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土方工程施工排水与降水

发表于:2021-01-23 浏览量: 103 次

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  开挖底面低于地下水位的基坑时,地下水会不断渗入坑内。雨季施工时,地面水也会流入坑内。如果流入坑内的水不及时排走,不但使施工条件恶化,而且更严重的是土被水泡软后,会造成边坡塌方和坑底土的承载能力下降。因此,在基坑开挖前和开挖时,做好排水工作,保持土体干燥是十分重要的。基坑排水方法,可分为明排水法和人工降低地下水位法两类。

  一、明排水法

  明排水法是在基坑开挖过程中,在坑底设置集水井,并沿坑底的周围或中央开挖排水沟,使水流入集水井中,然后用水泵抽走。抽出的水应予引开,以防倒流。

  雨季施工时应在基坑四周或水的上游,开挖截水沟或修筑土堤,以防地面水流入坑内。集水井应设置在基础范围以外、地下水走向的上游。根据地下水量大小、基坑平面形状及水泵能力,集水井每隔20~40m设置一个。

  集水井的直径或宽度,一般为0.6~0.8m。集水井井底深度随着挖土的加深而加深,要经常低于挖土面0.7~1.0m。井壁可用竹、木等简易加固。当基坑挖至设计标高后,井底铺设碎石滤水层,以免在抽水时间较长时将泥砂抽出,并防止井底的土被搅动。

  二、人工降低地下水位

  降低地下水位,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以下,同时在基坑开挖过程中仍不断抽水。这样,可使所挖的土始终保持干燥状态,从根本上防止流砂发生,改善了工作条件,同时土内水分排除后,边坡可改陡,以减小挖土量。

  人工降低地下水位方法有:轻型井点、喷射井点、管井井点、深井泵以及电渗井点等,可根据土的渗透系数、降低水位的深度、工程特点及设备条件等,其中以轻型井点采用较广,下面重点阐述轻型井点降水方法。

  1、井点降水原理

  井点降水就是在基坑开挖前,预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管(井)。在基坑开挖前和开挖过程中,利用真空原理,不断抽出地下水,使地下水位降低到坑底以下。

  2、井点降水的作用

  1)防止地下水涌入坑内;2)防止边坡由于地下水的渗流而引起的塌方;3)使坑底的土层消除了地下水位差引起的压力,因此防止了坑底的管涌;4)降水后,使板桩减少了横向荷载;5)消除了地下水的渗流,也就防止了流砂现象;6)降低地下水位后,还能使土壤固结,增加地基土的承载能力。

  3、井点降水的方法

  降低地下水位的方法有轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点等。可根据降水深度、土层渗透系数、技术设备条件等合理选用。

  3.1轻型井点的设备

  轻型井点由管路系统和抽水设备两部分组成。

  1)管路系统包括:滤管、井点管、弯联管及总管。

  滤管为进水设备,通常采用长1.0~1.5m、直径38mm或51mm的无缝钢管,管壁钻有直径为12~19mm的滤孔。骨架管外面包以两层孔径不同的生丝布或塑料布滤网。为使流水畅通,在骨架管与滤网之间用塑料管或梯形铅丝隔开,塑料管沿骨架绕成螺旋形。滤网外面在绕一层粗铁丝保护网、滤管下端为一铸铁塞头。滤管上端与井点管连接。井点管为直径38mm和51mm、长5~7m的钢管。井点管的上端用弯联管与总管相连。集水总管为直径100~127mm的无缝钢管,每段长4m,其上端有井点管联结的短接头,间距0.8m或1.2m。

  2)抽水设备是由真空泵、离心泵和水气分离器(又叫集水箱)等组成,一套抽水设备的负荷长度(即集水总管长度)为100~120m。常用的W5,W6型干式真空泵,其最大负荷长度分别为100m和120m。

  3.2 轻型井点的布置

  1)井点系统布置

  应根据水文地质资料、工程要求和设备条件等确定。一般要求掌握的水文地质资料有:地下水含水层厚度、承压或非承压水及地下水变化情况、土质、土的渗透系数、不透水层的位置等。要求了解的工程性质主要有:基坑(槽)形状、大小及深度,此外尚应了解设备条件,如井管长度、泵的抽吸能力等。

  2)平面布置

  根据基坑(槽)形状,轻型井点可采用单排布置、双排布置、环形布置,当土方施工机械需进出基坑时,也可采用U形布置。

  单排布置适用于基坑、槽宽度小于6m,且降水深度不超过5m的情况,井点管应布置在地下水的上游一侧,两端的延伸长度不宜小于坑槽的宽度。

  双排布置适用于基坑宽度大于6m或土质不良的情况。

  环形布置适用于大面积基坑,如采用U形布置,则井点管不封闭的一段应在地下水的下游方向。

  3)轻型井点的设计与计算

  ①基坑涌水量计算

  根据井底是否达到不透水层,可将水井分为无压完整井和无压非完整井。

  无压完整井:井底达到不透水层。

  无压非完整井:井底未达到不透水层。

  ②确定井点管数量与间距

  4)轻型井点的施工

  轻型井点的施工程序为敷设总管、冲孔埋设井点管、安装抽水设备、抽水试运转。

  井点管埋设一般采用冲孔法。用起重设备将冲管吊起,插在井点位置上,然后开动高压水泵,将土冲松,冲管则边冲边沉。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0.5m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。

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