地鐵明挖法施工-基坑降水（防排水施工）38頁(yè)

1、第7講 基坑降水（防排水施工）一、明溝排水二、井點(diǎn)降水 基坑開挖時(shí)，流入坑內(nèi)的地下水和地表水如不及時(shí)排除，會(huì)使施工條件惡化、造成土壁塌方，亦會(huì)降低地基的承載力。施工排水可分為明排水法和人工降低地下水位法兩種。一、水對(duì)基坑施工的危害1、地表水雨水、生活用水 1）積水，影響施工； 2）沖刷邊坡； 3）滲入土體，造成土體失穩(wěn)。2、地下水 1）滲出地面，影響施工； 2）引起土壁坍塌； 3）造成土體失穩(wěn)； 4）引起流沙。 5）引起管涌。一、 明排水法 一般采用截、疏、抽的方法。 截：在現(xiàn)場(chǎng)周圍設(shè)臨時(shí)或永久性排水溝、防洪溝或擋水堤，以攔截雨水、潛水流入施工區(qū)域； 抽：在低洼地段設(shè)置集水、排水設(shè)施,然后用抽

2、水機(jī)抽走。 疏：在基坑內(nèi)設(shè)置縱橫排水溝，疏通、排干場(chǎng)內(nèi)地表積水；水淹基坑 損失慘重 工期延誤共70頁(yè) 第47頁(yè)一、 明排水法優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，施工方便；缺點(diǎn)：在細(xì)砂和粉砂土層，抽水時(shí)會(huì)帶走細(xì)砂，引起流砂。適用范圍：粗粒土層，滲水量小的粘土層1.1 明溝與集水井排水 在基坑的一側(cè)或四周設(shè)置排水明溝，在四角或每隔2030m設(shè)集水井,排水溝始終比開挖面低0.40.5m，集水井比排水溝低0.51 m，在集水井內(nèi)設(shè)水泵將水抽排出基坑。適用于土質(zhì)好、地下水量不大的基坑排水。普通與集水井排水法1.2 分層明溝排水 當(dāng)基坑土層由多種土層組成,中部夾有透水性強(qiáng)的砂類土?xí)r,為防止上層地下水沖刷基坑下部邊坡,宜在基坑

3、邊坡上分層設(shè)置 明溝及集水井。分層明溝排水法1.3 深層明溝排水 當(dāng)?shù)叵禄酉噙B、土層滲水量和排水面積大，為減少大量設(shè)置排水溝的復(fù)雜性，可在基坑內(nèi)的深基礎(chǔ)或合適部位設(shè)置一條縱、長(zhǎng)、深的主溝，其余部位設(shè)置邊溝或支溝與主溝連通，通過(guò)基礎(chǔ)部位用碎石或砂子作盲溝。適用 于深度大的大面積地下室、箱基 的基坑施工排水。深層明溝排水法不考慮基坑排水的惡果1.4 明排水系統(tǒng)布置位置，尺寸，數(shù)量排水溝和集水井宜布置在擬建建筑基礎(chǔ)邊凈距0.4m以外，排水溝邊緣離開邊坡坡腳不應(yīng)小于0.3m；在基坑四角或毎隔2040m應(yīng)設(shè)一個(gè)集水井；排水溝底面應(yīng)比挖土面低0.30.4m，集水井底面應(yīng)比溝底面低0.5m以上。集水井的直

4、徑或?qū)挾纫话銥?.60.8m，深度應(yīng)隨挖土的加深而加深。集水井壁可用竹、木等簡(jiǎn)易加固，當(dāng)基坑挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，坑底應(yīng)低于基底12m，并鋪設(shè)碎石濾水層，以免在抽水時(shí)將泥砂抽出，以致造成基底土壤結(jié)構(gòu)破壞。二、井點(diǎn)降水 在含水豐富的土層中開挖大面積基坑時(shí)，明溝排水法難以排干大量的地下涌水，當(dāng)遇粉細(xì)砂層時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的翻漿、冒泥、涌砂現(xiàn)象，不僅基坑無(wú)法挖深，還可能造成大量的水土流失、邊坡失穩(wěn)、地面塌陷，嚴(yán)重者危及鄰近建筑物的安全。基坑底低于地下水位時(shí)基底會(huì)不停的滲水 人工降水方法主要有：輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)、管井井點(diǎn)，統(tǒng)稱井點(diǎn)降水。 遇有此種情況時(shí)應(yīng)采用井點(diǎn)降水的人工降水方法施工二、井點(diǎn)降水定

5、義: 基坑開挖前，預(yù)先在基坑四周埋設(shè)一定數(shù)量濾水管（井），利用抽水設(shè)備從中抽水，時(shí)地下水位降低。同時(shí)，在基坑開挖過(guò)程中不斷抽水，時(shí)地下水位始終在基坑底部以下。這種方法稱為井點(diǎn)降水。優(yōu)點(diǎn)： 克服流砂現(xiàn)象，穩(wěn)定邊坡； 可適當(dāng)改陡邊坡，減少挖土方量 降低地下水對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平壓力，防止坑底土 的隆起； 加快土的固結(jié)，提高地基土的承載能力； 使基礎(chǔ)工程能在較干燥的施工環(huán)境中進(jìn)行施工；缺點(diǎn)：降水過(guò)程中，基坑附近的地基土壤會(huì)有一定的沉降，施工時(shí)要嚴(yán)加注意，防止地基沉降給周圍建筑物帶來(lái)不利影響。 2.1 井點(diǎn)降水的作用減小橫向荷載 防止流砂防止涌水 穩(wěn)定邊坡 防止塌方 防止管涌防止地下水涌入基坑防止地下水的

6、滲流引起邊坡塌方消除地下水的水位差,防止坑底的管涌降水后,使板樁減少了橫向荷載消除地下水的滲流,也就防止流砂現(xiàn)象降低地下水位后，還能使土壤固結(jié)，增加地基土的承載能力!2 .2 輕型井點(diǎn)降水 輕型井點(diǎn)是沿基坑四周將井點(diǎn)管埋入蓄水層內(nèi)，利用抽水設(shè)備將地下水從井點(diǎn)管內(nèi)不斷抽出，將地下水位降至基坑底以下。適用于滲透系數(shù)為0.150m/d的土層中。 降水深度：?jiǎn)渭?jí)井點(diǎn)36m，多級(jí)井點(diǎn)612m。輕型井點(diǎn)法降低地下水位全貌圖 基坑輕型井點(diǎn)降水3.2 施工降水 輕型井點(diǎn)降水系統(tǒng)構(gòu)成 總管 井點(diǎn)管 彎連管 真空泵 輕型井點(diǎn)的設(shè)備 由管路系統(tǒng)（濾管、井點(diǎn)管、彎聯(lián)管及總管）和抽水設(shè)備（真空泵、離心泵和水氣分離器）組

7、成。輕型井點(diǎn)工作原理及濾管構(gòu)造見圖： 3.2.2 輕型井點(diǎn)降水輕型井點(diǎn)設(shè)備工作原理濾管構(gòu)造井點(diǎn)管 輕型井點(diǎn)的平面布置 單排布置：當(dāng)基坑(槽)寬度6m、降水深度5m時(shí)可采用單排布置。井點(diǎn)管應(yīng)布置在地下水的上游一側(cè)，兩端的延伸長(zhǎng)度不宜小于坑槽的寬度B。 雙排布置：當(dāng)基坑(槽)寬度6m時(shí)采用。單排布置 環(huán)型或U 型布置：當(dāng)基坑面積 較大時(shí)，應(yīng)采用環(huán) 型布置（考慮施工 機(jī)械進(jìn)出基坑時(shí)宜 采用U 型布置）。雙排布置環(huán)型布置 U型布置3.2.2 輕型井點(diǎn)降水 采用雙排、環(huán)型或U型布置時(shí)，位于地下水上游一排的井點(diǎn)間距應(yīng)小些，下游井點(diǎn)的間距可大些。 如采用U形布置，則井點(diǎn)管不封閉的一段應(yīng)在地下水的下游方向。地

8、下室電梯井局部二次降水井點(diǎn)降水不到位的基坑基礎(chǔ)施工至地下水位以上 施工降水方可停止3.2.2 輕型井點(diǎn)降水 輕型井點(diǎn)的高程布置 輕型井點(diǎn)降水深度一般6m。井點(diǎn)管埋置深度H(不包括濾管)，可按下式計(jì)算： 如H 值小于降水深度6m時(shí)，則可用一級(jí)井點(diǎn)； 當(dāng)H 值稍大于6m時(shí)，如降低井點(diǎn)管的埋置面可滿足降水深度要求時(shí)，仍可用一級(jí)井點(diǎn)降水； 一級(jí)輕型井點(diǎn)高程布置 輕型井點(diǎn)的高程布置3.2.2 輕型井點(diǎn)降水 在確定井點(diǎn)管埋置深度時(shí)，還應(yīng)考慮井點(diǎn)管露出地面0.20.3m，濾管必須埋在透水層內(nèi)。 當(dāng)一級(jí)井點(diǎn)達(dá)不到降水深度要求時(shí)，則可采用二級(jí)井點(diǎn)?；佣?jí)輕型井點(diǎn)降水 地下室三級(jí)井點(diǎn)降水二級(jí)輕型井點(diǎn)降水3.2.

9、2 輕型井點(diǎn)降水 輕型井點(diǎn)的設(shè)計(jì)及計(jì)算 井點(diǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)掌握施工現(xiàn)場(chǎng)地形圖、水文地質(zhì)勘察資料、基坑的施工圖設(shè)計(jì)等資料。 設(shè)計(jì)內(nèi)容除進(jìn)行井點(diǎn)系統(tǒng)的平面布置和高程布置外,尚應(yīng)進(jìn)行涌水量的計(jì)算，確定井管數(shù)量及井距，選擇抽水設(shè)備等工作。 輕型井點(diǎn)的埋設(shè)程序 排放總管埋設(shè)井點(diǎn)管用彎聯(lián)管將井點(diǎn)與總管接通安裝抽水設(shè)備。 排放總管 埋設(shè)井點(diǎn)管 接通彎聯(lián)管3.2.2 輕型井點(diǎn)降水 防范井點(diǎn)降水不利影響的措施 井點(diǎn)降水必然會(huì)形成降水漏斗，從而導(dǎo)致周圍土壤固結(jié)并引起地面沉陷，為減少井點(diǎn)降水對(duì)周圍建筑物及地下管線造成影響，可在井點(diǎn)線外45m處設(shè)置回灌井點(diǎn)，將井點(diǎn)中抽出水經(jīng)沉淀后用壓力注入回灌井中，形成一道水墻。 設(shè)置

10、擋土帷幕也可減少井點(diǎn)降水引起的不利影響。回灌井點(diǎn)水位圖回灌井點(diǎn)布置設(shè)置擋土帷幕減少不利影響3.2.2 輕型井點(diǎn)降水 防范井點(diǎn)降水不利影響的措施 1）降水的危害當(dāng)在弱透水層和壓縮性大的粘土層中降水時(shí)，地下水流失會(huì)造成地下水位下降、地基自重應(yīng)力增加、土層壓縮和土粒隨水流失甚至被掏空等現(xiàn)象，會(huì)產(chǎn)生較大的地面沉降。另外，由于土層的不均勻性和降水后地下水呈漏斗曲線，四周土層自重應(yīng)力變化不一致導(dǎo)致不均勻沉降。3.2.2 輕型井點(diǎn)降水 2）可采用的措施減緩降水速度，務(wù)使土粒帶出；在降水區(qū)域和周圍場(chǎng)地之間設(shè)置止水帷幕；回灌井點(diǎn)：是防止井點(diǎn)降水損害周圍建筑物的一種經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、有效的辦法，它能將井點(diǎn)降水對(duì)周圍建筑

11、物的影響減少到最小程度。為確保安全和回灌效果，回灌井和降水井的距離不宜小于6m；回灌井宜進(jìn)入穩(wěn)定水面下1m，且位于滲透性較好的土層中，過(guò)濾器的長(zhǎng)度應(yīng)大于降水井過(guò)濾器的長(zhǎng)度?；毓嗑c(diǎn)水位圖回灌井點(diǎn)布置設(shè)置擋土帷幕減少不利影響2.3 管井井點(diǎn) 管井井點(diǎn)由濾水井管、吸水管和抽水機(jī)組成。管井埋設(shè)的深度和距離根據(jù)需降水面積、深度及滲透系數(shù)確定，一般間距1050m，最大埋深可達(dá)10m，管井距基坑邊緣距離1.5m(沖擊鉆成孔)或3m(鉆孔法成孔)，適用于降水深度35m、滲透系數(shù)為20200m/d的基坑中施工降水。管井井點(diǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單、排水量大、易于維護(hù)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。管井埋設(shè) 管井填充濾料 管井抽排水施工3.2 施

12、工降水 如需降水深度較大，可采用深井井點(diǎn),適用于降水深度15m、滲透系數(shù)為10250m/d的基坑。故稱為“深井泵法”。3.2.3 管井降水管井井點(diǎn)構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)管井 小井管井深井井點(diǎn) PVC簡(jiǎn)易管井 管井井點(diǎn)的濾管 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2.4 噴射井點(diǎn) 是在井點(diǎn)管內(nèi)設(shè)特制的噴射器，用高壓水泵或空氣壓縮機(jī)向噴射器輸入高壓水或壓縮空氣，形成水氣射流,將地下水抽出排走。其降水深度可達(dá)820m。噴射井點(diǎn)平面布置噴射井點(diǎn)豎向布置2.5 電滲井點(diǎn)電滲井點(diǎn)構(gòu)造與布置 電滲井點(diǎn)以井點(diǎn)管作負(fù)極，打入的鋼筋作正極

13、，通入直流電后，土顆粒自負(fù)極向正極移動(dòng)，水則 自正極向負(fù)極移動(dòng) 而被集中排出。本 法常與輕型井點(diǎn)或 噴射井點(diǎn)結(jié)合使用。 噴射井點(diǎn)與電滲井點(diǎn)在一般工程中的應(yīng)用較少!2.6 流砂的防治 在細(xì)砂或粉砂土層的基坑開挖時(shí)，地下水位以下的土在動(dòng)水壓力的推動(dòng)下極易失去穩(wěn)定，隨著地下水涌入基坑。稱為流砂現(xiàn)象。流砂發(fā)生后，土完全喪失承載力，土體邊挖邊冒，施工條件極端惡化，基坑難以達(dá)到設(shè)計(jì)深度。嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起基坑邊坡塌方,臨近建筑物出現(xiàn)下沉、 傾斜甚至倒塌。2.6.1 流砂現(xiàn)象廣佛地鐵桂城站基坑出現(xiàn)流砂，地面下沉約1.5m圖為砂包封堵?lián)岆U(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生流砂現(xiàn)象的原因有內(nèi)因和外因。 2.6.2 產(chǎn)生流砂的原因流砂發(fā)生 基坑

14、滿目狼籍 流砂支擋 強(qiáng)行施工 取決于土的性質(zhì)，當(dāng)土的孔隙比大、含水量大、粘粒含量少、粉粒多、滲透系數(shù)小、排水性能差等均容易產(chǎn)生流砂現(xiàn)象。流砂現(xiàn)象極易發(fā)生在細(xì)砂、粉砂和亞粘土中，但是否發(fā)生流砂現(xiàn)象，還取決于一定的外因條件。內(nèi) 因 外 因 式中： I 水力坡度（I=（h1-h2）/L） ； h1h2 水位差； W 水的重度。 是地下水在土中滲流所產(chǎn)生的動(dòng)水壓力GD的大小，為：共70頁(yè) 第66頁(yè) 當(dāng)?shù)叵滤惠^高、基坑內(nèi)排水所形成的水位差較大時(shí),動(dòng)水壓力也愈大,當(dāng)GD (土的浮重)時(shí)就會(huì)推動(dòng)土壤失去穩(wěn)定，形成流砂現(xiàn)象。上海地鐵4號(hào)線流砂事故 2003年7月1日造價(jià)過(guò)億的泵站已傾斜、下沉,泡在水里 武警

15、在沉陷和開裂的黃浦江防汛墻段搶險(xiǎn)2.6.3 流砂的防治1 防治原則4 流砂的防治 “治流砂必先治水”。流砂防治的主要途徑一是減小或平衡動(dòng)水壓力；二是截住地下水流；三是改變動(dòng)水壓力的方向。2.流砂的防治措施（1）枯水期施工。 流砂地區(qū)深基坑在枯水期搶挖施工 打板樁 水中挖土 將板樁沿基坑打入不透水層或打入坑底面一定深度,可以截住水流或增加滲流長(zhǎng)度、改變動(dòng)水壓力方向，從而達(dá)到減小動(dòng)水壓力的目的。 即不排水施工。使坑內(nèi)外的水壓相平衡，不致形成動(dòng)水壓力。如沉井施工不排水下沉、進(jìn)行水中挖土、水下澆筑砼。深基坑打板樁防止流砂產(chǎn)生共70頁(yè) 第68頁(yè)水中挖土 即采用井點(diǎn)降水法截住水流，不讓地下水流入基坑,不僅可防治流砂和土壁塌方，還可改善施工條件。 分段搶挖土方，使挖土速度超過(guò)冒砂速度，在挖至標(biāo)高后立即鋪竹、蘆席，并拋大石塊，以平衡動(dòng)水壓力，將流砂壓住。此法適用于治理局部的或輕微的流砂。 人工降低地下水位法 搶挖并拋大石塊法 此外，采用地下連續(xù)墻法、止水帷幕法、壓密注漿法、土壤凍結(jié)法等，都可以阻止地下水流入基坑，防止流砂發(fā)生。深基坑采用井點(diǎn)降水防止流砂發(fā)生共70頁(yè) 第69頁(yè)2.7 管涌當(dāng)基坑底部為