基坑工程降水與地下水控制課件

第五章工程降水概述地下水的不良作用及防止措施降低地下水的方法工程降水設(shè)計計算工程降水施工工程降水對環(huán)境影響及其防范措施工程實例1PPT課件第五章工程降水概述1PPT課件概述工程降水的目的及意義保證地下結(jié)構(gòu)的安全施工（干槽作業(yè)）防止工程事故：流砂、管涌、坑低失穩(wěn)提高邊坡的穩(wěn)定性減少板樁和支撐的壓力改善基坑和填土的砂土特性工程降水不當(dāng)引起的工程事故的比例很大2PPT課件概述工程降水的目的及意義2PPT課件基坑滲流力3PPT課件基坑滲流力3PPT課件降水加固原理4PPT課件降水加固原理4PPT課件有關(guān)降水的基本概念動水壓力（滲透壓力）水在滲流過程中受到土粒的阻力，水對土粒產(chǎn)生反力，該反力叫做動水壓力動水壓力與水力坡度成正比當(dāng)時，產(chǎn)生流砂現(xiàn)象5PPT課件有關(guān)降水的基本概念動水壓力（滲透壓力）5PPT課件有關(guān)降水的基本概念滲透系數(shù)滲透系數(shù)是水力坡度等于1時的滲透速度滲透系數(shù)單位：m/s、m/d滲透系數(shù)大小與土的形成條件、顆粒級配、結(jié)構(gòu)有關(guān)滲透系數(shù)的取值對降水工程設(shè)計具有重要意義6PPT課件有關(guān)降水的基本概念滲透系數(shù)6PPT課件土層滲透系數(shù)取值7PPT課件土層滲透系數(shù)取值7PPT課件有關(guān)降水的基本概念地下水的種類按埋藏條件分：上層滯水、潛水、層間水上層滯水：局部性、多層、在潛水之上潛水：第一個連續(xù)分布隔水層上部的水，受雨水和地表水影響，潛水層面標(biāo)高即為水位標(biāo)高層間水：埋藏于兩個隔水層之間的水，包括承壓水和非承壓水8PPT課件有關(guān)降水的基本概念地下水的種類8PPT課件各種地下水的垂直分布9PPT課件各種地下水的垂直分布9PPT課件有關(guān)降水的基本概念降水井的類型潛水完整井潛水非完整井承壓完整井承壓非完整井無壓完整井無壓非完整井10PPT課件有關(guān)降水的基本概念降水井的類型10PPT課件地下水的不良作用與防范措施不良作用潛蝕流砂管涌基坑突涌11PPT課件地下水的不良作用與防范措施11PPT課件潛蝕分類機械潛蝕：動水作用下，土粒受到?jīng)_刷、沖走，導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)破壞化學(xué)潛蝕：水的溶解作用導(dǎo)致土顆粒之間膠結(jié)作用的破壞，結(jié)合力減弱產(chǎn)生的條件——適宜土層和足夠的水動力條件土層的不均勻系數(shù)（d60/d10）愈大，愈易產(chǎn)生潛蝕；當(dāng)d60/d10大于10時，易產(chǎn)生潛蝕兩種相互接觸的土層，當(dāng)二者的滲透系數(shù)之比K1/d2大于2時，易產(chǎn)生潛蝕12PPT課件潛蝕分類12PPT課件潛蝕當(dāng)滲流水流的水力坡度大于5時，水呈紊流，易產(chǎn)生潛蝕，臨界水力坡度為：潛蝕的預(yù)防措施加固土體人工降低地下水的水力坡度設(shè)置反濾層13PPT課件潛蝕當(dāng)滲流水流的水力坡度大于5時，水呈紊流，易產(chǎn)生潛蝕，臨界反濾層構(gòu)造14PPT課件反濾層構(gòu)造14PPT課件定義指土的松散顆粒被地下水飽和后，在動水壓力即水頭差的作用下，產(chǎn)生的懸浮流動現(xiàn)象發(fā)生地層粉細(xì)砂地層工程意義突發(fā)性、工程危害大流砂15PPT課件定義流砂15PPT課件流砂破壞示意圖16PPT課件流砂破壞示意圖16PPT課件流砂的形成原因水力坡度極大，流速大沖動細(xì)顆粒使之懸浮飽和時膠體顆粒吸水膨脹，土顆粒密度下降，能懸浮流動砂土在振動作用下結(jié)構(gòu)破壞，體積縮小，土顆粒懸浮于水而流動流砂形成的條件水力坡度極大，動水壓力超過土顆粒重量使之懸浮時，達到臨界水力坡度流砂17PPT課件流砂的形成原因流砂17PPT課件砂土孔隙度大砂土滲透系數(shù)愈小排水性能差，愈易形成流砂砂土中含有較多的片狀礦物，易形成流砂流砂的防止措施人工降低地下水位采用地下連續(xù)墻截水設(shè)置帷幕水下開挖其他方法：凍結(jié)法、化學(xué)加固等流砂18PPT課件砂土孔隙度大流砂18PPT課件井點降水防止流砂19PPT課件井點降水防止流砂19PPT課件定義指疏松的砂土層時，地基土在具有一定滲透速度（水力坡度）的水流作用，其細(xì)小顆粒被沖走，土中孔隙逐漸增大，形成細(xì)管狀滲流通道，從而掏空地基或壩體，使之變形、失穩(wěn)，此現(xiàn)象為管涌。產(chǎn)生條件土中粗、細(xì)顆粒粒徑比D/d大于10土的不均勻系數(shù)d60/d10大于10兩種相互接觸土層滲透系數(shù)比K1/d2大于2～３滲透的水力坡度大于臨界水力坡度管涌20PPT課件定義管涌20PPT課件管涌破壞示意圖21PPT課件管涌破壞示意圖21PPT課件管涌的防治措施增加支護樁的入土深度，使?jié)B流路線增加人工降低地下水位，改變地下水的滲流方向管涌22PPT課件管涌的防治措施管涌22PPT課件含義當(dāng)基坑開挖，基底有承壓水，承壓水頂板厚度小時，水頭壓力能頂穿基坑底板的現(xiàn)象，稱為基坑突涌基坑突涌23PPT課件含義基坑突涌23PPT課件突涌形式基底頂裂，出現(xiàn)網(wǎng)狀或樹枝狀裂縫，地下水涌入，帶出下部土顆?；装l(fā)生流砂現(xiàn)象，邊坡失穩(wěn)，地基懸浮流動基底發(fā)生類似于“沸騰”的噴水現(xiàn)象，使基坑積水，地基土擾動突涌產(chǎn)生條件與防治措施承壓水層頂板厚度：減壓井基坑突涌24PPT課件突涌形式基坑突涌24PPT課件基坑突涌25PPT課件基坑突涌25PPT課件降水方法的分類明排法井點法輕型井點噴射井點電滲井點引滲法管井法大口井法輻射井法26PPT課件降水方法的分類明排法26PPT課件降水技術(shù)的發(fā)展降水技術(shù)有一百多年的歷史最早采用明排或豎井降水1896年，柏林地鐵施工第一次用深井降水1925～1930年，真空泵井點1939年，德國在Salzg-itter鐵路一段長距離挖方中采用電滲穩(wěn)定邊坡1950年以來：多級井點、噴射井點、輻射井點27PPT課件降水技術(shù)的發(fā)展降水技術(shù)有一百多年的歷史27PPT課件降水方法——明排法原理28PPT課件降水方法——明排法原理28PPT課件降水方法——明排法適用條件不易產(chǎn)生流砂、流土、管涌和塌陷等現(xiàn)象的粘性土、砂土和碎石土基坑地下水位超過基礎(chǔ)底板標(biāo)高不大于2.0m滲透系數(shù)小于0.5m/d，降水深度小于2.0m單獨使用或聯(lián)合使用29PPT課件降水方法——明排法適用條件29PPT課件降水方法——明排法排水溝和集水井的設(shè)置布置在距擬建建筑物基礎(chǔ)邊凈距0.4m以外，排水溝離開坡腳不小于0.3m，在基坑四角或每隔30～40m設(shè)置1個集水井（坑）排水溝底面應(yīng)比挖土面低0.3～0.4m，集水井（坑）

比溝底低0.5m溝、井截面根據(jù)排量確定：基礎(chǔ)較深或地下水位較高時，應(yīng)分層明排或?qū)欧?0PPT課件降水方法——明排法排水溝和集水井的設(shè)置30PPT課件分層明排法原理31PPT課件分層明排法原理31PPT課件井點法降水根據(jù)井型的不同進行分類：輕型井點噴射井點電滲井點降水方法——井點法降水32PPT課件井點法降水根據(jù)井型的不同進行分類：降水方法——井點法降水32降水方法——輕型井點原理適用條件K=0.1～80m/d單級：小于6m二級：6～9m33PPT課件降水方法——輕型井點原理33PPT課件輕型井點全貌圖34PPT課件輕型井點全貌圖34PPT課件二級輕型井點35PPT課件二級輕型井點35PPT課件降水方法——輕型井點井點設(shè)置沿基坑周圍布置，線狀或封閉狀，距邊坡線不小于1.0m井點間距0.8～2.40m主要設(shè)備：井點管：直徑38～55mm，長度5～7m，下端1～1.7m為濾管，孔眼直徑12～18mm，包濾連接管：膠皮管、鋼管、塑料管，直徑38～55mm36PPT課件降水方法——輕型井點井點設(shè)置36PPT課件線狀布置37PPT課件線狀布置37PPT課件封閉狀布置38PPT課件封閉狀布置38PPT課件降水方法——輕型井點主要設(shè)備：集水管：直徑100～127mm，分節(jié)連接，長度5m，法蘭盤連接，每隔0.8～1.6m設(shè)一連接井點管的接頭抽水設(shè)備：真空泵射流泵39PPT課件降水方法——輕型井點主要設(shè)備：39PPT課件真空泵原理40PPT課件真空泵原理40PPT課件射流泵原理集水總管射流器離心泵壓力表循環(huán)水箱真空表41PPT課件射流泵原理集水總管射流器離心泵壓力表循環(huán)水箱真空表41PPT噴射井點原理：3—集水總管4—排水總管5—高壓泵6—集水池42PPT課件噴射井點原理：42PPT課件揚水器結(jié)構(gòu)示意43PPT課件揚水器結(jié)構(gòu)示意43PPT課件噴射井點適用條件土層滲透系數(shù)K=0.1～80m/d降水深度大于6m，最大可達20m井點布置基本同輕型井點井距1.5～3m成孔直徑400～600mm44PPT課件噴射井點適用條件44PPT課件電滲井點原理45PPT課件電滲井點原理45PPT課件電滲井點適用條件飽和粘土，特別是淤泥、淤泥質(zhì)粘土配合輕型井點和噴射井點滲透系數(shù)K小于0.1m/d布置同輕型井點和噴射井點極距:輕型井點0.8-1.0m；噴射井點1.2-1.5m間歇通電：24h停2-3h46PPT課件電滲井點適用條件46PPT課件引滲井點適用條件當(dāng)含水層的下層水位低于上層水位，上層含水層的重力水可通過鉆孔滲入到下部含水層，起混合水位滿足降水要求時，可采用引滲自降通過井孔抽水，使上層含水層的重力水通過井孔引導(dǎo)滲入下部含水層，使其混合水位滿足降水要求時，可采用引滲抽降當(dāng)采用引滲井降水時，應(yīng)注意防止有害水質(zhì)污染下部含水層47PPT課件引滲井點適用條件47PPT課件引滲井點布置引滲井點可布置在基坑內(nèi)外井距根據(jù)引滲實驗確定，一般2—10m引滲深度宜揭穿被滲層，當(dāng)深度大時，揭進厚度不小于3m井徑400—600mm48PPT課件引滲井點布置48PPT課件管井法適用范圍井點不易解決的含水層顆粒較粗的粗砂—卵石層，滲透系數(shù)大、水量大，降深8—20m，潛水或承壓水含水層厚度大于5m基巖裂隙和溶洞含水層，厚度可小于5m滲透系數(shù)大于1.0m/d布置原則基坑開挖上口線1.0m外設(shè)置觀測井井徑600—800mm，井管外徑400—600mm抽水設(shè)備為潛水泵49PPT課件管井法適用范圍49PPT課件管井構(gòu)造50PPT課件管井構(gòu)造50PPT課件大口徑井降水適用條件第四紀(jì)含水層，地下水補給豐富、滲透系數(shù)大的砂土和碎石土地下水埋藏在15m以內(nèi)，含水層厚度大于3m，施工條件允許可大于15m布置基坑外側(cè)1.0m，特殊可布置在基坑內(nèi)配合其他降水井徑0.8m—4.0m51PPT課件大口徑井降水適用條件51PPT課件大口徑井構(gòu)造52PPT課件大口徑井構(gòu)造52PPT課件輻射井降水適用條件粘性土、砂土和碎石土降水范圍大或地面施工困難降水深度大于4m—20m布置盡量使輻射井最大限度控制基坑降水范圍含水層薄時，單層，每層6-8根；否則多層最下層輻射管應(yīng)大于1.0m輻射管長度宜為20—50m，直徑50—150mm53PPT課件輻射井降水適用條件53PPT課件降水工程設(shè)計降水設(shè)計的資料水文地質(zhì)資料含水層的性質(zhì)、厚度、滲透系數(shù)、地下水補給條件、水流方向及水力坡度、地下水埋藏深度、水位高度和動態(tài)水位變化資料、井的類型等建筑工程對降水的要求建筑平面布置、范圍及周邊建筑物分布和結(jié)構(gòu)；基礎(chǔ)埋深、設(shè)計要求的水位降深；抽水引起土層壓縮變形的允許范圍和大?。恢ёo形式和開挖方式；相關(guān)工程經(jīng)驗資料54PPT課件降水工程設(shè)計降水設(shè)計的資料54PPT課件降水工程設(shè)計降水設(shè)計的內(nèi)容降水方法的選擇基坑涌水量計算單井涌水量計算井距、井?dāng)?shù)和井深井的布置井身結(jié)構(gòu)設(shè)計成井工藝抽排水方案沉降預(yù)測55PPT課件降水工程設(shè)計降水設(shè)計的內(nèi)容55PPT課件降水工程設(shè)計—降水方法選擇降水方法選擇應(yīng)考慮的因素含水層滲透系數(shù)K、降深h、含水層厚度等降水目的含水層與相關(guān)含水層的水力關(guān)系周邊工程或地下構(gòu)筑物、管線對降水的敏感性降水面積多種方法相結(jié)合支護方案56PPT課件降水工程設(shè)計—降水方法選擇降水方法選擇應(yīng)考慮的因素56PPT常規(guī)降水方法適用條件57PPT課件常規(guī)降水方法適用條件57PPT課件降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層潛水完整井—基坑遠(yuǎn)離邊界Q—基坑涌水量K—滲透系數(shù)S—水位降深H—含水層厚度R—降水影響半徑r0—基坑等效半徑58PPT課件降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層潛水完整井—基坑遠(yuǎn)離邊降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層潛水完整井—岸邊降水Q—基坑涌水量K—滲透系數(shù)S—水位降深H—含水層厚度b—基坑中心至水源中心距r0—基坑等效半徑59PPT課件降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層潛水完整井—岸邊降水5降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層潛水完整井—基坑位于兩個地表水之間或位于補給區(qū)和排泄區(qū)之間60PPT課件降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層潛水完整井—基坑位于兩降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層潛水完整井—基坑靠近隔水邊界61PPT課件降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層潛水完整井—基坑靠近隔降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層潛水非完整井—基坑遠(yuǎn)離邊界62PPT課件降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層潛水非完整井—基坑遠(yuǎn)離降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層潛水非完整井—基坑靠近邊界、含水層厚度不大63PPT課件降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層潛水非完整井—基坑靠近降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層潛水非完整井—基坑靠近邊界、含水層厚度很大64PPT課件降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層潛水非完整井—基坑靠近基坑靠近邊界、含水層厚度很大65PPT課件基坑靠近邊界、含水層厚度很大65PPT課件降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層承壓完整井—基坑遠(yuǎn)離邊界66PPT課件降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層承壓完整井—基坑遠(yuǎn)離邊降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層承壓完整井—基坑位于河岸邊時67PPT課件降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層承壓完整井—基坑位于河降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層承壓完整井—基坑位于兩個地表水體之間68PPT課件降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層承壓完整井—基坑位于兩降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層承壓非完整井69PPT課件降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層承壓非完整井69PPT降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層承壓～潛水完整井70PPT課件降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層承壓～潛水完整井70P降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算基坑等效半徑圓形基坑：非圓形基坑：矩形：不規(guī)則：降水影響半徑潛水層承壓水層71PPT課件降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算基坑等效半徑71PPT課件降水工程設(shè)計—單井涌水量計算輕型井點出水能力規(guī)范推薦值：1.5～2.5m3/h計算公式：噴射井點出水能力規(guī)范推薦值：4.22～30.0m3/h計算公式：管井出水能力—出水能力（m3/h）—濾管直徑（m）—濾管長度（m）—濾管淹沒長度（m）—滲透系數(shù)（m/d）—與滲透系數(shù)有關(guān)經(jīng)驗系數(shù)72PPT課件降水工程設(shè)計—單井涌水量計算輕型井點出水能力—出水能力（m3經(jīng)驗系數(shù)取值73PPT課件經(jīng)驗系數(shù)取值73PPT課件降水工程設(shè)計—井距、井?dāng)?shù)、井深井?dāng)?shù)井距井深—降水井深度（m）—基坑井深度（m）—降水水位距離基坑底的要求深度（m）—，為水力坡度，在降水井范圍內(nèi)宜為1/10～1/15，為降水井分布范圍的等效半徑，或降水井排距的1/2（m）—降水期間的地下水水位變幅（m）—降水井過濾器工作長度（m）—沉砂管長度（m）74PPT課件降水工程設(shè)計—井距、井?dāng)?shù)、井深井?dāng)?shù)—降水井深度（m）—基坑井降水工程設(shè)計—降低水位預(yù)測潛水完整井穩(wěn)定流承壓完整井穩(wěn)定流—含水層厚度（m）—各井距基坑中心的距離（m）75PPT課件降水工程設(shè)計—降低水位預(yù)測潛水完整井穩(wěn)定流—含水層厚度（m）降水工程設(shè)計—井身結(jié)構(gòu)設(shè)計井點要求井孔直徑：不小于300mm孔深：比濾管低0.5～1.0m填礫：中粗砂，地面下1.0m用粘土封孔連接：真空度大于55kPa管井要求井管直徑：內(nèi)徑不小于200mm，大于水泵外徑50mm沉砂管長度：大于3.0m填礫：級配良好76PPT課件降水工程設(shè)計—井身結(jié)構(gòu)設(shè)計井點要求76PPT課件降水施工井點成孔方法：射水法、鉆孔法、沖擊法洗井：壓水、壓氣管井成孔：正反循環(huán)、沖擊法洗井：抽水法、氣舉法77PPT課件降水施工井點77PPT課件降水施工78PPT課件降水施工78PPT課件降水施工79PPT課件降水施工79PPT課件降水施工80PPT課件降水施工80PPT課件工程降水對環(huán)境影響及其防范措施分層總合法簡易算法—地面最終沉降量—各土層壓縮系數(shù)—各土層起始孔隙比—降水產(chǎn)生附加壓力—土層厚度—降水產(chǎn)生自重附加壓力—降水深度—各降水范圍土層壓縮模量—水的重度81PPT課件工程降水對環(huán)境影響及其防范措施分層總合法—地面最終沉降量—各降水引起地面沉降防范措施降水前認(rèn)真做好調(diào)查合理使用井點減少細(xì)顆粒流失減緩降水漏斗坡度合理控制井點運行設(shè)置回灌系統(tǒng)設(shè)置隔水帷幕凍結(jié)法的應(yīng)用82PPT課件降水引起地面沉降防范措施降水前認(rèn)真做好調(diào)查82PPT課件回灌系統(tǒng)布置83PPT課件回灌系統(tǒng)布置83PPT課件回灌井點水位圖84PPT課件回灌井點水位圖84PPT課件工程降水設(shè)計計算實例工程條件：某工程基坑開挖下口線尺寸為19m×10m，基坑開挖深度為4.1m，采用1:0.5放坡開挖。工程±0.00為自然地面標(biāo)高，地下水位為-0.6m。根據(jù)巖土工程勘察報告，場地地面下0.7m為雜填土，以下為6.6m的細(xì)砂層，其滲透系數(shù)K=5m/d，再往下為不透水的粘土層。試對該工程進行降水設(shè)計。85PPT課件工程降水設(shè)計計算實例工程條件：85PPT課件工程降水設(shè)計計算實例——過程降水方法的選擇——單級輕型井點含水層滲透系數(shù)K=5m/d降水深度：S=4.1-0.6-0.5=4.0m相關(guān)參數(shù)的確定井點軸線：距基坑開挖上口線0.8m基坑開挖上口線尺寸：按1:0.5放坡計，23m×14m基坑降水面積：24.6m×15.6m井點深度：按完整井考慮，取7.3m86PPT課件工程降水設(shè)計計算實例——過程降水方法的選擇——單級輕型井點8工程降水設(shè)計計算實例——過程繪制計算圖87PPT課件工程降水設(shè)計計算實例——過程繪制計算圖87PPT課件工程降水設(shè)計計算實例——過程繪制計算圖88PPT課件工程降水設(shè)計計算實例——過程繪制計算圖88PPT課件工程降水設(shè)計計算實例——過程基坑涌水量計算含水層厚度：H=7.3-0.6=6.7m降水深度：S=4.1-0.6+0.5=4.0m基坑等效半徑：抽水影響半徑：基坑總涌水量：89PPT課件工程降水設(shè)計計算實例——過程基坑涌水量計算89PPT課件工程降水設(shè)計計算實例——過程計算單井出水量、井點數(shù)和井點距單井出水量：井點管數(shù)：考慮邊角加密，增加8根，共30根井點距：實際井點數(shù)90PPT課件工程降水設(shè)計計算實例——過程計算單井出水量、井點數(shù)和井點距9工程降水設(shè)計計算實例——過程降低水位預(yù)測91PPT課件工程降水設(shè)計計算實例——過程降低水位預(yù)測91PPT課件工程實例設(shè)計——降水設(shè)計計算工程條件：某工程基坑開挖下口線尺寸為32m×18m，基坑開挖深度為8.0m，采用1:0.5放坡開挖。工程±0.00為自然地面標(biāo)高，地下水位為-2.6m。根據(jù)巖土工程勘察報告，場地地面下1.5m為雜填土，以下為6.6m的粗砂層，其滲透系數(shù)K=20m/d，再往下為不透水的粘土層。試對該工程進行降水設(shè)計。92PPT課件工程實例設(shè)計——降水設(shè)計計算工程條件：92PPT課件第五章工程降水概述地下水的不良作用及防止措施降低地下水的方法工程降水設(shè)計計算工程降水施工工程降水對環(huán)境影響及其防范措施工程實例93PPT課件第五章工程降水概述1PPT課件概述工程降水的目的及意義保證地下結(jié)構(gòu)的安全施工（干槽作業(yè)）防止工程事故：流砂、管涌、坑低失穩(wěn)提高邊坡的穩(wěn)定性減少板樁和支撐的壓力改善基坑和填土的砂土特性工程降水不當(dāng)引起的工程事故的比例很大94PPT課件概述工程降水的目的及意義2PPT課件基坑滲流力95PPT課件基坑滲流力3PPT課件降水加固原理96PPT課件降水加固原理4PPT課件有關(guān)降水的基本概念動水壓力（滲透壓力）水在滲流過程中受到土粒的阻力，水對土粒產(chǎn)生反力，該反力叫做動水壓力動水壓力與水力坡度成正比當(dāng)時，產(chǎn)生流砂現(xiàn)象97PPT課件有關(guān)降水的基本概念動水壓力（滲透壓力）5PPT課件有關(guān)降水的基本概念滲透系數(shù)滲透系數(shù)是水力坡度等于1時的滲透速度滲透系數(shù)單位：m/s、m/d滲透系數(shù)大小與土的形成條件、顆粒級配、結(jié)構(gòu)有關(guān)滲透系數(shù)的取值對降水工程設(shè)計具有重要意義98PPT課件有關(guān)降水的基本概念滲透系數(shù)6PPT課件土層滲透系數(shù)取值99PPT課件土層滲透系數(shù)取值7PPT課件有關(guān)降水的基本概念地下水的種類按埋藏條件分：上層滯水、潛水、層間水上層滯水：局部性、多層、在潛水之上潛水：第一個連續(xù)分布隔水層上部的水，受雨水和地表水影響，潛水層面標(biāo)高即為水位標(biāo)高層間水：埋藏于兩個隔水層之間的水，包括承壓水和非承壓水100PPT課件有關(guān)降水的基本概念地下水的種類8PPT課件各種地下水的垂直分布101PPT課件各種地下水的垂直分布9PPT課件有關(guān)降水的基本概念降水井的類型潛水完整井潛水非完整井承壓完整井承壓非完整井無壓完整井無壓非完整井102PPT課件有關(guān)降水的基本概念降水井的類型10PPT課件地下水的不良作用與防范措施不良作用潛蝕流砂管涌基坑突涌103PPT課件地下水的不良作用與防范措施11PPT課件潛蝕分類機械潛蝕：動水作用下，土粒受到?jīng)_刷、沖走，導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)破壞化學(xué)潛蝕：水的溶解作用導(dǎo)致土顆粒之間膠結(jié)作用的破壞，結(jié)合力減弱產(chǎn)生的條件——適宜土層和足夠的水動力條件土層的不均勻系數(shù)（d60/d10）愈大，愈易產(chǎn)生潛蝕；當(dāng)d60/d10大于10時，易產(chǎn)生潛蝕兩種相互接觸的土層，當(dāng)二者的滲透系數(shù)之比K1/d2大于2時，易產(chǎn)生潛蝕104PPT課件潛蝕分類12PPT課件潛蝕當(dāng)滲流水流的水力坡度大于5時，水呈紊流，易產(chǎn)生潛蝕，臨界水力坡度為：潛蝕的預(yù)防措施加固土體人工降低地下水的水力坡度設(shè)置反濾層105PPT課件潛蝕當(dāng)滲流水流的水力坡度大于5時，水呈紊流，易產(chǎn)生潛蝕，臨界反濾層構(gòu)造106PPT課件反濾層構(gòu)造14PPT課件定義指土的松散顆粒被地下水飽和后，在動水壓力即水頭差的作用下，產(chǎn)生的懸浮流動現(xiàn)象發(fā)生地層粉細(xì)砂地層工程意義突發(fā)性、工程危害大流砂107PPT課件定義流砂15PPT課件流砂破壞示意圖108PPT課件流砂破壞示意圖16PPT課件流砂的形成原因水力坡度極大，流速大沖動細(xì)顆粒使之懸浮飽和時膠體顆粒吸水膨脹，土顆粒密度下降，能懸浮流動砂土在振動作用下結(jié)構(gòu)破壞，體積縮小，土顆粒懸浮于水而流動流砂形成的條件水力坡度極大，動水壓力超過土顆粒重量使之懸浮時，達到臨界水力坡度流砂109PPT課件流砂的形成原因流砂17PPT課件砂土孔隙度大砂土滲透系數(shù)愈小排水性能差，愈易形成流砂砂土中含有較多的片狀礦物，易形成流砂流砂的防止措施人工降低地下水位采用地下連續(xù)墻截水設(shè)置帷幕水下開挖其他方法：凍結(jié)法、化學(xué)加固等流砂110PPT課件砂土孔隙度大流砂18PPT課件井點降水防止流砂111PPT課件井點降水防止流砂19PPT課件定義指疏松的砂土層時，地基土在具有一定滲透速度（水力坡度）的水流作用，其細(xì)小顆粒被沖走，土中孔隙逐漸增大，形成細(xì)管狀滲流通道，從而掏空地基或壩體，使之變形、失穩(wěn)，此現(xiàn)象為管涌。產(chǎn)生條件土中粗、細(xì)顆粒粒徑比D/d大于10土的不均勻系數(shù)d60/d10大于10兩種相互接觸土層滲透系數(shù)比K1/d2大于2～３滲透的水力坡度大于臨界水力坡度管涌112PPT課件定義管涌20PPT課件管涌破壞示意圖113PPT課件管涌破壞示意圖21PPT課件管涌的防治措施增加支護樁的入土深度，使?jié)B流路線增加人工降低地下水位，改變地下水的滲流方向管涌114PPT課件管涌的防治措施管涌22PPT課件含義當(dāng)基坑開挖，基底有承壓水，承壓水頂板厚度小時，水頭壓力能頂穿基坑底板的現(xiàn)象，稱為基坑突涌基坑突涌115PPT課件含義基坑突涌23PPT課件突涌形式基底頂裂，出現(xiàn)網(wǎng)狀或樹枝狀裂縫，地下水涌入，帶出下部土顆?；装l(fā)生流砂現(xiàn)象，邊坡失穩(wěn)，地基懸浮流動基底發(fā)生類似于“沸騰”的噴水現(xiàn)象，使基坑積水，地基土擾動突涌產(chǎn)生條件與防治措施承壓水層頂板厚度：減壓井基坑突涌116PPT課件突涌形式基坑突涌24PPT課件基坑突涌117PPT課件基坑突涌25PPT課件降水方法的分類明排法井點法輕型井點噴射井點電滲井點引滲法管井法大口井法輻射井法118PPT課件降水方法的分類明排法26PPT課件降水技術(shù)的發(fā)展降水技術(shù)有一百多年的歷史最早采用明排或豎井降水1896年，柏林地鐵施工第一次用深井降水1925～1930年，真空泵井點1939年，德國在Salzg-itter鐵路一段長距離挖方中采用電滲穩(wěn)定邊坡1950年以來：多級井點、噴射井點、輻射井點119PPT課件降水技術(shù)的發(fā)展降水技術(shù)有一百多年的歷史27PPT課件降水方法——明排法原理120PPT課件降水方法——明排法原理28PPT課件降水方法——明排法適用條件不易產(chǎn)生流砂、流土、管涌和塌陷等現(xiàn)象的粘性土、砂土和碎石土基坑地下水位超過基礎(chǔ)底板標(biāo)高不大于2.0m滲透系數(shù)小于0.5m/d，降水深度小于2.0m單獨使用或聯(lián)合使用121PPT課件降水方法——明排法適用條件29PPT課件降水方法——明排法排水溝和集水井的設(shè)置布置在距擬建建筑物基礎(chǔ)邊凈距0.4m以外，排水溝離開坡腳不小于0.3m，在基坑四角或每隔30～40m設(shè)置1個集水井（坑）排水溝底面應(yīng)比挖土面低0.3～0.4m，集水井（坑）

比溝底低0.5m溝、井截面根據(jù)排量確定：基礎(chǔ)較深或地下水位較高時，應(yīng)分層明排或?qū)欧?22PPT課件降水方法——明排法排水溝和集水井的設(shè)置30PPT課件分層明排法原理123PPT課件分層明排法原理31PPT課件井點法降水根據(jù)井型的不同進行分類：輕型井點噴射井點電滲井點降水方法——井點法降水124PPT課件井點法降水根據(jù)井型的不同進行分類：降水方法——井點法降水32降水方法——輕型井點原理適用條件K=0.1～80m/d單級：小于6m二級：6～9m125PPT課件降水方法——輕型井點原理33PPT課件輕型井點全貌圖126PPT課件輕型井點全貌圖34PPT課件二級輕型井點127PPT課件二級輕型井點35PPT課件降水方法——輕型井點井點設(shè)置沿基坑周圍布置，線狀或封閉狀，距邊坡線不小于1.0m井點間距0.8～2.40m主要設(shè)備：井點管：直徑38～55mm，長度5～7m，下端1～1.7m為濾管，孔眼直徑12～18mm，包濾連接管：膠皮管、鋼管、塑料管，直徑38～55mm128PPT課件降水方法——輕型井點井點設(shè)置36PPT課件線狀布置129PPT課件線狀布置37PPT課件封閉狀布置130PPT課件封閉狀布置38PPT課件降水方法——輕型井點主要設(shè)備：集水管：直徑100～127mm，分節(jié)連接，長度5m，法蘭盤連接，每隔0.8～1.6m設(shè)一連接井點管的接頭抽水設(shè)備：真空泵射流泵131PPT課件降水方法——輕型井點主要設(shè)備：39PPT課件真空泵原理132PPT課件真空泵原理40PPT課件射流泵原理集水總管射流器離心泵壓力表循環(huán)水箱真空表133PPT課件射流泵原理集水總管射流器離心泵壓力表循環(huán)水箱真空表41PPT噴射井點原理：3—集水總管4—排水總管5—高壓泵6—集水池134PPT課件噴射井點原理：42PPT課件揚水器結(jié)構(gòu)示意135PPT課件揚水器結(jié)構(gòu)示意43PPT課件噴射井點適用條件土層滲透系數(shù)K=0.1～80m/d降水深度大于6m，最大可達20m井點布置基本同輕型井點井距1.5～3m成孔直徑400～600mm136PPT課件噴射井點適用條件44PPT課件電滲井點原理137PPT課件電滲井點原理45PPT課件電滲井點適用條件飽和粘土，特別是淤泥、淤泥質(zhì)粘土配合輕型井點和噴射井點滲透系數(shù)K小于0.1m/d布置同輕型井點和噴射井點極距:輕型井點0.8-1.0m；噴射井點1.2-1.5m間歇通電：24h停2-3h138PPT課件電滲井點適用條件46PPT課件引滲井點適用條件當(dāng)含水層的下層水位低于上層水位，上層含水層的重力水可通過鉆孔滲入到下部含水層，起混合水位滿足降水要求時，可采用引滲自降通過井孔抽水，使上層含水層的重力水通過井孔引導(dǎo)滲入下部含水層，使其混合水位滿足降水要求時，可采用引滲抽降當(dāng)采用引滲井降水時，應(yīng)注意防止有害水質(zhì)污染下部含水層139PPT課件引滲井點適用條件47PPT課件引滲井點布置引滲井點可布置在基坑內(nèi)外井距根據(jù)引滲實驗確定，一般2—10m引滲深度宜揭穿被滲層，當(dāng)深度大時，揭進厚度不小于3m井徑400—600mm140PPT課件引滲井點布置48PPT課件管井法適用范圍井點不易解決的含水層顆粒較粗的粗砂—卵石層，滲透系數(shù)大、水量大，降深8—20m，潛水或承壓水含水層厚度大于5m基巖裂隙和溶洞含水層，厚度可小于5m滲透系數(shù)大于1.0m/d布置原則基坑開挖上口線1.0m外設(shè)置觀測井井徑600—800mm，井管外徑400—600mm抽水設(shè)備為潛水泵141PPT課件管井法適用范圍49PPT課件管井構(gòu)造142PPT課件管井構(gòu)造50PPT課件大口徑井降水適用條件第四紀(jì)含水層，地下水補給豐富、滲透系數(shù)大的砂土和碎石土地下水埋藏在15m以內(nèi)，含水層厚度大于3m，施工條件允許可大于15m布置基坑外側(cè)1.0m，特殊可布置在基坑內(nèi)配合其他降水井徑0.8m—4.0m143PPT課件大口徑井降水適用條件51PPT課件大口徑井構(gòu)造144PPT課件大口徑井構(gòu)造52PPT課件輻射井降水適用條件粘性土、砂土和碎石土降水范圍大或地面施工困難降水深度大于4m—20m布置盡量使輻射井最大限度控制基坑降水范圍含水層薄時，單層，每層6-8根；否則多層最下層輻射管應(yīng)大于1.0m輻射管長度宜為20—50m，直徑50—150mm145PPT課件輻射井降水適用條件53PPT課件降水工程設(shè)計降水設(shè)計的資料水文地質(zhì)資料含水層的性質(zhì)、厚度、滲透系數(shù)、地下水補給條件、水流方向及水力坡度、地下水埋藏深度、水位高度和動態(tài)水位變化資料、井的類型等建筑工程對降水的要求建筑平面布置、范圍及周邊建筑物分布和結(jié)構(gòu)；基礎(chǔ)埋深、設(shè)計要求的水位降深；抽水引起土層壓縮變形的允許范圍和大??；支護形式和開挖方式；相關(guān)工程經(jīng)驗資料146PPT課件降水工程設(shè)計降水設(shè)計的資料54PPT課件降水工程設(shè)計降水設(shè)計的內(nèi)容降水方法的選擇基坑涌水量計算單井涌水量計算井距、井?dāng)?shù)和井深井的布置井身結(jié)構(gòu)設(shè)計成井工藝抽排水方案沉降預(yù)測147PPT課件降水工程設(shè)計降水設(shè)計的內(nèi)容55PPT課件降水工程設(shè)計—降水方法選擇降水方法選擇應(yīng)考慮的因素含水層滲透系數(shù)K、降深h、含水層厚度等降水目的含水層與相關(guān)含水層的水力關(guān)系周邊工程或地下構(gòu)筑物、管線對降水的敏感性降水面積多種方法相結(jié)合支護方案148PPT課件降水工程設(shè)計—降水方法選擇降水方法選擇應(yīng)考慮的因素56PPT常規(guī)降水方法適用條件149PPT課件常規(guī)降水方法適用條件57PPT課件降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層潛水完整井—基坑遠(yuǎn)離邊界Q—基坑涌水量K—滲透系數(shù)S—水位降深H—含水層厚度R—降水影響半徑r0—基坑等效半徑150PPT課件降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層潛水完整井—基坑遠(yuǎn)離邊降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層潛水完整井—岸邊降水Q—基坑涌水量K—滲透系數(shù)S—水位降深H—含水層厚度b—基坑中心至水源中心距r0—基坑等效半徑151PPT課件降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層潛水完整井—岸邊降水5降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層潛水完整井—基坑位于兩個地表水之間或位于補給區(qū)和排泄區(qū)之間152PPT課件降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層潛水完整井—基坑位于兩降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層潛水完整井—基坑靠近隔水邊界153PPT課件降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層潛水完整井—基坑靠近隔降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層潛水非完整井—基坑遠(yuǎn)離邊界154PPT課件降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層潛水非完整井—基坑遠(yuǎn)離降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層潛水非完整井—基坑靠近邊界、含水層厚度不大155PPT課件降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層潛水非完整井—基坑靠近降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層潛水非完整井—基坑靠近邊界、含水層厚度很大156PPT課件降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層潛水非完整井—基坑靠近基坑靠近邊界、含水層厚度很大157PPT課件基坑靠近邊界、含水層厚度很大65PPT課件降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層承壓完整井—基坑遠(yuǎn)離邊界158PPT課件降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層承壓完整井—基坑遠(yuǎn)離邊降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層承壓完整井—基坑位于河岸邊時159PPT課件降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層承壓完整井—基坑位于河降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層承壓完整井—基坑位于兩個地表水體之間160PPT課件降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層承壓完整井—基坑位于兩降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層承壓非完整井161PPT課件降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層承壓非完整井69PPT降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層承壓～潛水完整井162PPT課件降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算均質(zhì)含水層承壓～潛水完整井70P降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算基坑等效半徑圓形基坑：非圓形基坑：矩形：不規(guī)則：降水影響半徑潛水層承壓水層163PPT課件降水工程設(shè)計—基坑涌水量計算基坑等效半徑71PPT課件降水工程設(shè)計—單井涌水量計算輕型井點出水能力規(guī)范推薦值：1.5～2.5m3/h計算公式：噴射井點出水能力規(guī)范推薦值：4.22～30.0m3/h計算公式：管井出水能力—出水能力（m3/h）—濾管直徑（m）—濾管長度（m）—濾管淹沒長度（m）—滲透系數(shù)（m/d）—與滲透系數(shù)有關(guān)經(jīng)驗系數(shù)164PPT課件降水工程設(shè)計—單井涌水量計算輕型井點出水能力—出水能力（m3經(jīng)驗系數(shù)取值165PPT課件經(jīng)驗系數(shù)取值73PPT課件降水工程設(shè)計—井距、井?dāng)?shù)、井深井?dāng)?shù)井距井深—降水井深度（m）—基坑井深度（m）—降水水位距離基坑底的要求深度（m）—，為水力坡度，在降水井范圍內(nèi)宜為1/10～1/15，為降水井分布范圍的等效半徑，或降水井排距的1/2（m）—降水期間的地下水水位變幅（m）—降水井過濾器工作長度（m）—沉砂管長度（m）166PPT課件降水工程設(shè)計—井距、井?dāng)?shù)、井深井?dāng)?shù)—降水井深度（m）—基坑井降水工程設(shè)計—降低水位預(yù)測潛水完整井穩(wěn)定流承壓完整井穩(wěn)定流—含水層厚度（m）—各井距基坑中心的距離（m）167PPT課件降水工