深度不超過5m5m的情況，井點管應(yīng)布的情況，井點管應(yīng)布 置在地下水的上游一側(cè)，兩端的延伸長度不宜小于坑槽的寬度。置在地下水的上游一側(cè)，兩端的延伸長度不宜小于坑槽的寬度。雙排布置雙排布置: : 適用于基坑寬度大于適用于基坑寬度大于6m6m或土質(zhì)不良的情況?；蛲临|(zhì)不良的情況。環(huán)形布置環(huán)形布置: : 適用于大面積基坑，如采用適用于大面積基坑，如采用U U形布置，則井點管不封閉的一段應(yīng)在地下水的下游方向。形布置，則井點管不封閉的一段應(yīng)在地下水的下游方向。第9頁/共36頁第九頁，共37頁。高程布置系確定井點管埋深，即濾管上口至總

15、管埋設(shè)面的距離，主要考慮降低后的水位應(yīng)控制(kngzh)在基坑底面標(biāo)高以下，保證坑底干燥。高程布置可按式1-38計算（圖1-52）：（2 2）高程）高程(gochng)(gochng)布置布置井點管的埋深應(yīng)滿足水泵的抽吸能力，當(dāng)水泵的最大抽吸深度不能達(dá)到井點管的埋置深度時，應(yīng)考慮降低總管埋設(shè)位置或采用兩級井點降水。如采用降低總管埋置高度的方法，可以在總管埋置的位置處設(shè)置集水井降水。但總管不宜放在地下水位以下過深的位置，否則，總管以上的土方(tfng)開挖也往往會發(fā)生涌水現(xiàn)象而影響土方(tfng)施工。 第10頁/共36頁第十頁，共37頁。（3 3）水井）水井(shujng)(shujng)分類

16、分類當(dāng)水井布置在具有潛水當(dāng)水井布置在具有潛水(qinshu)自由面的含水層中時（即地下水面為自由面），自由面的含水層中時（即地下水面為自由面），稱為無壓井稱為無壓井當(dāng)水井布置在承壓含水層中時（含水層中的水充滿在兩層不透水層當(dāng)水井布置在承壓含水層中時（含水層中的水充滿在兩層不透水層間，含水層中的地下水水面具有一定間，含水層中的地下水水面具有一定(ydng)水壓），稱為承壓井水壓），稱為承壓井當(dāng)水井底部達(dá)到不透水層時稱為完整井，否則稱為非完整井當(dāng)水井底部達(dá)到不透水層時稱為完整井，否則稱為非完整井 a ）無壓完整井； b ）無壓非完整井； c ）承壓完整井； d ）承壓非完整井第11頁/共36頁第十

17、一頁，共37頁。下坡(xi p)推土 借自重，增加推土能力適用于狹長場地并列推土 2一3臺機平排，增大推土量適用于大面積場地槽形推土 一條作業(yè)線重復(fù)運行，增大推土量多鏟集運 多次鏟土，一次推送，縮短運時，硬質(zhì)土索式索式油壓式油壓式特點：操作靈活、運轉(zhuǎn)方便、速度(sd)快、能緩緩坡適用：場地平整、清理、平溝坑、挖淺基坑1一3類土、經(jīng)濟、遠(yuǎn)距100米、4 0一60米。施工方法：履帶式輪胎式附著力強，附著力強，爬坡性能好爬坡性能好行駛速度快行駛速度快靈活性好靈活性好我國生產(chǎn)的履帶式推土機有東方32100、T-120、黃河220等；輪胎式推土機有TL160等。第12頁/共36頁第十二頁，共37頁。T2

18、-100型液壓操縱(cozng)推土機第13頁/共36頁第十三頁，共37頁。并列并列(bngli)推推土法土法下坡下坡(xi p)推土法推土法槽形推土法槽形推土法第14頁/共36頁第十四頁，共37頁。斜角斜角(xi jio)推送法推送法作業(yè)作業(yè)A鏟刀寬；B不大于拖拉機履帶凈寬溝槽土埂第15頁/共36頁第十五頁，共37頁。分類：特點：自行式，拖式，索式，油壓式操作靈活(ln hu)，速度快，生產(chǎn)率高，費用低適用：第16頁/共36頁第十六頁，共37頁。1 1）、下坡鏟土）、下坡鏟土 借自重借自重2 2）、跨鏟法）、跨鏟法 形成土槽，增加鏟量形成土槽，增加鏟量3 3）、助鏟法）、助鏟法 與推土機協(xié)作

19、與推土機協(xié)作(xizu)(xizu)作業(yè)作業(yè)1、運行路線、運行路線 2、施工方法、施工方法 第17頁/共36頁第十七頁，共37頁。鏟運機鋸齒形開行(kixng)路線1路堤(ld)2取土槽第18頁/共36頁第十八頁，共37頁。鏟運機下坡(xi p)鏟土法第19頁/共36頁第十九頁，共37頁。助鏟法示意圖鏟運機鏟土推土機助鏟第20頁/共36頁第二十頁，共37頁。雙鏟聯(lián)運(linyn)法示意圖第21頁/共36頁第二十一頁，共37頁。正鏟反鏟拉鏟抓鏟前進(jìn)向前，強制切土，卸土（側(cè)面前進(jìn)向前，強制切土，卸土（側(cè)面(cmin)，后面），后面）后退向下后退向下(xin xi)，強制切土，挖掘力比正鏟小，強制切

20、土，挖掘力比正鏟小后退向下后退向下(xin xi)，自重切土，自重切土直上直下，自重切土直上直下，自重切土機械式液壓式輪式履帶式迷你式大型式機械式中性式第22頁/共36頁第二十二頁，共37頁。正鏟拉鏟抓鏟反鏟第23頁/共36頁第二十三頁，共37頁。第24頁/共36頁第二十四頁，共37頁。 1正鏟挖掘機 正鏟挖掘機外型如圖1-44所示。它適用于開挖停機面以上的土方，且需與汽車配合(pih)完成整個挖運工作正鏟挖掘機挖掘力大，適用于開挖含水量較小的一類土和經(jīng)爆破的巖石及凍土。 圖1- 44 1- 44 正鏟挖掘機外形(wi xn) (wi xn) 第25頁/共36頁第二十五頁，共37頁。正鏟作業(yè)(

21、zuy)(zuy)示意 第26頁/共36頁第二十六頁，共37頁。 2反鏟挖掘機 反鏟適用于開挖一至三類的砂土或粘土。主要用于開挖停機面以下的土方，一般反鏟的最大挖土深度為46m，經(jīng)濟合理(hl)的挖土深度為35m。反鏟也需要配備運土汽車進(jìn)行運輸。反鏟的外型如圖1-46所示。圖1-46 1-46 液壓反鏟挖掘機外形(wi xn)(wi xn)第27頁/共36頁第二十七頁，共37頁。反鏟作業(yè)(zuy)(zuy)示意第28頁/共36頁第二十八頁，共37頁。 3抓鏟挖掘機 它適用于開挖較松軟的土。對施工面狹窄而深的基坑、深槽、深井采用抓鏟可取得理想效果。抓鏟還可用于挖取水中淤泥、裝卸(zhungxi)碎石、礦碴等松散材料。抓鏟也有采用液壓傳動操縱抓斗作業(yè)