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集水井降水法,最浅显最直白的讲解

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当基地面标高处于地下水位以下时,则必须采取人工降水措施,降水的方法有集水井降水法和井点降水法。

今天就为大家讲讲集水井降水法。

(1)集水井的工作原理

集水井降水也称基坑排水,是指在基坑开挖过程中,在基坑底设置集水井,并在基坑底四周或中央开挖排水沟,使水流入集水井内,然后用水泵抽走的一种施工方法(图1.2.4)。

特点为设备简单,管理维护方便,主要适应于土质情况较好,地下水不很旺的情况。

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图1.2.4-a 集水井降水立面图

1-排水沟;2-集水井;3-反滤层;4-进水口;5-撑杠;6-竖撑板;7-撑板

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图1.2.4-b 集水井降水剖面图

1-水泵;2-排水沟;3-集水井;4-排水管;5-降落曲线;6-水流曲线

(2)集水井及排水沟的设置

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。直径和宽度0.6~0.8m;深度低于挖土面0.7~1m;集水井底低于基坑底1~2m;井底铺碎石滤水层,坑壁加固以免泥砂流失。

排水沟底宽应不少于0.3m。沟底设有0.2%-0.5%的纵坡,使水流不致堵塞。在开挖阶段,排水沟深度应始终保持比挖土面低0.4-0.5m。在基础施工阶段,排水沟应距离基础有足够远的距离且适当保护,并保证排水畅通。

(3)降水设备的选用

集水降水法是用水泵从集水井中排水,常用的水泵有潜水泵(图1.2.5)、离心式水泵(图1.2.6)和泥浆泵(图1.2.7)。

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图1.2.5 潜水泵

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图1.2.6 离心式水泵

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图1.2.7 泥浆泵

(4)流砂以及防治

1)动水压力

静水中有静水压力,动水中有动水压力。在地下水流同样也有压力,它在地下水动力学中称为“渗透压力”。当坑底和地下水面存在水头差,水在渗流过程中受到土粒的阻力(T),而水则对土粒产生一种反力(Gd),这种反力叫动水压力。动水压力Gd的大小与水力坡度成正比,如图1.2.8所示:

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图1.2.8 动水压力原理图

(a)水在土中渗流的力学现象; (b)动水压力对地基土的影响

1、2-土颗粒

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由上式可以看出,动水压力GD与水力坡度 I 成正比,水位差越大,动水压力越大,而渗透路程越长,动水压力越小。

2)流砂现象

产生流砂现象主要是由于地下水的水力坡度大,即动水压力大,而且动水压力的方向(与水流方向一致)与土的重力方向相反。因此,土不仅受到水的浮力,而且受到动水压力的作用,有向上举的趋势,如图1.2.8所示。

当动水压力等于或大于土的浸水密度时,土颗粒处于悬浮状态,并随地下水一起涌入基坑,即发生流砂现象。即:

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流砂宜发生在细砂、粉砂、亚砂土中。在粗大砂砾中,因孔隙大,水在其间流过时阻力小,动水压力也小,不易出现流砂。

3) 流砂的防治:

发生流砂的重要条件是动水压力的大小和方向。防止流砂的途径:减小或平衡动水压力;设法使动水压力的方向向下;增加渗流路线和截断地下水流。防止流砂的主要措施:

①在枯水期施工 ,减少动水压力;

②抛大石块, 以平衡动水压力;

③打板桩,增加水流途径,减少动水压力;

④水下挖土 ,平衡或减少动水压力;

⑤井点降低地下水位,使动水压力向下;

⑥搅拌桩或地下连续墙,截水,支承土水压力;

⑦采用冻结法施工工艺[1] 。

4)管涌冒沙

此外当基坑坑底位于不透水层内,而其下面为承压水的透水层,基坑不透水层的覆盖厚度的重量小于承压水的顶托力时,基坑底部便可能发生管涌现象(图1.2.9),即:

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图1.2.9 管涌冒砂

1-不透水层;2-透水层;3-压力水位线;4-承压水的顶托力

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式中:

H–压力水头(m)

h–坑底不透水层厚度(m)

rw–水的重力密度(1000kg/m3)

r–土的重力密度(kg/m3)

正文完
 
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