(完整版)深基坑工程-第十章基坑降水设计..ppt

1、第十章 基坑降水设计1主主 要要 内内 容容u 第一节第一节 概述概述u 第二节第二节 地下水的不良作用及防范措施地下水的不良作用及防范措施u 第三节第三节 降低地下水的方法降低地下水的方法u 第四节第四节 降水设计计算降水设计计算u 第五节第五节 降水施工降水施工u 第六节第六节 降水对环境影响及其防范措施降水对环境影响及其防范措施u 第七节第七节 工程实例工程实例23第一节第一节 概述概述p保证地下结构的安全施工（干槽作业）保证地下结构的安全施工（干槽作业）p防止工程事故：流砂、管涌、坑底失稳防止工程事故：流砂、管涌、坑底失稳p提高边坡的稳定性提高边坡的稳定性p减少板桩和支撑的压力减少板桩

2、和支撑的压力p改善基坑和填土的砂土特性改善基坑和填土的砂土特性p工程降水不当引起的工程事故的比例很大工程降水不当引起的工程事故的比例很大基坑降水的目的及意义基坑降水的目的及意义4基坑渗透力基坑渗透力5降水加固原理降水加固原理6有关降水的基本概念有关降水的基本概念 渗透力渗透力渗透力与水力坡度成正比渗透力与水力坡度成正比当当 时，产生流砂现象时，产生流砂现象wwLhij wi7有关降水的基本概念有关降水的基本概念l渗透系数渗透系数渗透系数是水力坡度等于渗透系数是水力坡度等于1 1时的渗流速度时的渗流速度渗透系数单位：渗透系数单位：m/sm/s、m/dm/d渗透系数大小与土的形成条件、颗粒级配、结

3、构有关渗透系数大小与土的形成条件、颗粒级配、结构有关渗透系数的取值对降水工程设计具有重要意义渗透系数的取值对降水工程设计具有重要意义kiv 8土层渗透系数参考值910第二节第二节 地下水的不良作用与防范措施地下水的不良作用与防范措施地下水的不良作用与防范措施 不良作用不良作用 潜蚀潜蚀 流砂流砂 管涌管涌 基坑突涌基坑突涌11潜蚀 分类分类机械潜蚀：动水作用下，土粒受到冲刷、冲走，导致土体结构破坏机械潜蚀：动水作用下，土粒受到冲刷、冲走，导致土体结构破坏化学潜蚀：水的溶解作用导致土颗粒之间胶结作用的破坏，结合力化学潜蚀：水的溶解作用导致土颗粒之间胶结作用的破坏，结合力减弱减弱 产生的条件产生的

4、条件适宜土层和足够的水动力条件适宜土层和足够的水动力条件土层的不均匀系数（土层的不均匀系数（d d6060/d/d1010）愈大，愈易产生潜蚀；当愈大，愈易产生潜蚀；当d d6060/d/d1010大于大于1010时，易产生潜蚀时，易产生潜蚀两种相互接触的土层，当二者的渗透系数之比两种相互接触的土层，当二者的渗透系数之比k k1 1/k/k2 2大于大于2 2时，易产时，易产生潜蚀生潜蚀当渗流水流的水力坡度大于当渗流水流的水力坡度大于5 5时，水呈紊流，易产生潜蚀时，水呈紊流，易产生潜蚀.12潜蚀潜蚀l潜蚀的预防措施潜蚀的预防措施加固土体加固土体人工降低地下水的水力坡度人工降低地下水的水力坡度

5、设置反滤层设置反滤层13反滤层构造反滤层构造14l定义定义指土的松散颗粒被地下水饱和后，在渗透力即水头指土的松散颗粒被地下水饱和后，在渗透力即水头差的作用下，产生的悬浮流动现象差的作用下，产生的悬浮流动现象l发生地层发生地层粉细砂地层粉细砂地层l工程意义工程意义突发性、工程危害大突发性、工程危害大流砂流砂15用抽水机在基坑用抽水机在基坑底明排水底明排水粉细沙随地下水流粉细沙随地下水流入基坑，产生流沙入基坑，产生流沙 在基坑开挖和地下结构施工中，必须防止流沙，在基坑开挖和地下结构施工中，必须防止流沙，以免支护失效发生重大基坑坍塌事故。以免支护失效发生重大基坑坍塌事故。16 上海、广东、江苏、山东

6、、浙江等地均有多雨季节，地上海、广东、江苏、山东、浙江等地均有多雨季节，地下水充沛，基坑土方开挖时排水或降水不当，均有可能造成下水充沛，基坑土方开挖时排水或降水不当，均有可能造成支护结构失效坍塌事故。支护结构失效坍塌事故。基坑支护结构基坑支护结构外侧因泥沙随水渗外侧因泥沙随水渗流进入基坑，造成流进入基坑，造成局部沉陷坍塌事故局部沉陷坍塌事故17l流砂的形成原因流砂的形成原因水力坡度大，流速大冲动细颗粒使之悬浮水力坡度大，流速大冲动细颗粒使之悬浮饱和时胶体颗粒吸水膨胀，土颗粒密度下降，能悬饱和时胶体颗粒吸水膨胀，土颗粒密度下降，能悬浮流动浮流动砂土在振动作用下结构破坏，体积缩小，土颗粒悬砂土在振

7、动作用下结构破坏，体积缩小，土颗粒悬浮于水而流动浮于水而流动l流砂形成的条件流砂形成的条件水力坡度大，渗透力超过土颗粒重量使之悬浮时，水力坡度大，渗透力超过土颗粒重量使之悬浮时，达到临界水力坡度达到临界水力坡度流砂流砂18砂土孔隙度大砂土孔隙度大砂土渗透系数愈小排水性能差，愈易形成流砂砂土渗透系数愈小排水性能差，愈易形成流砂砂土中含有较多的片状矿物，易形成流砂砂土中含有较多的片状矿物，易形成流砂l流砂的防止措施流砂的防止措施人工降低地下水位人工降低地下水位采用地下连续墙截水采用地下连续墙截水设置帷幕设置帷幕水下开挖水下开挖其他方法：冻结法、化学加固等其他方法：冻结法、化学加固等流砂流砂19井点

8、降水防止流砂井点降水防止流砂20l定义定义指疏松的砂土层时，地基土在具有一定渗透速度指疏松的砂土层时，地基土在具有一定渗透速度（水力坡度）的水流作用，其细小颗粒被冲走，土中（水力坡度）的水流作用，其细小颗粒被冲走，土中孔隙逐渐增大，形成细管状渗流通道，从而掏空地基孔隙逐渐增大，形成细管状渗流通道，从而掏空地基或坝体，使之变形、失稳，此现象为管涌。或坝体，使之变形、失稳，此现象为管涌。l产生条件产生条件n土中粗、细颗粒粒径比土中粗、细颗粒粒径比D/dD/d大于大于1010n土的不均匀系数土的不均匀系数d d6060/d/d1010大于大于1010n两种相互接触土层渗透系数比两种相互接触土层渗透系

9、数比k k1 1/k/k2 2大于大于2 2n渗透的水力坡度大于临界水力坡度渗透的水力坡度大于临界水力坡度管涌管涌21管涌破坏示意图管涌破坏示意图l管涌的防治措施管涌的防治措施增加支护桩的入土深度，使渗流路线增加增加支护桩的入土深度，使渗流路线增加人工降低地下水位，改变地下水的渗流方向人工降低地下水位，改变地下水的渗流方向2223水库副坝产生管涌水库副坝产生管涌 l突涌形式突涌形式基底顶裂，出现网状或树枝状裂缝，地下水涌入，带基底顶裂，出现网状或树枝状裂缝，地下水涌入，带出下部土颗粒出下部土颗粒基底发生流砂现象，边坡失稳，地基悬浮流动基底发生流砂现象，边坡失稳，地基悬浮流动基底发生类似于基底发

10、生类似于“沸腾沸腾”的喷水现象，使基坑积水，的喷水现象，使基坑积水，地基土扰动地基土扰动突涌产生条件与防治措施突涌产生条件与防治措施承压水层顶板厚度：承压水层顶板厚度：减压井减压井基坑突涌基坑突涌hHw l含义含义当基坑开挖，基底有承压水，承压水顶板厚度小时，当基坑开挖，基底有承压水，承压水顶板厚度小时，水头压力能顶穿基坑底板的现象，称为基坑突涌水头压力能顶穿基坑底板的现象，称为基坑突涌24基坑突涌基坑突涌2526第三节第三节 降低地下水的方法降低地下水的方法降水方法的分类明排法明排法井点法井点法 轻型井点轻型井点 喷射井点喷射井点 电渗井点电渗井点27引渗法引渗法管井法管井法大口井法大口井法

11、辐射井法辐射井法降水技术的发展 降水技术有一百多年的历史降水技术有一百多年的历史 最早采用明排或竖井降水最早采用明排或竖井降水 18961896年，柏林地铁施工第一次用深井降水年，柏林地铁施工第一次用深井降水 1925192519301930年，真空泵井点年，真空泵井点 19391939年，德国在年，德国在Salzg-itterSalzg-itter铁路一段长距离挖方中采铁路一段长距离挖方中采用电渗稳定边坡用电渗稳定边坡 19501950年以来：多级井点、喷射井点、辐射井点年以来：多级井点、喷射井点、辐射井点28 井点类型及适用范围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

12、级轻型井点0.120 m/d36 m1.62 m地上真空泵或喷射嘴真空吸水多级轻型井点620喷射井点0.12082023m地下喷射嘴真空吸水电渗井点 0.156极距1m钢筋阳极加速渗流管井井点20200352050单井真空泵、离心泵深管井井点1025025303050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29降水方法明排法 原理原理30降水方法降水方法明排法明排法l适用条件适用条件l不易产生流砂、流土、管涌和塌陷等现象的粘性土、不易产生流砂、流土、管涌和塌陷等现象的粘性土、砂土和碎石土砂土和碎石土l基坑地下水位超过基础底

13、板标高不大于基坑地下水位超过基础底板标高不大于2.0ml渗透系数小于渗透系数小于0.5m/d，降水深度小于降水深度小于2.0ml单独使用或联合使用单独使用或联合使用31降水方法降水方法明排法明排法l排水沟和集水井的设置排水沟和集水井的设置l布置在距拟建建筑物基础边净距布置在距拟建建筑物基础边净距0.4m以外，排水沟以外，排水沟离开坡脚不小于离开坡脚不小于0.3m，在基坑四角或每隔在基坑四角或每隔3040m设置设置1个集水井（坑）个集水井（坑）l排水沟底面应比挖土面低排水沟底面应比挖土面低0.30.4m，集水井（坑）集水井（坑）比沟底低比沟底低0.5ml沟、井截面根据排量确定：沟、井截面根据排量

14、确定：l基础较深或地下水位较高时，应分层明排或导排法基础较深或地下水位较高时，应分层明排或导排法321-排水明沟；排水明沟；2-集水井；集水井；3-离心式水泵；离心式水泵；4-设备基础或建筑物基础边线；设备基础或建筑物基础边线；5-原地下水位线；原地下水位线；6-降低后地下水位线降低后地下水位线 当基坑侧壁出现分层渗水时，可按不同高程设置导水管、导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，宜采用导流降水方法。降水井的深度应根据设计降水排时，宜采用导流降水方法。降水井的深度应根

15、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。深度、含水层的埋藏分布和降水井的出水能力确定。1-底层排水沟；底层排水沟；2-底层集水井；底层集水井；3-二层排水沟；二层排水沟；4-二层集水井；二层集水井；5-水泵；水泵；6-原地下水位线；原地下水位线；7-降低后地下水位线降低后地下水位线 基坑明排适用于土层比较密实，坑壁比较稳定（细基坑明排适用于土层比较密实，坑壁比较稳定（细粒土边坡不易被渗流冲刷而产生塌方），基础埋深粒土边坡不易被渗流冲刷而产生塌方），基础埋深较浅，降水深度不大，不易发生流砂、管涌的工程。较浅，降水深度不大，不易发生流砂、管涌的工程。井点法降水根据井型的不同进行分类

16、：井点法降水根据井型的不同进行分类：1.轻型井点轻型井点2.喷射井点喷射井点3.电渗井点电渗井点降水方法降水方法井点法降水井点法降水36降水方法降水方法轻型井点轻型井点l原理原理l适用条件适用条件lk=0.120m/dl单级降深：小于单级降深：小于6ml二级降深：二级降深：612m37 在地下水丰富地区，当土的渗透系数为在地下水丰富地区，当土的渗透系数为0.11m/d时，常采用时，常采用轻型井点降水。轻型井点降水。3839轻型井点全貌图轻型井点全貌图40二级轻型井点41降水方法降水方法轻型井点轻型井点l井点设置井点设置l沿基坑周围布置，线状或封闭状，距边坡线不小于沿基坑周围布置，线状或封闭状，

17、距边坡线不小于0.71.2ml井点间距井点间距0.82.40ml主要设备：主要设备：l井点管：直径井点管：直径38 55mm，长度长度5 7m，下端下端1 1.7m为滤管，孔眼直径为滤管，孔眼直径12 18mm，包滤包滤l连接管：胶皮管、钢管、塑料管，直径连接管：胶皮管、钢管、塑料管，直径38 55mm42线状布置43封闭状布置4445轻型井点降水一般适用于粉、细砂，粉土，粘质粉轻型井点降水一般适用于粉、细砂，粉土，粘质粉土和粉质粘土等渗透系数较小（土和粉质粘土等渗透系数较小（0.120m/d）的弱含）的弱含水层中降水，降水深度单层不大于水层中降水，降水深度单层不大于6m，双层不大于，双层不大

18、于12m。降水方法降水方法轻型井点轻型井点l主要设备：主要设备：l集水管：直径集水管：直径100 127mm，分节分节连接，长度连接，长度5 m，法兰盘连接，每隔法兰盘连接，每隔0.8 1.6m设一连接井点管的接头设一连接井点管的接头l抽水设备：抽水设备：l真空泵真空泵l射流泵射流泵46 轻型井点降水系统构成轻型井点降水系统构成 总管总管 井点管井点管 弯连管弯连管47 真空泵真空泵48 轻型井点降水轻型井点降水 喷射混凝土坡面保护喷射混凝土坡面保护49滤管构造滤管构造50真空泵原理真空泵原理51射流泵原理射流泵原理集水总管集水总管射流器射流器离心泵离心泵压力表压力表循循环环水水箱箱真空表真空

19、表5253喷射井点喷射井点 适用条件适用条件土层渗透系数土层渗透系数K=0.1K=0.120m/d20m/d降水深度大于降水深度大于6m6m，最大可达，最大可达20m20m 井点布置井点布置基本同轻型井点基本同轻型井点井距井距1.51.53m3m成孔直径成孔直径400400600mm600mm54电渗井点电渗井点 原理原理55电渗井点电渗井点 适用条件适用条件饱和粘土，特别是淤泥、淤泥质粘土饱和粘土，特别是淤泥、淤泥质粘土配合轻型井点和喷射井点配合轻型井点和喷射井点渗透系数渗透系数K K小于小于0.1m/d0.1m/d 布置布置同轻型井点和喷射井点同轻型井点和喷射井点极距极距:轻型井点轻型井点

20、0.8-1.0m0.8-1.0m；喷射井点；喷射井点1.2-1.2-1.5m1.5m间歇通电：间歇通电：24h24h停停2-3h2-3h56引渗井点引渗井点 适用条件适用条件 当含水层的下层水位低于上层水位，上层含水层的当含水层的下层水位低于上层水位，上层含水层的重力水可通过钻孔渗入到下部含水层，起混合水位重力水可通过钻孔渗入到下部含水层，起混合水位满足降水要求时，可采用引渗自降满足降水要求时，可采用引渗自降 通过井孔抽水，使上层含水层的重力水通过井孔引通过井孔抽水，使上层含水层的重力水通过井孔引导渗入下部含水层，使其混合水位满足降水要求时导渗入下部含水层，使其混合水位满足降水要求时，可采用引

21、渗抽降，可采用引渗抽降 当采用引渗井降水时，应注意防止有害水质污染下当采用引渗井降水时，应注意防止有害水质污染下部含水层部含水层57引渗井点引渗井点 布置布置 引渗井点可布置在基坑内外引渗井点可布置在基坑内外 井距根据引渗实验确定，一般井距根据引渗实验确定，一般210m 引渗深度宜揭穿被渗层，当深度大时，揭进引渗深度宜揭穿被渗层，当深度大时，揭进厚度不小于厚度不小于3m 井径井径400600mm58管井法管井法 适用范围适用范围井点不易解决的含水层颗粒较粗的粗砂井点不易解决的含水层颗粒较粗的粗砂卵石层，渗卵石层，渗透系数大、水量大，降深透系数大、水量大，降深8 820m20m，潜水或承压水，潜

22、水或承压水含水层厚度大于含水层厚度大于5m5m基岩裂隙和溶洞含水层，厚度可小于基岩裂隙和溶洞含水层，厚度可小于5m5m渗透系数大于渗透系数大于1.0m/d1.0m/d 布置原则布置原则基坑开挖上口线基坑开挖上口线1.0m1.0m外外设置观测井设置观测井井径井径600600800mm800mm，井管外径，井管外径400400600mm600mm抽水设备为潜水泵抽水设备为潜水泵59管井井点构造管井井点构造60粘土沉砂管钢筋焊接管架吸水管滤网小砾石管身吸水管水泵管井井点由两部分组成，管井井点由两部分组成，一是井壁管，一是滤水管一是井壁管，一是滤水管。井壁管可用直径井壁管可用直径200350mm的铸铁

23、管、无砂混的铸铁管、无砂混凝土管、塑料管。滤水管凝土管、塑料管。滤水管可用钢筋焊接骨架，外包可用钢筋焊接骨架，外包滤网（孔眼为滤网（孔眼为12mm），），长长23m（如图），也可（如图），也可用铸铁管打孔，外缠镀锌用铸铁管打孔，外缠镀锌铅丝。铅丝。管井井点构造管井井点构造61粘土沉砂管钢筋焊接管架吸水管滤网小砾石管身吸水管水泵降水井宜在基坑外缘采降水井宜在基坑外缘采用封闭式布置，井间距用封闭式布置，井间距应大于应大于15倍井管直径，倍井管直径，在地下水补给方向应适在地下水补给方向应适当加密；当基坑面积较当加密；当基坑面积较大、开挖较深时，也可大、开挖较深时，也可在基坑内设置降水井。在基坑内设置

24、降水井。管井井点构造管井井点构造62粘土沉砂管钢筋焊接管架吸水管滤网小砾石管身吸水管水泵降水井的深度应根据设降水井的深度应根据设计降水深度、含水层的计降水深度、含水层的埋藏分布和降水井的出埋藏分布和降水井的出水能力确定。设计降水水能力确定。设计降水深度在基坑范围内不宜深度在基坑范围内不宜小于基坑底面以下小于基坑底面以下0.5m。基坑放坡大开挖是一种最简单的基坑施工方法，优点是施基坑放坡大开挖是一种最简单的基坑施工方法，优点是施工速度快，相对措施费用不高；缺点是周边场地要空旷，开工速度快，相对措施费用不高；缺点是周边场地要空旷，开挖和回填土方量大。放坡坡度的大小与地区土质有关。挖和回填土方量大。

25、放坡坡度的大小与地区土质有关。大型基坑放坡大型基坑放坡开挖，坡面喷混凝开挖，坡面喷混凝土保护土保护 管井井点降水管井井点降水63 管井井点管管井井点管 管井井点降水是一种常用的降水方法，适用在降水深度要求管井井点降水是一种常用的降水方法，适用在降水深度要求大，土质的渗透系数在大，土质的渗透系数在20200m/d。64 管井井点施工时，先用小型钻机钻孔或水冲成孔，插入井点管井井点施工时，先用小型钻机钻孔或水冲成孔，插入井点管后，在管四周填入砂滤料，井内放入潜水泵。管后，在管四周填入砂滤料，井内放入潜水泵。管井的井点管管井的井点管 井的四周填入井的四周填入砂滤料砂滤料65钢管深管井井点钢管深管井井

26、点井孔井孔粘土封口粘土封口50出水管出水管电缆电缆砾石滤砾石滤水层水层375钢井管钢井管潜水电泵潜水电泵滤水管滤水管滤网滤网导向段导向段开孔底板开孔底板中粗砂中粗砂75总管总管钢板井盖钢板井盖50出水管出水管无砂混凝土管深管井井点无砂混凝土管深管井井点井孔井孔潜水电泵潜水电泵砾石滤水层砾石滤水层沉砂管沉砂管无砂混凝土滤无砂混凝土滤水管水管沉砂管沉砂管粘土封口粘土封口6667-1646869大口径井降水大口径井降水 适用条件适用条件第四纪含水层，地下水补给丰富、渗透系数第四纪含水层，地下水补给丰富、渗透系数大的砂土和碎石土大的砂土和碎石土地下水埋藏在地下水埋藏在15m15m以内，含水层厚度大于以

27、内，含水层厚度大于3m3m，施工条件允许可大于施工条件允许可大于15m15m 布置布置基坑外侧基坑外侧1.0m1.0m，特殊可布置在基坑内，特殊可布置在基坑内配合其他降水配合其他降水井径井径0.8m0.8m4.0m4.0m70大口径井构造大口径井构造71辐射井降水辐射井降水 适用条件适用条件粘性土、砂土和碎石土粘性土、砂土和碎石土降水范围大或地面施工困难降水范围大或地面施工困难降水深度大于降水深度大于4m4m20m20m 布置布置尽量使辐射井最大限度控制基坑降水范围尽量使辐射井最大限度控制基坑降水范围含水层薄时，单层，每层含水层薄时，单层，每层6-86-8根；否则多层根；否则多层最下层辐射管应

28、大于最下层辐射管应大于1.0m1.0m辐射管长度宜为辐射管长度宜为202050m50m，直径，直径5050150mm150mm7273第四节第四节 降水的设计计算降水的设计计算有关降水的基本概念有关降水的基本概念l地下水的种类地下水的种类p按埋藏条件分：上层滞水、潜水、层间水按埋藏条件分：上层滞水、潜水、层间水p上层滞水：局部性、多层、在潜水之上上层滞水：局部性、多层、在潜水之上p潜水：第一个连续分布隔水层上部的水，受雨水和地潜水：第一个连续分布隔水层上部的水，受雨水和地表水影响，潜水层面标高即为水位标高表水影响，潜水层面标高即为水位标高p层间水：埋藏于两个隔水层之间的水，包括层间水：埋藏于两

29、个隔水层之间的水，包括承压水和承压水和非承压水非承压水74各种地下水的垂直分布各种地下水的垂直分布75降水的基本概念降水的基本概念l降水井的类型降水井的类型76按照滤管与不透水层的关系：按照滤管与不透水层的关系：p完整井完整井到不透水层到不透水层p非完整井非完整井未到不透水层未到不透水层按照是否承压水层：按照是否承压水层：p承压井承压井p无压井无压井潜水完整井潜水完整井潜水非完整井潜水非完整井承压完整井承压完整井承压非完整井承压非完整井水井的分类水井的分类77地下水向井的运动特征地下水向井的运动特征(1)水位降深水位降深：从井中抽水时，井周围含水层中的地下水向井中运动，井中和井附近的水位降低。

30、设某点（x,y）的初始水头为H0(x,y,0)，抽水t时间后的水头为H(x,y,t)，则该点的水头降低值为s，s=H0(x,y,0)-H(x,y,t),将 S称为水位降深，简称降深降深。(2)水位降落漏斗水位降落漏斗：水位降深S在不同的位置上是不同的，井中心降深最大，离井越远，降深越小，抽水井周围总体上形成的漏斗状水头下降区；(3)影响半径影响半径是从抽水井到实际观测不到水位降深处的径向距离。降水工程设计 降水设计的资料降水设计的资料 水文地质资料水文地质资料含水层的性质、厚度、渗透系数、地下水补给条含水层的性质、厚度、渗透系数、地下水补给条件、水流方向及水力坡度、地下水埋藏深度、水位件、水流

31、方向及水力坡度、地下水埋藏深度、水位高度和动态水位变化资料、井的类型等高度和动态水位变化资料、井的类型等 建筑工程对降水的要求建筑工程对降水的要求建筑平面布置、范围及周边建筑物分布和结构；建筑平面布置、范围及周边建筑物分布和结构；基础埋深、设计要求的水位降深；抽水引起土层压基础埋深、设计要求的水位降深；抽水引起土层压缩变形的允许范围和大小；支护形式和开挖方式；缩变形的允许范围和大小；支护形式和开挖方式；相关工程经验资料相关工程经验资料79降水工程设计降水工程设计l降水设计的内容降水设计的内容降水方法的选择降水方法的选择基坑涌水量计算基坑涌水量计算单井涌水量计算单井涌水量计算井距、井数和井深井距

32、、井数和井深井的布置井的布置井身结构设计井身结构设计成井工艺成井工艺抽排水方案抽排水方案沉降预测沉降预测80某基坑及井群平面布置图某基坑及井群平面布置图81降水工程设计降水工程设计降水方法选择降水方法选择l降水方法选择应考虑的因素降水方法选择应考虑的因素含水层渗透系数含水层渗透系数K、降深降深h、含水层厚度等含水层厚度等降水目的含水层与相关含水层的水力关系降水目的含水层与相关含水层的水力关系周边工程或地下构筑物、管线对降水的敏感性周边工程或地下构筑物、管线对降水的敏感性降水面积降水面积多种方法相结合多种方法相结合支护方案支护方案82常规降水方法适用条件常规降水方法适用条件83Dupuit假设假

33、设（1）地下水流向水井处于稳定流动状态；）地下水流向水井处于稳定流动状态；（2）地下水呈层流运动，运动规律遵循达西定律；）地下水呈层流运动，运动规律遵循达西定律；（3）地下水为缓变流，可将空间流简化为平面流；）地下水为缓变流，可将空间流简化为平面流；（4）假定静水位是水平的，降落漏斗的供水边界是圆柱形；）假定静水位是水平的，降落漏斗的供水边界是圆柱形；（5）含水层为均质等厚，分布是无限的，隔水层顶、底板是水平的；）含水层为均质等厚，分布是无限的，隔水层顶、底板是水平的；（6）水井为完整井。）水井为完整井。降水工程设计降水工程设计基坑涌水量计算基坑涌水量计算 完整潜水井完整潜水井 取不透水层顶面

34、为x轴，井轴为y轴，则降落漏斗任意横剖面的面积表达式为：)(2ayxA在该剖面上的水头梯度为：dxdyi 由达西公式即可得出裘布依微分方程：dxdykAAikQQ井的涌水量；k渗透系数dxdykyxQ2将（a）式代入可得：积分得：)(ln2bCxkQy当x=R时，y=H，其中R为影响半径，H为潜水层厚度，可求得：2lnHkRQC代入（b）式，经整理得：xRyHkQlglg366.122当x=r时，y=h（r为水井半径，h为井内水位距不透水层距离）。令水位降低值S=H-h，则得：rRSSHkQlglg)2(366.1降水工程设计降水工程设计基坑涌水量计算基坑涌水量计算l均质含水层潜水完整井均质含

35、水层潜水完整井Q基坑涌水量基坑涌水量K渗透系数渗透系数S水位降深水位降深H含水层厚度含水层厚度R降水影响半径降水影响半径r0基坑等效半径基坑等效半径 0rR1lgSSH2K366.1Q88 完整承压井完整承压井 取井底不透水层顶面为x轴，井轴为y轴，可得出流向井的水流任意圆柱剖面的断面面积A的表达式为：MxA2在该剖面上的水头梯度为：dxdyi 由达西公式即可得出裘布依微分方程：dxdykMxAikQ2积分后得：cxQykMln2当x=R时（R为影响半径），y=H，代入上式整理得：xRyHMkQln)(2将式中的自然对数以常用对数代替，则：xRyHMkQlg73.2当x=r（r为井的半径），y

36、=h，令水位降低值S=H-h，则得：rRSMkQlglg73.2降水工程设计降水工程设计基坑涌水量计算基坑涌水量计算l基坑等效半径基坑等效半径l圆形基坑：圆形基坑：l非圆形基坑：非圆形基坑：l矩形：矩形：l不规则：不规则：ba29.0r0 Ar0 0r92降水工程设计降水工程设计基坑涌水量计算基坑涌水量计算l降水影响半径降水影响半径l潜水层潜水层l承压水层承压水层HKS2R KS10R 93降水工程设计降水工程设计单井涌水量计算单井涌水量计算l轻型井点出水能力轻型井点出水能力l规范推荐值：规范推荐值：1.52.5m3/hl计算公式：计算公式：3Kld65q 单井单井出水能力（出水能力（m m3

37、 3/h/h）滤管直径（滤管直径（m m）滤管长度（滤管长度（m m）渗透系数（渗透系数（m/dm/d）qdlK94降水工程设计降水工程设计单井涌水量计算单井涌水量计算l喷射井点出水能力喷射井点出水能力l规范推荐值：规范推荐值：4.2230.0m3/hl计算公式：计算公式：l管井出水能力管井出水能力3Kld65q 24dlq 单井单井出水能力（出水能力（m m3 3/h/h）滤管直径（滤管直径（m m）滤管长度（滤管长度（m m）滤管淹没长度（滤管淹没长度（m m）渗透系数（渗透系数（m/dm/d）与渗透系数有关经验系数与渗透系数有关经验系数qdllK95经验系数经验系数 取值取值96降水工程

38、设计降水工程设计井距、井数、井深井距、井数、井深l井数井数l井距井距qQ1.1n 1nDL 97降水工程设计降水工程设计井距、井数、井深井距、井数、井深98Ll1Sh1l2il1i211lilShL降水工程设计降水工程设计井距、井数、井深井距、井数、井深99211lilShL 式中 S基坑水位降深，m；h1地下水位至集水总管的距离，m；i水力梯度，一般可取0.1；l1管井中心至基坑中心的距离l1=r0；m；l2滤管长度，m，通常取1.21.5m。100 连续墙入土深度与降水井深度连续墙入土深度与降水井深度工程项目连续墙入土深度（m）降水井布设降水井深度（m）井中水位深度（m）基坑内地下水位深度

39、（m）1外环越江隧道浦西岸边段连接井与风井降水工程4446坑内降水504531.0033.002上海复兴东路高压电缆隧道工程工作井降水工程44.30坑内降水605034.393上海吴、闵污水外排工程 3.1标工作井降水工程47.80坑内降水625236.00案例案例降水工程设计降水工程设计降低水位预测降低水位预测l潜水完整井稳定流潜水完整井稳定流l承压完整井稳定流承压完整井稳定流 n2102rrrlgn1RlgK366.1QHHS n210rrrlgn1RlgKMQ366.0S含水层厚度（含水层厚度（m m）H各井距基坑中心的距离（各井距基坑中心的距离（m m）nrrr21、101102第五节

40、第五节 降水施工降水施工降水施工降水施工l井点井点成孔方法：射水法、钻孔法、冲击法成孔方法：射水法、钻孔法、冲击法洗井：压水、压气洗井：压水、压气l管井管井成孔：正反循环、冲击法成孔：正反循环、冲击法洗井：抽水法、气举法洗井：抽水法、气举法103降水施工降水施工104降水施工降水施工105降水施工降水施工106107第六节第六节 工程降水对环境影响及其防范措施工程降水对环境影响及其防范措施工程降水对环境影响及其防范措施工程降水对环境影响及其防范措施l分层总合法分层总合法l简易算法简易算法 iin1ii02.01.0ihPe1S 地面最终沉降量地面最终沉降量各土层压缩系数各土层压缩系数各土层起始

41、孔隙比各土层起始孔隙比降水产生附加压力降水产生附加压力土层厚度土层厚度S2.01.0 iie0iPih2.01.0EHPS 降水产生自重附加压力降水产生自重附加压力降水深度降水深度PH 各降水范围土层压缩模量各降水范围土层压缩模量2.01.0 E2HPw 水的重度水的重度w108降水引起地面沉降防范措施降水引起地面沉降防范措施l降水前认真做好调查降水前认真做好调查l合理使用井点合理使用井点减少细颗粒流失减少细颗粒流失减缓降水漏斗坡度减缓降水漏斗坡度合理控制井点运行合理控制井点运行l设置回灌系统设置回灌系统l设置隔水帷幕设置隔水帷幕l冻结法的应用冻结法的应用109回灌系统布置回灌系统布置110回

42、灌井点水位图回灌井点水位图111112第七节第七节 工程实例工程实例工程降水设计计算实例工程降水设计计算实例工程条件：工程条件：某工程基坑开挖下口线尺寸为某工程基坑开挖下口线尺寸为1919m m10m10m，基基坑开挖深度为坑开挖深度为4.14.1m m，采用采用1:0.51:0.5放坡开挖。工程放坡开挖。工程0.000.00为自然地面标高，地下水位为为自然地面标高，地下水位为-0.6-0.6m m。根根据岩土工程勘察报告，场地地面下据岩土工程勘察报告，场地地面下0.70.7m m为杂填为杂填土，以下为土，以下为6.66.6m m的细砂层，其渗透系数的细砂层，其渗透系数K=5m/dK=5m/d

43、，再往下为不透水的粘土层。试用单级轻型完再往下为不透水的粘土层。试用单级轻型完整井点对该工程进行降水设计。整井点对该工程进行降水设计。113工程降水设计计算实例工程降水设计计算实例过程过程l降水方法的选择降水方法的选择单级轻型井点单级轻型井点l含水层渗透系数含水层渗透系数K=5m/dK=5m/dl降水深度：降水深度：S=4.1-0.6+0.5=4.0mS=4.1-0.6+0.5=4.0ml相关参数的确定相关参数的确定l井点轴线：距基坑开挖上口线井点轴线：距基坑开挖上口线0.80.8m ml基坑开挖上口线尺寸：按基坑开挖上口线尺寸：按1:0.51:0.5放坡计，放坡计，2323m m14m14m

44、l基坑降水面积：基坑降水面积：24.624.6m m15.6m15.6ml井点深度：按完整井考虑，取井点深度：按完整井考虑，取7.37.3m m114工程降水设计计算实例工程降水设计计算实例过程过程l绘制计算图绘制计算图115工程降水设计计算实例工程降水设计计算实例过程过程l基坑涌水量计算基坑涌水量计算l含水层厚度含水层厚度：H=7.3-0.6=6.7mH=7.3-0.6=6.7ml降水深度：降水深度：S=4.1-0.6+0.5=4.0mS=4.1-0.6+0.5=4.0ml基坑等效半径：基坑等效半径：l抽水影响半径：抽水影响半径：l基坑总涌水量：基坑总涌水量：m65.116.156.2429

45、.0ba29.0r0 m457.650.42HKS2R d/m41965.11451lg0.40.47.625366.1rR1lgSSH2K366.1Q30 116工程降水设计计算实例工程降水设计计算实例过程过程l计算单井出水量、井点数和井点距计算单井出水量、井点数和井点距l单井出水量：单井出水量：l井点管数：井点管数：考虑边角加密，增加考虑边角加密，增加8 8根，共根，共3030根根l井点距：井点距：l实际井点数实际井点数d/m9.2052.105.014.365Kld65q333 根根229.204191.1qQ1.1n m4.2m77.21306.156.2421nDL，实际取，实际取

46、根根，实际取，实际取345.334.26.156.242LDn 117工程降水设计计算实例工程降水设计计算实例过程过程l绘制井点分布图绘制井点分布图118工程降水设计计算实例工程降水设计计算实例过程过程l降低水位预测降低水位预测 m0.4rrrlg34145lg5366.14197.67.6rrrlgn1RlgK366.1QHHS34212n2102 119工程实例设计工程实例设计降水设计计算降水设计计算l工程条件：工程条件：某工程基坑开挖下口线尺寸为某工程基坑开挖下口线尺寸为32m18m，基基坑开挖深度为坑开挖深度为8.0m，采用采用1:0.5放坡开挖。工程放坡开挖。工程0.00为自然地面标

47、高，地下水位为为自然地面标高，地下水位为-2.6m。根据根据岩土工程勘察报告，场地地面下岩土工程勘察报告，场地地面下1.5m为杂填土，为杂填土，以下为以下为10m的粗砂层，其渗透系数的粗砂层，其渗透系数K=10m/d，再再往下为不透水的粘土层。试采用单级轻型完整井往下为不透水的粘土层。试采用单级轻型完整井点对该工程进行降水设计（井管直径取点对该工程进行降水设计（井管直径取50mm）。）。120工程降水设计计算实例工程降水设计计算实例过程过程l降水方法的选择降水方法的选择单级轻型井点单级轻型井点l含水层渗透系数含水层渗透系数K=10m/dK=10m/dl降水深度：降水深度：S=8+0.5-2.6

48、=5.9mS=8+0.5-2.6=5.9ml相关参数的确定相关参数的确定l井点轴线：距基坑开挖上口线井点轴线：距基坑开挖上口线0.80.8m ml基坑开挖上口线尺寸：按基坑开挖上口线尺寸：按1:0.51:0.5放坡计，放坡计，40m40m26m26ml基坑降水面积：基坑降水面积：4141.6.6m m27.6m27.6ml井点深度：按完整井考虑，取井点深度：按完整井考虑，取11.5m11.5m121工程降水设计计算实例工程降水设计计算实例过程过程l基坑涌水量计算基坑涌水量计算l含水层厚度含水层厚度：H=11.5-2.6=8.9mH=11.5-2.6=8.9ml降水深度：降水深度：S=8+0.5

49、-2.6=5.9mS=8+0.5-2.6=5.9ml基坑等效半径：基坑等效半径：l抽水影响半径：抽水影响半径：l基坑总涌水量：基坑总涌水量：0r0.29 ab0.29 41.627.620.07mR2SK H25.9108.9111.3m 302HS S28.95.95.9Q1.366K1.366101175.4m/d111.3Rlg 1lg 120.07r 122工程降水设计计算实例工程降水设计计算实例过程过程l计算单井出水量、井点数和井点距计算单井出水量、井点数和井点距l单井出水量：单井出水量：l井点管数：井点管数：考虑边角加密，增加考虑边角加密，增加8 8根，共根，共5353根根l井点距：井点距：l实际井点数实际井点数333q65d lK653.140.051.21026.4m/d Q1175.4n1.11.145q26.4根根 2 41.627.6DL2.66m2.4mn1531，实实际际取取 2 41.627.6Dn57.758L2.4，实实际际取取根根123