03 第三章 地下水控制.pptx

第1页：地下水控制方法适用条件表

地下水控制（ground water controlling）：为保证支护结构施工、基坑挖土、地下室施工及基坑周边环境安全而采取的排水、降水、截水或回灌措施

说明：原表文字粘连，本表按段落对应关系重排；原文未逐项给出的水文地质特征与土层类别以「—」表示，建议对照原课件核对。

第2页：地下水控制方法分类

•地下水控制方法可分为集水明排、降水、截水、回灌等型式单独或组合使用.1.集水明排2

真空井点,喷射井点,管井井点方法3

截水4.回灌

第3页：集水明排构造要求

集水明排一、构造要求：3.1集水明排一、构造要求

第4页：排水沟与集水井布置

• 排水沟和集水井可按下面规定布置:1.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.2.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
• 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

第5页：基坑排水量计算

二、涌水量计算:V≥1.5Q式中:V——基坑的排水量Q——基坑的总涌水量

第6页：无压完整型基坑涌水量

无压完整型基坑涌水量：本页为计算公式与计算简图，源文件含大量公式符号，以下仅保留可读文字，公式以原课件图片为准。

(一)无压完整型基坑:==KH²-²2′(2–)(³/)2′式中:——单侧每米长明沟的涌水量(³/);0——基坑宽度的一半(ｍ)——含水层厚度;——基坑水位降深(ｍ);——降水影响半径(ｍ).′=+0

第7页：无压非完整型基坑涌水量

无压非完整型基坑涌水量：本页为计算公式与计算简图，源文件含大量公式符号，以下仅保留可读文字，公式以原课件图片为准。

（二）无压非完整型基坑：=+ＫSq0=+KSq0(³/)式中:——坑底到含水层底的距离();0=(,)==由,值查曲线即可得0值.1²-²2′(21–)2′′′+0′EH

第8页：

本页源文件未提取到文字内容，仅有图片。建议对照原课件图片补充本页要点说明

第9页：抽水设备与潜水泵

三、抽水设备

1. 潜水泵潜水泵工作简图1-叶轮;2-轴;3-电动机;4-进水口;5-出水胶管;6-电缆

第10页：离心泵

：本页以图示为主，文字内容较少，具体做法以原课件图片为准

第11页：降水井平面布置

3.2降水一、平面布置:降水井宜在基坑外缘采用封闭式布置,井间距应大于15倍井管直径

在地下水补给方向应适当加密;

当基坑面积较大、开挖较深时,也可在基坑内设置降水井

第12页：降水井高程布置

二、高程布置:降水井的深度应根据设计降水深度、含水层的埋藏分布和降水井的出水能力确定

设计降水深度在基坑范围内不宜小于基坑底面以下0.5m

即：h≥0.5m

第13页：涌水量计算分类

三、涌水量计算

• 均质含水层潜水完整井
• 均质含水层潜水非完整井
• 均质含水层承压水完整井
• 均质含水层承压水非完整井

第14页：潜水完整井涌水量

(一)均质含水层潜水完整井:1.基坑远离边界时:Q=1.366k式中:R——降水影响半径;

(a)潜水含水层:R=2SKH(b)承压含水层:R=10SK(2H–S)SLg(1+)R0

第15页：基坑等效半径

0——基坑等效半径;

(c)矩形基坑:0= 0.29(a+b)式中:a,b——分别为基坑坑底的长,短边

(d)不规则块状基坑:0=A/式中:A——基坑坑底的面积

第16页：岸边降水涌水量

2.岸边降水时:Q=1.366k条件:b<

0.5R(2H–S)SLg2b0

第17页：两水体间基坑涌水量

3.基坑位于两个地表水体之间时:Q=1.366k(2H–S)SLg[cos]2(b1+b2)0(b1-b2)2(b1+b2)条件：b1和b2<

第18页：靠近隔水边界涌水量

4.基坑靠近隔水边界时:Q=1.366k条件:b′<

0.5R(2H–S)S2Lg(R+0)-Lg0(2b′+0)

第19页：潜水非完整井涌水量

(二)均质含水层潜水非完整井:1.基坑远离边界时:式中:hm=H²–hm²Lg(1+)+lg(1+0.2)Rhm–llhm00H+h2Q=1.366k

第20页：近河基坑涌水量（薄含水层）

2.近河基坑含水层厚度不大时:+]条件:b>

式中:M——由含水层底板到过滤器有效工作部分中点的长度

lLg+0.25·lg2b00.66l0lMl+SQ=1.366kS[lgb²M²-0.14l²M2

第21页：近河基坑涌水量（厚含水层）

3.近河基坑含水层厚度很大时:Q=1.366kS[+]条件:b>

lQ=1.366kS[+]条件:b<

llLg-0.25a rsh2b00.66l0l+Slg0.44lbl+SlglLg-0.110.66l0lb2b0

第22页：

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第23页：降水井数量计算

四、降水井数量:式中:Q——基坑总涌水量;

q——设计单井出水量

n=1.1Qq

第24页：真空井点降水例题

[例]某基坑采用真空井点降水,坑底平面尺寸为14*10m,基坑深4.0m

地下水位距地面1.5m,自地面以下有2.0m厚的亚砂土,以下为5.3m厚的中砂,再向下为隔水层

基坑远离边界,砂土的渗透系数K=5.8m∕d

选直径为50mm的6.0m长井点管和1.5m长的滤管

计算该井点系统的涌水量

第25页：例题降水剖面图

±0.00-150S-4.00H-7.30解:隔水层距地面深度为:2+5.3=7.3(m)滤管底部距离水层为:7.3-(6-0.2+1.5)=7.3-7.3=0

第26页：例题涌水量求解

所以该系统为均质潜水完整井,当基坑远离边界时:Q=1.366k式中:H=7.3-1.5=5.8(m)k=5.8m/dS=(4.0-1.5)+0.5=3.0(m)R=2SKH=2*3.0*5.8*5.8=34.8(m)0=0.29(a+b)=0.29(14+10)=6.96(m)得:Q=1.366k=262(m³/d)(2H–S)SLg(1+)R0(2*5.8-3)3Lg(1+)34.86.96

第27页：喷射井点

五、喷射井点:喷水井点

• 分类喷气井点
• 组成:喷射井点、高压水泵、管路系统
• 工作原理:高压水经内外管环形通道喷嘴截面变小流速增加形成局部真空抽吸地下水混合室

第28页：喷射井点设备布置图

喷射井点设备布置1-喷射井管;

3-井水总管;

4-排水总管;

5-高压水泵;

6-集水池;

10-喷嘴;

11-混合室;

12-扩散管;

13-压力表

第29页：喷射井点构造要求

(四)构造要求:喷射井点的结构及施工应符合下列要求：1.井点的外管直径宜为73～108mm,内管直径为50～73mm,过滤器直径为89～127mm,井孔直径不宜大于600mm，孔深应比滤管底深1m以上

过滤器的结构与真空井点相同

喷射器混合室直径可取14mm,喷嘴直径可取6.5mm,工作水箱不应小于10m³

2.工作水泵可采用多级泵，水压宜大于0.75MP a.3.井孔的施工与井管的设置方法与真空井点相同

4.井点使用时，水泵的起动泵压不宜大于0.3MP a

正常工作水压宜为0.25P0（扬水高度）；

正常工作水流量宜取单井排水量

第30页：高压泵工作水流量

（五）井点计算:1.高压泵工作水流量:Q1=n·qα式中:Q1——高压水泵的工作水流量(m³/h);

——喷射井点管根数;α

排水流量与工作水流量之比值,，查表

q——喷射井点出水量(m³/h)

第31页：高压泵工作水压力

2.高压泵工作水压力:P1=Hββα系数土的渗透系数/(m/d)0.2250.8K<

10.251.01≤K≤500.301.2K>

50式中:P1——高压水泵的工作水压力(m);

H——喷射井点所需的扬程(m);

β——扬程与工作水压力之比值, ,查表排水量与工作水流量比值

第32页：喷射井点型号与技术参数

适用含水层渗透系数(m/d)设计单井出水流量q(m³/d)工作水流量Q1(m³/d)工作水压力P1(MP a))喷射管外管直径(mm)型号混合室直径(mm喷嘴直径(mm)0.1～5.0100.8～138.2112.8～163.20.6～0.8147381.5型并列式0.1～5.0103.2～138.2110.4～148.80.6～0.8147682.5型圆心式5.0～10.0259.2～388.8230.40.6～0.820101004.0型圆心式10.0～20.0600～7207200.6～0.840191626.0型圆心式3.喷射井点设计出水量

第33页：管井井点

六、管井井点:管井井点就是沿基坑每隔一定距离设置一个管井,每个管井单独用一台水泵不断抽水来降低地下水位

在土的渗透系数大(1.0～200m/d)

地下水量大,粉土、砂土、碎石土、可溶岩、破碎带的土层中,宜采用管井井点

(一)组成:过滤井点、管井、水泵

第34页：管井构造要求

(二)构造要求:1.管井井管直径应根据含水层的富水性及水泵性能选取，且井管不宜小于200mm,井管内径宜大于水泵外径50mm.2.沉砂管长度不宜小于3m.3.钢制、铸铁、和钢筋骨架过滤器的孔隙率分别不宜小于30%、23%和50%

4.井管外滤料宜选用磨圆度较好的硬质岩石，不宜采用了棱角状石渣料、风化料或其它粘质岩石

滤料规格宜满足下列要求

第35页：管井填料粒径要求

1）对于砂土含水层D50=(6～8)d50式中:D50、d50-----填料和含水层颗粒分布累计曲线上重量为50%所对应的颗粒粒径

2）对于d20<

2mm的碎石类土含水层：D50=(6～8)d203对于d20≥2mm的碎石类土含水层，可充填粒径为10～20mm的滤料

4滤料应保证不均匀系数小于2

(三)井点布置——延基坑外缘封闭布置

管井的间距一般为20～50m,管井的深度为8～15m,井内水位降低可达6～10m

第36页：管井出水量计算

• 出水量计算.管井的出水量q(m³/d)可按下列经验公式确定:q=120rsl³k式中:rs——过滤器半径(m);l——过滤器进水部分长度(m);k——含水层渗透系数(m/d)
• 施工工艺:成孔→安设井管、填充滤料→洗井→安设水泵→抽水

第37页：截水与截水帷幕

3.3截水所谓截水,通常称为截水帷幕

截水帷幕（curtain for cutt in g of f water）

用于阻截或减少基坑侧壁及基坑底,地下水流入基坑而采用的连续止水体

选择截水帷幕型式应结合工程水文地质条件

基坑围护结构型式、场地条件、施工条件等综合因素考虑

一、截水帷幕的形式

第38页：落底式与非落底式帷幕

1.落底式:要求:l≥0.2hw-0.5b式中:l——帷幕插入不透水层的深度;

hw——作用水头;

b——帷幕厚度.2.非落底式:非落底式的水平封底,可采用化学注浆法或旋喷注浆法

第39页：截水帷幕构造与类型

二、构造要求:截水帷幕的厚度b应满足基坑防渗要求,截水帷幕的渗透系数K宜小于1.0*10-6cm/s

1. 水泥土搅拌桩挡墙
2. 高压旋喷桩挡墙
3. 地下连续墙

第40页：回灌井点工作原理

3.4回灌所谓回灌,通常称为回灌井点

一、工作原理:回灌井点就是在降水井点与要保护的已有建筑物之间打一排井点,在井点降水的同时,向土层中灌入一定数量的水,形成一道隔水帷幕,使井点降水的影响半径不超过回灌井点的范围,从而阻止回灌井点外侧的建筑物下的地下水的流失

第41页：基坑回灌量与井数

式中:q灌——单井回灌水量(m³/d);

n=1.1Q灌q灌二、基坑回灌量Q灌:一般应等于基坑降水水位降低影响至限定边界时的基坑涌水量（计算省略）三、回灌井数量n

第42页：回灌构造要求与方式

四、构造要求:1.回灌井与降水井的距离不宜小于6.0m.2.回灌水宜采用清水

五、回灌方式

1. 砂沟砂沟砂井中粗砂

第43页：

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第44页：

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第45页：

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