井點(diǎn)降水法,就是預(yù)先將帶有濾管的降水管布設(shè)在基坑周圍,在基坑開(kāi)挖前和開(kāi)過(guò)程中用抽水設(shè)備從中抽水,使地下水位降低到基坑底面以下,防止流砂或管涌的發(fā)生,實(shí)現(xiàn)土方開(kāi)挖的干作業(yè)。
井點(diǎn)降水法有:輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)、管井井點(diǎn)、深井井點(diǎn)等。
井點(diǎn)降水方法和設(shè)備選擇,可根據(jù)土層的滲透系數(shù)、要求降水深度及工程特點(diǎn),作技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。各類井點(diǎn)降水法的適用范圍可參考表4-2 。
上述各類井點(diǎn)降水法中,以輕型井點(diǎn)降水法應(yīng)用最為廣泛,下面著重?cái)⑹觥?/p>
(1) 輕型井點(diǎn)降水法工作概況。見(jiàn)圖4 -1 。
(2) 輕型井點(diǎn)設(shè)備。主要包括:井管 (下段為濾管)、集水總管、水泵和動(dòng)力設(shè)備等。
①井管。井管長(zhǎng)6m ,濾管長(zhǎng)1.0 ~1.2m ,井管與濾管用螺絲套頭連接。濾管構(gòu)造見(jiàn)圖4 -2 。濾管的骨架鋼管為外徑38m m 或51m m 的無(wú)縫鋼管,管面上鉆有φ12m m 的星棋狀排列的濾孔,濾孔面積為濾管面積的20 %~25 %。骨架管外面包有兩層孔徑不同的濾網(wǎng)。在骨架管與濾網(wǎng)之間用梯形鉛絲隔開(kāi),梯形鉛絲沿骨架管繞成螺旋形。濾網(wǎng)外面再繞一層粗鐵絲保護(hù)網(wǎng),濾管下端為一鑄鐵給水泵密封水塞頭。
②集水總管。集水總管為內(nèi)徑127m m 的無(wú)縫鋼管,每段長(zhǎng)4m ,總管上裝有與井管聯(lián)結(jié)的短接頭,間距0.8m 或1.2m ,總管與井管以90°彎頭相連接。
③輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的主機(jī)。由真空泵、離心水泵和集水箱等組成。主機(jī)系統(tǒng)示意圖見(jiàn)圖4 -3 。主機(jī)工作概況為:開(kāi)動(dòng)真空泵19 ,使集水箱10 抽成一定的真空度,在真空吸力作用下,地下水經(jīng)濾管1 、井管2 吸上經(jīng)彎管和閥門進(jìn)入集水總管5 ,由此再經(jīng)過(guò)濾室8 再過(guò)濾后進(jìn)入集水箱10 ,集水箱內(nèi)有一浮筒11 ,可沿中間導(dǎo)桿升降,進(jìn)入集水箱的水多時(shí),浮筒上升,開(kāi)動(dòng)離心泵24 將集水箱內(nèi)的水排出。為保證真空泵干式工作,在真空泵19 與進(jìn)水管14 之間裝有分水室16 。為了對(duì)真空泵進(jìn)行冷卻,專設(shè)一冷卻循環(huán)水泵23 。
一個(gè)真空泵的負(fù)荷長(zhǎng)度 (即集水總管長(zhǎng)度) 約為100 ~120m 。表4-3 為一套輕型井點(diǎn)降水系統(tǒng)設(shè)備的技術(shù)性能。
(3) 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的布置方式:
①井點(diǎn)系統(tǒng)的平面布置。取決于基坑的平面形狀和要求降低水位的深度,應(yīng)盡可能將施工的建筑物基坑的主要部分包圍在井點(diǎn)系統(tǒng)以內(nèi)。開(kāi)挖長(zhǎng)而窄的溝槽可按線狀布置井點(diǎn),如寬度小于6m 、降水深度不大于5m ,可采用單排線狀井點(diǎn),布置在地下水流的上游側(cè),兩端各延伸一個(gè)槽寬,見(jiàn)圖4 -4 。
面積較大的基坑宜用環(huán)狀井點(diǎn)布置,或一端開(kāi)口 (留出進(jìn)出基坑道路) 的 U 形井點(diǎn)布置,環(huán)狀井點(diǎn)的四角部分應(yīng)適當(dāng)加密。見(jiàn)圖4 -5 。
井管距離基坑壁應(yīng)大于0.8m ,防止局部漏氣,破壞真空。井管間距一般為0.8 ~1.6m 。
②井點(diǎn)系統(tǒng)的高程布置。井管 (不包括濾管) 的埋設(shè)深度 H 按下式計(jì)算 (圖4-5b):
式中
H 1 ———井管埋設(shè)面至基坑底的距離,m ;
h ———降低后的地下水位至基坑底的距離,m ,一般為0.5 ~1.0m ;
i———地下水降落坡度,環(huán)狀井點(diǎn)取1/10 ,單排線狀井點(diǎn)取1/5 ;
L ———井管至基坑中心的水平距離,m 。
確定井管埋設(shè)深度時(shí),還要考慮井管一般宜露出地面0.2m 。為充分利用抽吸能力,總管標(biāo)高宜接近原地下水位。水泵軸心標(biāo)高宜與總管齊平。各段總管和濾管宜在同一水平面上。
(4) 涌水量計(jì)算。井點(diǎn)系統(tǒng)涌水量 (需抽排的地下水量) 計(jì)算是以水井理論為依據(jù)的。水井位于兩不透水層之間的承壓含水層內(nèi)的,稱為承壓井;水井位于無(wú)壓潛水層的,稱為無(wú)壓井。根據(jù)井底是否到達(dá)不透水層,又可分為完整井或不完整井。四種不同類型并 (見(jiàn)圖4 -6) 各有不同的涌水量計(jì)算公式。
①無(wú)壓完整井井點(diǎn)系統(tǒng)涌水量計(jì)算:
A.單井涌水量:
式中
Q ———單井涌水量,m3 /d ;
K ———滲透系數(shù),m/d ;
H ———含水層厚度,m ;
R ———抽水影響半徑,m ;
S ———水位降低值,m ;
r———井點(diǎn)的半徑,m 。
抽水影響半徑R ,可在現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)確定,也可按下式估算:
B.環(huán)形井點(diǎn)系統(tǒng)涌水量:
式中 X 0 ———基坑的假想半徑,m 。對(duì)于矩形基坑,當(dāng)長(zhǎng)寬比小于5 時(shí),可將其化成一個(gè)假想半徑為X 0 的圓形井:
式中 A ———基坑井點(diǎn)管所包圍的面積,m2。其它符號(hào)同上。
②無(wú)壓非完整井井點(diǎn)系統(tǒng)涌水量計(jì)算。為簡(jiǎn)化起見(jiàn),一般仍用無(wú)壓完整井的計(jì)算公式,但式中的H 換成有效帶深度H0 (圖4-6b),環(huán)形井點(diǎn)系統(tǒng)無(wú)壓非完整井涌水量計(jì)算公式為:
H0值按表4 -4 查出。
考慮地下潛水從側(cè)面和底面同時(shí)滲入,則式 (4 -8) 可修正為:
③承壓完整井井點(diǎn)系統(tǒng)的涌水量:
式中符號(hào)見(jiàn)圖3 -15 (c)。
④承壓非完整井井點(diǎn)系統(tǒng)的涌水量:
式中符號(hào)見(jiàn)圖3 -15 (d)
(5) 確定井點(diǎn)管理的數(shù)量與間距。井點(diǎn)管需要根數(shù)n :
式中
n ———井點(diǎn)管根數(shù);
Q ———井點(diǎn)系統(tǒng)水量,m3/d ;
1.1 ———考慮井點(diǎn)管堵塞因素的備用系數(shù);
q ———單根井點(diǎn)管的出水量,m3/d 。按下式計(jì)算
塑料排水板施工設(shè)備式中
d ———濾管的直徑,m ;
l———濾管的長(zhǎng)度,m ;
K ———滲透系數(shù),m/d
井點(diǎn)管的間距D :
式中
D地基加固基礎(chǔ) ———井點(diǎn)管的平均間距,m ;
L 、B ———距形井點(diǎn)系統(tǒng)的長(zhǎng)度、寬度、m 。
求出的D 值應(yīng)>15d ,并應(yīng)符合總管接頭的間距 (如:0.8 、1.2 、1.6m 等)。
(6) 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的埋設(shè)、安裝和使用。輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的安裝和程序?yàn)椋喊床贾梅桨赶扰欧趴偣?,再埋設(shè)井點(diǎn)管,用變聯(lián)管將井點(diǎn)管與總管聯(lián)接,最后安裝抽水設(shè)備、試抽。井點(diǎn)管的埋設(shè),一般使用沖水管沖孔,先將高壓水泵的射水高壓膠管連接在沖孔管,沖孔管可由滑車組懸掛在人字架上,利用0.6 ~0.8MPa 高壓水經(jīng)由沖孔管頭部的三個(gè)噴水小孔以急速的射塑料排水板型號(hào)大全水沖刷土壤,同時(shí)將沖孔管作上下、左右轉(zhuǎn)動(dòng),沖孔管邊沖邊下沉,在土中形成一個(gè)孔洞。孔洞必須體質(zhì)垂直,孔徑一般不小于300mm ,孔徑要上下一致,并及時(shí)在井點(diǎn)管與孔壁之間填灌砂濾層,至此人字架可搬至下一個(gè)沖孔位置。井點(diǎn)管的埋設(shè)和砂濾層的填灌,是保證輕型井點(diǎn)系統(tǒng)順利抽水,達(dá)到降水目的關(guān)鍵。砂濾層宜選用級(jí)配良好、潔凈粗砂,以免堵塞濾管的網(wǎng)眼。砂濾層灌好后,距地面0.5 ~1.0m深度內(nèi),再粘土搗實(shí)封堵,防止漏氣。井點(diǎn)管埋設(shè)完畢,可接通總管和抽水系統(tǒng)試行抽水,檢查有無(wú)漏水、漏氣現(xiàn)象,出水是否正常。
使用輕型井點(diǎn)系統(tǒng),應(yīng)保證連續(xù)抽水。時(shí)抽時(shí)停,濾網(wǎng)易于堵塞;中途停抽,地下水位回升,可能引起邊坡坍方等事故。正常出水規(guī)律是 先大后小、先渾后清。
真空泵的真空度是判斷井點(diǎn)系統(tǒng)運(yùn)行是否良好的尺度,必須經(jīng)常觀測(cè),造成真空度不足的原因,通常是由于管路系統(tǒng)連接存在漏氣,應(yīng)及時(shí)檢查并采取措施。
井點(diǎn)管淤塞,一般可從聽(tīng)管內(nèi)水流聲響,手扶管壁感到振動(dòng),夏、冬季手摸管子有夏冷、冬暖的感覺(jué)等簡(jiǎn)便方法檢查。如發(fā)現(xiàn)淤塞井點(diǎn)管較多,嚴(yán)重影響降水效果時(shí),應(yīng)逐根用高壓水沖洗,或拔出重新埋設(shè)。
并點(diǎn)系統(tǒng)降水時(shí),尚應(yīng)對(duì)鄰近現(xiàn)有建筑物進(jìn)行沉降觀測(cè),如發(fā)現(xiàn)過(guò)大沉陷,應(yīng)及時(shí)采取防護(hù)措施。
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