《施工技術(shù)》7課件

1、主講：李宗九山東省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院日照分院山東省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院日照分院第1頁，共43頁。2.涌水量計(jì)算井點(diǎn)涌水量采用裘布依公式近似地按單井涌水量算出。工程實(shí)際中，井點(diǎn)系統(tǒng)是各單井之間相互干擾的井群，井點(diǎn)系統(tǒng)的涌水量顯然較數(shù)量相等互不干擾的單井的各井涌水量總和小。工程上為應(yīng)用方便，按單井涌水量作為整個(gè)井群的總涌水量，而“單井”的直徑按井群各個(gè)井點(diǎn)所環(huán)圍面積的直徑計(jì)算。由于輕型井點(diǎn)的各井點(diǎn)間距較小，可以將多個(gè)井點(diǎn)所封閉的環(huán)圍面積當(dāng)作一口鉆井,即以假想環(huán)圍面積的半徑代替單井井徑計(jì)算涌水量。第2頁，共43頁。(1)無壓完整井的涌水量，如圖2-13所示。(2)無壓非完整井的涌水量，如圖2-14所示

2、。工程上遇到的大多為潛水非完整井，其涌水量可按下式計(jì)算：第3頁，共43頁。也可以按無壓非完整井用水量計(jì)算：第4頁，共43頁。3.涌水量計(jì)算中有關(guān)參數(shù)的確定(1)滲透系數(shù)K。以現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)取得較為可靠，若無資料時(shí)可參見表2-6數(shù)值選用。當(dāng)含水層不是均一土層時(shí)，滲透系數(shù)可按各層不同滲透系數(shù)的土層厚度加權(quán)平均計(jì)算。第5頁，共43頁。(2)影響半徑R。確定影響半徑常用三種方法：1)直接觀察；2)用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算；3)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。以上三種方法中，直接觀察是精確的方法。通常單井的影響半徑比井點(diǎn)系統(tǒng)的影響半徑小。所以，根據(jù)單井抽水試驗(yàn)確定影響半徑是偏于安全的。用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算影響半徑：(3)環(huán)圍面積的半徑X0的確

3、定。井點(diǎn)所封閉的環(huán)圍面積為非圓形時(shí)，用假想半徑確定X0 ，假想半徑X0的圓稱為假想圓。這樣根據(jù)井點(diǎn)位置的實(shí)際尺寸就容易確定了。當(dāng)井點(diǎn)所環(huán)圍的面積按近似正方形或不規(guī)則多邊形時(shí)，假想半徑為：第6頁，共43頁。當(dāng)井點(diǎn)所環(huán)圍的面積為矩形時(shí)，假想半徑X0按下式計(jì)算：當(dāng)L/B5時(shí)，不能用一個(gè)假想圓計(jì)算,而應(yīng)劃分為若干個(gè)假想圓。第7頁，共43頁。狹長(zhǎng)的坑(槽)，一般B=0，即：L值愈大，即井點(diǎn)系統(tǒng)長(zhǎng)度愈大；但當(dāng)L1.5R時(shí)，宜取L=1.5R為一段進(jìn)行計(jì)算。4.井點(diǎn)數(shù)量和井點(diǎn)間距的計(jì)算(1)井點(diǎn)數(shù)量：第8頁，共43頁。 (2)井點(diǎn)管的間距式中Ll總管長(zhǎng)度,m,對(duì)矩形基坑的環(huán)形井點(diǎn)，Ll=2(L+B)； 雙排井

4、點(diǎn)， Ll=L2等；D值求出后要取整數(shù)，并應(yīng)符 合總管接頭的間距。 井點(diǎn)數(shù)量與間距確定以后可根據(jù)下式校核所采用的布置方式是否能將地下水位降低到規(guī)定的標(biāo)高，即h 值是否不小于規(guī)定的數(shù)值。第9頁，共43頁。式中 h濾管外壁處或坑底任意點(diǎn)的動(dòng)水位高度(m)，對(duì) 完全井算至井底，對(duì)非完全井算至有效帶深度； 所核算的濾管外壁或坑底任意點(diǎn)至各井點(diǎn)管的 水平距離,m。 5.確定抽水設(shè)備 常用抽水設(shè)備有真空泵(干式、濕式)、離心泵等,一般按涌水量、滲透系數(shù)、井點(diǎn)數(shù)量與間距來確定。水泵流量應(yīng)按1.11.2倍涌水量計(jì)算。第10頁，共43頁。(三)輕型井點(diǎn)施工、運(yùn)行及拆除輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的安裝順序是：測(cè)量定位；敷設(shè)集水

5、總管；沖孔；沉放井點(diǎn)管；填濾料；用彎聯(lián)管將井點(diǎn)管與集水總管相連；安裝抽水設(shè)備；試抽。井點(diǎn)管埋設(shè)有射水法、套管法、沖孔或鉆孔法。1.射水法圖2-15是射水式井點(diǎn)管示意圖。井點(diǎn)管下設(shè)射水球閥，上接可旋動(dòng)節(jié)管與高壓膠管、水泵等。沖射時(shí)，先在地面井點(diǎn)位置挖一小坑，將射水式井點(diǎn)管插入，利用高壓水在井管下端沖刷土體，使井點(diǎn)管下沉。下沉?xí)r，隨時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)管子以增加下沉速度并保持垂直。射水壓力一般為0.40.6MPa。當(dāng)井點(diǎn)管下沉至設(shè)計(jì)深度后取下軟管，與集水總管相連，抽水第11頁，共43頁。時(shí)，球閥自動(dòng)關(guān)閉。沖孔直徑不小于300mm，沖孔深度應(yīng)比濾管深0.51m，以利沉泥。井點(diǎn)管與孔壁間應(yīng)及時(shí)用潔凈粗砂灌實(shí)，井點(diǎn)管

6、要位于砂濾中間。灌砂時(shí)，管內(nèi)水面應(yīng)同時(shí)上升，否則可向管內(nèi)注水，水如很快下降，則認(rèn)為埋管合格。第12頁，共43頁。2.套管法套管法沖設(shè)備由套管、翻漿管、噴射頭和貯水室四部分組成，如圖2-16所示。套管直徑150200mm(噴射井點(diǎn)為300mm)，一側(cè)每1.52.Om設(shè)置250mm200mm排泥窗口，套管下沉?xí)r，逐個(gè)開閉窗口，套管起導(dǎo)向、護(hù)壁作用。貯水室設(shè)在套管上、下。用4根38mm 鋼管上下聯(lián)結(jié)，其總截面積是噴嘴面積總和的三倍。第13頁，共43頁。為了加快翻漿速度及排除土塊，在套管底部?jī)?nèi)安裝兩根25mm壓縮空氣管，噴射器是該設(shè)備的關(guān)鍵部件，由下層貯水室、噴嘴和沖頭三部分組成。套管沖槍的工作壓力隨

7、土質(zhì)情況加以選擇，一般取0.80.9MPa 。 當(dāng)沖孔至設(shè)計(jì)深度，繼續(xù)給水沖洗一段時(shí)間，使出水含泥量在5以下。此時(shí)于孔底填一層砂礫，將井點(diǎn)管居中插入，在套管與井點(diǎn)管之間分層填入粗砂并逐步拔出套管。 3.沖孔或鉆孔法 采用直徑為5070mm的沖水管或套管式高壓水沖槍沖孔,或用機(jī)械、人工鉆孔后再沉放井點(diǎn)管。沖孔水壓采用0.61.2MPa。為加速?zèng)_孔速度，可在沖管兩旁設(shè)置兩根空氣管，將壓縮空氣接入。所有井點(diǎn)管在地面以下0.51.0m的深度第14頁，共43頁。內(nèi)，應(yīng)用勃土填實(shí)以防漏氣。井點(diǎn)管埋設(shè)完畢，應(yīng)接通總管與抽水設(shè)備進(jìn)行試抽，檢查有無漏氣、淤塞等異常現(xiàn)象。輕型井點(diǎn)使用時(shí)，應(yīng)保證連續(xù)不斷地抽水，并準(zhǔn)

8、備雙電源或自備發(fā)電機(jī)。 井點(diǎn)系統(tǒng)使用過程中，應(yīng)繼續(xù)觀察出水是否澄清，并應(yīng)隨時(shí)做好降水記錄，一般按表2-8填寫。第15頁，共43頁。井點(diǎn)系統(tǒng)使用過程中，應(yīng)經(jīng)常觀測(cè)系統(tǒng)的真空度，一般不應(yīng)低于55.366.7kPa，若出現(xiàn)管路漏氣，水中含砂較多等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及早檢查，排除故障，保證井點(diǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行?？?槽)內(nèi)的施工過程全部完畢并在回填土后，方可拆除井點(diǎn)系統(tǒng)，拆除工作是在抽水設(shè)備停止工作后進(jìn)行，井管常用起重機(jī)或吊鏈將井管拔出。當(dāng)井管拔出困難時(shí)，可用高壓水進(jìn)行沖刷后再拔。拆除后的濾水管、井管等應(yīng)及時(shí)進(jìn)行保養(yǎng)檢修，存放指定地點(diǎn)，以備下次使用。井孔應(yīng)用砂或土填塞，應(yīng)保證填土的最大干密度滿足要求。(四)輕型井

9、點(diǎn)工程實(shí)例第16頁，共43頁?！纠}2-1】某地建造一座地下式水池，其平面尺寸為10m10m，基礎(chǔ)底面標(biāo)高為12.00m，自然標(biāo)高為17.00m，根據(jù)地質(zhì)勘探資料，地面以下1.5m以上為亞黏土，以下為8m厚的細(xì)砂土，地下水靜水位標(biāo)高為15.00m，土的滲透系數(shù)為5m/d，試進(jìn)行輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的布置與計(jì)算?！窘狻?根據(jù)本工程基坑的平面形狀及降水深度不大，擬定采用環(huán)狀單排布置，布置如圖2-17所示。第17頁，共43頁。井管、濾水管選用直徑為50mm的鋼管，布設(shè)在距基坑上口邊緣外1.0m，總管布置在距基坑上口邊緣外1.5m，總管底埋設(shè)標(biāo)高為16.4m，彎聯(lián)管選用直徑50mm的彎聯(lián)管。井點(diǎn)埋設(shè)深度的確定

10、：L井點(diǎn)中心距基坑中心的距離，基坑側(cè)壁邊坡率 n=0.5，邊坡的水平投影為所以：第18頁，共43頁。則井管的長(zhǎng)度為：6.85-(17.0-16.4)+0.4=6.65m濾水管選用長(zhǎng)度為1.0m。由于土層的滲透系數(shù)不大，初步選定井點(diǎn)間距為0.5m，總管直徑選用150mm的鋼管，總長(zhǎng)度為：抽水設(shè)備選用兩套，其中一套備用，布置如圖2-17所示,核算如下：(1)涌水量計(jì)算按無壓非完整井計(jì)算，采用式(2-5):其中：S=(15.00-12.00)+1.0+0.85=4.85m濾水管LL=1.Om，根據(jù)表2-5，按S/S+LL-0.83，查得 第19頁，共43頁。 H0=1.85(S+LL)=1.85(4

11、.85+1.0)=10.82m 影響半徑按式(2-10)計(jì)算,其中K=5m/d R=1.95S 假想半徑按式(2-12)計(jì)算，其中B/L=1.0，查表2-7, =1.0,則x0=0.5因此，井的涌水量為：Q=624.9m3/d。(2)井點(diǎn)數(shù)量與間距的計(jì)算，單井出水量按式(2-15)計(jì)算：抽水設(shè)備選擇抽水量Q=624.9m3/d=26.04m3/h 井點(diǎn)系統(tǒng)真空值取6.7kPa 選用兩套QJD-45射流式抽水設(shè)備。第20頁，共43頁。二、噴射井點(diǎn)工程上，當(dāng)坑(槽)開挖較深,降水深度大于6.Om時(shí)，單層輕型井點(diǎn)系統(tǒng)不能滿足要求時(shí)，可采用多層輕型井點(diǎn)系統(tǒng)，但是多層輕型井點(diǎn)系統(tǒng)存在著設(shè)備多、施工復(fù)雜、

12、工期長(zhǎng)等缺點(diǎn)，此時(shí)，宜采用噴射井點(diǎn)降水。降水深度可達(dá)812m。在滲透系數(shù)為320m/d的砂土中應(yīng)用本法最為有效。滲透系數(shù)為0.13m/d的粉砂淤泥質(zhì)土中效果也較顯著。根據(jù)工作介質(zhì)不同，噴射井點(diǎn)分為噴氣井點(diǎn)和噴水井點(diǎn)兩種，目前多采用噴水井點(diǎn)。(一)噴射井點(diǎn)設(shè)備1.噴射井點(diǎn)系統(tǒng)組成第21頁，共43頁。噴射井點(diǎn)設(shè)備由噴射井管、高壓水泵及進(jìn)水排水管路組成，見圖2-18。噴射井管有內(nèi)管和外管，在內(nèi)管下端設(shè)有噴射器與濾管相連，見圖4-18。高壓水(0.70.8MPa)經(jīng)外管與內(nèi)管之間的環(huán)形空間，并經(jīng)噴射器側(cè)孔流向噴嘴，由于噴嘴處截面突然縮小，壓力水經(jīng)噴嘴以很高的流速噴入混合室,使該室壓力下降，造成一定的真

13、空度。此時(shí)，地下水被吸入混合室與高壓水匯合，流經(jīng)擴(kuò)散管，由于截面擴(kuò)大，水流速度相應(yīng)減小，使水的壓力逐漸升高，沿內(nèi)管上升經(jīng)排水總管排出。高壓水泵宜采用流量為5080m3/h的多級(jí)高壓水泵，每套約能帶動(dòng)2030根井管。第22頁，共43頁。第23頁，共43頁。2.噴射井點(diǎn)布置噴射井點(diǎn)的平面布置，當(dāng)基坑寬小于10m時(shí)，井點(diǎn)可作單排布置；當(dāng)大于10m時(shí)，可作雙排布置；當(dāng)基坑面積較大時(shí),宜采用環(huán)形布置,見圖2-18。井點(diǎn)距一般采用1.53m。噴射井點(diǎn)高程布置及管路布置方法和要求與輕型井點(diǎn)基本相同。(二)噴射井點(diǎn)的施工與使用噴射井點(diǎn)的施工順序?yàn)椋喊惭b水泵及進(jìn)水管路；敷設(shè)進(jìn)水總管和回水總管；沉設(shè)井點(diǎn)管并灌填砂

14、濾料，接通進(jìn)水總管后及時(shí)進(jìn)行單根井點(diǎn)試抽、檢驗(yàn)；全部井點(diǎn)管沉設(shè)完畢后，接通回水總管，全面試抽，檢查整個(gè)降水系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況及降水效果。然后讓工作水循環(huán)進(jìn)行正式工作。第24頁，共43頁。噴射井點(diǎn)埋設(shè)時(shí),宜用套管沖孔,加水及壓縮空氣排泥。當(dāng)套管內(nèi)含泥量小于5時(shí)方可下井管及灌砂，然后再將套管拔起。下管時(shí)水泵應(yīng)先開始運(yùn)轉(zhuǎn)，以便每下好一根井管，立即與總管接通(不接回水管),之后及時(shí)進(jìn)行單根試抽排泥,并測(cè)定真空度，待井管出水變清后為止，地面測(cè)定真空度不宜小于93300Pa。全部井點(diǎn)管埋設(shè)完畢后，再接通回水總管,全面試抽，然后讓工作水循環(huán)，進(jìn)行正式工作。各套進(jìn)水總管均應(yīng)用閥門隔開，各套回水總管應(yīng)分開。開泵時(shí)，

15、壓力要小于0.3MPa，以后再逐漸正常。抽水時(shí)如發(fā)現(xiàn)井管周圍有泛砂冒水現(xiàn)象，應(yīng)立即關(guān)閉井點(diǎn)管進(jìn)行檢修。工作水應(yīng)保持清潔。試抽兩天后應(yīng)更換清水，以減輕工作水對(duì)噴嘴及水泵葉輪等的磨損。第25頁，共43頁。(三)噴射井點(diǎn)的計(jì)算噴射井點(diǎn)的涌水量計(jì)算及確定井點(diǎn)管數(shù)量與間距，抽水設(shè)備等均與輕型井點(diǎn)計(jì)算相同，水泵工作水需用壓力按下式計(jì)算： P=P0/A混合室直徑一般為14mm，噴嘴直徑為57mm。噴射井點(diǎn)出水量見表2-9 。 第26頁，共43頁。三、電滲井點(diǎn)在飽和黏土或含有大量黏土顆粒的砂性土中，土分子引力很大,滲透性較差,采用重力或真空作用的一般輕型井點(diǎn)排水，效果很差。此時(shí)，宜采用電滲井點(diǎn)降水。電滲井點(diǎn)適

16、用滲透系數(shù)小于0.1m/d 的土層中。第27頁，共43頁。(一)電滲井點(diǎn)的原理電滲井點(diǎn)的基本原理就是根據(jù)膠體化學(xué)的雙電層理論，在含水的細(xì)土顆粒中，插入正負(fù)電極并通以直流電后，土顆粒即自負(fù)極向正極移動(dòng)，水自正極向負(fù)極移動(dòng)，這樣把井點(diǎn)沿坑槽外圍埋入含水層中，作為負(fù)極，導(dǎo)致弱滲水層中的黏滯水移向井點(diǎn)中，然后用抽水設(shè)備將水排除，以使地下水位下降。(二)電滲井點(diǎn)的布置電滲井點(diǎn)布置，如圖2-19所示。采用直流電源，電壓不宜大于60V。電流密度宜為0.51A/m2；陽極采用50DN75的鋼管或DN25mm的鋼筋；負(fù)極采用井點(diǎn)本身。第28頁，共43頁。正極和負(fù)極自成一列布置,一般正極布置在井點(diǎn)的內(nèi)側(cè),與負(fù)極并

17、列或交錯(cuò),正極埋設(shè)應(yīng)垂直,嚴(yán)禁與相鄰負(fù)極相碰。正極的埋設(shè)深度應(yīng)比井點(diǎn)深50cm，露出地面0.20.4m，并高出井點(diǎn)管頂端，正負(fù)極的數(shù)量宜相等，必要時(shí)正極數(shù)量可多于負(fù)極數(shù)量。第29頁，共43頁。正負(fù)極的間距，一般采用輕型井點(diǎn)時(shí)，為0.81.0m，采用噴射井點(diǎn)時(shí)，為1.21.5m。正負(fù)極應(yīng)用電線或鋼筋連成電路，與電源相應(yīng)電極相接，形成閉合回路，導(dǎo)線上的電壓降不應(yīng)超過規(guī)定電壓的5。因此，要求導(dǎo)線的截面較大，一般選用直徑610mm 的鋼筋。 (三)電滲井點(diǎn)的施工與使用 電滲井點(diǎn)施工與輕型井點(diǎn)相同。 電滲井點(diǎn)安裝完畢后，為避免大量電流從表面通過，降低電滲效果，減少電耗，通電前應(yīng)將地面上的金屬或其他導(dǎo)電物

18、處理干凈。 電路系統(tǒng)中應(yīng)安裝電流表和電壓表，以便操作時(shí)觀察，電源必須設(shè)有接地線。第30頁，共43頁。電滲井點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，為減少電耗，應(yīng)采用間歇通電，即通電24h后，停電23h再通電。電滲井點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)按時(shí)觀測(cè)電流、電壓、耗電量及觀測(cè)井水位變化等，并做好記錄。電滲井點(diǎn)的電源，一般采用直流電焊機(jī)，其功率計(jì)算：第31頁，共43頁。四、管井井點(diǎn)管井適用于中砂、粗砂、礫砂、礫石等滲透系數(shù)為1200m/d,地下水豐富的土、砂層或輕型井點(diǎn)不易解決的地方。管井井點(diǎn)系統(tǒng)由濾水井管、吸水管、抽水機(jī)等組成，如圖2-20所示。管井井點(diǎn)排水量大，降水深，可以沿基坑或溝槽的一側(cè)或兩側(cè)作直線布置，也可沿基坑外圍四周呈環(huán)狀布設(shè)。

19、井中心距基坑邊緣的距離為：采用沖擊式第32頁，共43頁。鉆孔用泥漿護(hù)壁時(shí)為0.51m；采用套管法時(shí)不小于3m。管井埋設(shè)的深度與間距，根據(jù)降水面積、深度及含水層的滲透系數(shù)等而定，最大埋深可達(dá)10余m，間距1050m 。 井管的埋設(shè)可采用沖擊鉆或螺旋鉆，泥漿或套管護(hù)壁。鉆孔直徑應(yīng)比濾水井管大200mm以上。井管下沉前應(yīng)進(jìn)行清洗，并保持濾網(wǎng)的暢通,濾水井管放于孔中心,用圓木堵塞管口。壁與井管間用315mm礫石填充作過濾層，地面下0.5m以內(nèi)用黏土填充夯實(shí)。高度不小于2m。 管井井點(diǎn)抽水過程中應(yīng)經(jīng)常對(duì)抽水機(jī)械的電機(jī)、傳動(dòng)軸、電流、電壓等作檢查，對(duì)管井內(nèi)水位下降和流量進(jìn)行觀測(cè)和記錄。第33頁，共43頁。

20、管井使用完畢，采用人工拔桿，用鋼絲繩導(dǎo)鏈將管口套緊慢慢拔出，洗凈后供再次使用，所留孔洞用礫砂回填夯實(shí)。五、深井井點(diǎn)當(dāng)土的滲透系數(shù)大于20200m/d ，地下水比較豐富的土層或砂層，要求地下水位降深較大時(shí)，宜采用深井井點(diǎn)。深井井點(diǎn)構(gòu)造，如圖2-21所示。第34頁，共43頁。(一)深井井點(diǎn)系統(tǒng)的主要設(shè)備1.井管及濾水管井管部分由DN200鋼管、混凝土管或塑料管等制成；濾水管可用鋼筋焊接骨架，外纏鍍鋅鋼絲并包孔眼為12mm 的濾網(wǎng)，長(zhǎng)23m。2.吸水管用直徑50100mm的膠皮管或鋼管制成，其底部裝有底閥，吸水管進(jìn)口應(yīng)低于管井內(nèi)最低水位。3.水泵一般多采用深井泵，每個(gè)管井設(shè)一臺(tái)，若因水泵吸下真空高度

21、的限制，也可選用潛水泵。第35頁，共43頁。(二)管井布置及埋設(shè)管井一般沿基坑(槽)外圍每隔一定距離設(shè)置一個(gè)，其間距為1050m，管井中心距基坑(槽)上口邊緣的距離，依據(jù)鉆孔方法而定。管井的埋深應(yīng)根據(jù)降水面積和降水深度以及含水層滲透系數(shù)而定。管井的埋設(shè)可采用回轉(zhuǎn)鉆成孔，亦可用沖擊鉆成孔，鉆孔直徑應(yīng)比濾水管大200mm以上。井管放于孔中心，井壁與土壁間用315mm礫石填充濾層，地面以下0.5m內(nèi)用黏土密封。第36頁，共43頁。(三)水泵設(shè)置水泵的設(shè)置標(biāo)高應(yīng)根據(jù)降水深度和水泵最大吸水真空高度而定，若高度不夠時(shí)，可設(shè)在基坑內(nèi)。(四)噴射井點(diǎn)工程實(shí)例 【例題2-2】某鋼廠均熱爐基坑，地處沖積平原，基礎(chǔ)施工涉及的四層土如表2-10示,該基坑呈長(zhǎng)方形長(zhǎng)330m，寬67m，基坑底深9.32m。地下水位-1.2m。試設(shè)計(jì)井點(diǎn)?！窘狻?.井點(diǎn)設(shè)計(jì)根據(jù)降深要求、土質(zhì)和設(shè)備情況，設(shè)計(jì)采用西部二級(jí)輕型井點(diǎn)，東部噴射井點(diǎn)構(gòu)成封閉式聯(lián)合降水。圖2-22是噴射井點(diǎn)平面布置圖。第37頁，共43頁。第38頁，共43頁。共計(jì)下沉井點(diǎn)82根，