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土木工程施工 ——地下水控制 （济南大学） 课程名称：土木工程施工技术 授课对象：建专0601-02 授课时间： 90 分钟 1．授课题目：地下水控制 2．教学目的及要求 通过本节 90 分钟的教学，使学生了解地下水流的基本性质，熟悉流砂产生的原理和防止方法；掌握集水井降水施工方法；了解各类井点的特点与适用范围；掌握轻型井点的平面布置与高程布置方法。熟悉轻型井点降水施工方法和施工程序；掌握无压井涌水计算；了解抽水对周边环境的影响及其防止措施。3．教学内容： 1.3.3 地下水控制 1.3.3.1 地下水流的基本性质 1 动水压力 GD 地下水分潜水和层间水两种。 潜水即从地表算起第一层不透水层以上含水层中所含的水，这种水无压力，属于重力水。 层间水即夹于两不透水层之间含水层中所含的水。如果水末充满此含水层，水没有压力，称无压层间水；如果水充满此含水层，水则带有压力，称承压层间水(因l—1)。 推论: 水的单位阻力T: T = γw ( H1 – H2 ) / L T = γw I 动水压力 GD GD =－ T =－ γw I GD= - γw I I = ( H1 – H2 ) / L 流砂现象: GD≥ γ’w (土的浸水重度) 发生在颗粒级配均匀而细的粉、细砂等砂性土中。 防治措施：1）降水；2）防水帷幕 临界坡度Icr GD =γ’w γw Icr = γ’w Icr = γ’w / γw = (γsat – γw ) / γw 防止管涌: Icr ≥ k I 2 渗透系数 k 水的流动轨迹包括层流和紊流，水在土中运动的速度不大，属于层流。 水在土中渗流的基本规律： 达西定律：渗流速度 v = k I 渗透系数 k的物理意义：水力坡度等于1时的渗流速度 影响土的渗透系数的主要因素有：土的粒度、密实度、饱和度、土的结构和构造等。 1.3.3.2 地下水控制方法 1 集水明排 排水沟和集水井可按下列规定布置： 排水沟和集水井宜布置在拟建建筑基础边净距0.4m以外，排水沟边缘离开边坡坡脚不应小于0.3m；在基坑四角或每隔30~40m应设一个集水井； 排水沟底面应比挖土面低0.3~0.4m，集水井底面应比沟底面低0.5m以上。 沟、井截面根据排水量确定，排水量V应满足下式要求： V≥1.5Q  式中 Q──基坑总涌水量，可按《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99附录F计算。 抽水设备可根据排水量大小及基坑深度确定。 当基坑侧壁出现分层渗水时，可按不同高程设置导水管、导水沟等构成明排系统；当基坑侧壁渗水量较大或不能分层明排时，宜采用导水降水方法。基坑明排尚应重视环境排水，当地表水会对基坑侧壁产生冲刷时，宜在基坑外采取截水、封堵、导流等措施。 井点降水的作用 井点类型及适用范围 井点类型 渗透系数 降水深度 最大井距 主要原理 单级轻型井点 0.1~20 m/d 3～6 m 1.6~2 m 地上真空泵或喷射嘴真空吸水 多级轻型井点 6～20 喷射井点 0.1~20 8～20 2～3m 地下喷射嘴真空吸水 电渗井点 0.1 5～6 极距1m 钢筋阳极加速渗流 管井井点 20~200 3～5 20~50 单井真空泵、离心泵 深井井点 10~250 25～30 30~50 单井潜水泵排水 水平辐射井点 大面积降水 平管引水至大口井排出 引渗井点 不透水层下有渗存水层 打穿不透水层，引至下一存水层 3. 轻型井点 轻型井点降低地下水位，是沿基坑周围以一定的间距埋入井管(下端为滤管)，在地面上用水平铺设的集水总管将各井管连接起来，再于一定位置设置真空泵和离心泵，开动真空泵和离心泵后，地下水在真空吸力作用下，经滤管进入井管，然后经集水总管排出，这样就降低了地下水位(图l—3)。 轻型井点设备主要包括：井管(下端为滤管)、集水总管、水泵和动力装置等。 轻型井点设备工作原理 滤管构造 (2) 轻型井点计算 基坑工程中降水方案的选择与设计应满足下列要求: (1) 基坑开挖及地下结构施工期间，地下水位保持在基底以下0.5-1.0m; (2) 深部承压水不引起坑底隆起: (3) 保证降水期间临近建筑物及地下管线的正常使用; (4) 保证基坑边坡的稳定。 轻型井点系统的计算步骤 确定井点系统的布置方式； 计算涌水量； 计算井点数量和井距； 校核水位降低数值； 选择水泵规格等。 1）确定井点系统的布置方式 高程布置 确定基坑的计算图形面积：井点系统布置方案确定以后，在计算之前尚需确定计算图形的面积。因为目前用来计算轻型并点所用之计算公式，都有一定的适用条件。如矩形基坑的