1、 土層地下設計與施工 土層地下設計與施工課程設計 題 目 ：人工降低地下水位 學院名稱： 核資源工程學院 指導老師： 招國棟 班 級 ： 學 號 ： 學生姓名： 2016年6月土層地下建筑設計與施工課程設計任務書一、設計的目的與要求土層地下建筑設計與施工是城市地下工程專業的一門重要的專業主干課程，本課程設計是在學生完成該門課程之后進行的。該課程設計主要針對工程實際，考查學生運用所學知識加深對本課程的理解與應用的能力，著重掌握基本的設計理論、方法，為學生的畢業設計奠定堅實的基礎，同時也是為了城市地下工程專業的學生適應工作的需要，所以有必要進行該門課程的課程設計。二、設計題目人工降低地下水位三、課

2、程設計資料 某工程開挖一底面積為30m50m的矩形基坑，坑深4.0m，地下水位在自然地面一下1.0m處，土質為含粘土的細砂，不透水層在地面以下20m處，土的滲透系數k=5m/d,基坑邊坡采用1：0.5的坡度。四、課程設計要求1、人工降低地下水位簡介；2、基坑降水設計參數計算；3、方案的確定；4、施工準備；5、操作工藝和順序；6、施工要點；7、質量標準；8、成品保護；9、安全措施；10、安全標準。五、課程設計時間安排課程設計時間：2016.5.242016.6.20目 錄一、工程概況4二、人工降低地下水位簡介4三、基坑降水設計參數計算41、井點降水類型的選擇42、基坑降水系統的布置形式43、基坑

3、圖形面積的計算44、基坑總涌水量的計算45、單井點抽水量的確定46、井點管根數及間距的確定47、驗算基坑中心降水深度48、抽水設備的選擇4四、方案的確定5五、施工準備8六、操作工藝和順序12七、施工要點19八、質量標準22九、成品保護22十、安全措施22 人工降低地下水位一、工程概況 某工程開挖一底面積為30m50m的矩形基坑，坑深4.0m，地下水位在自然地面一下1.0m處，土質為含粘土的細砂，不透水層在地面以下20m處，土的滲透系數k=5m/d,基坑邊坡采用1：0.5的坡度。二、人工降低地下水位簡介 人工降低地下水位，就是在基坑開挖前，預先在基坑四周埋設一定數量的濾水管（井），用抽水設備抽水

4、，使地下水位降低到坑底以下，同時在基坑開挖時仍不斷抽水。這種方法可使開挖的土始終保持干燥狀態，從根本上防止流砂現象的發生，改善了工作條件，同時由于土中水被排走后，動水壓力減少或消除，邊坡可以放陡，減少挖土量。此外，由于滲流向下，動水壓力作用加強重力，增加土顆粒間的壓力，使坑底土層更為密實。因此這種方法在地下工程中廣泛使用。 人工降低地下水位方法有：輕型井點、噴射井點、電滲井點、管井井點及深井泵等，可根據土的滲透系數，要求降低水位的深度、工程特點及設備條件等，參照下表1選擇。各種井點的適用范圍井點類型土層滲透系數（m/d）降低水位深度（m）土 的 類 別單層輕型井點0.15036輕亞粘土、細砂、

5、中砂、粗砂多層輕型井點0.150612由井點層數而定輕亞粘土、粉砂、細砂、中砂、粗砂電滲井點0.1根據選擇的井點而定粘土、亞粘土管井井點2020010粗砂、礫石、卵石噴射井點0.150830輕亞粘土、細砂、中砂、粗砂深井泵井點102506礫石、中砂、粗砂三、基坑降水設計參數計算 1、井點降水類型的選擇根據表1由土的滲透系數k=5m/d和要求降水的深度3.5m選擇單層輕型井點。輕型井點主要由井點管（包括過濾器）、集水總管、抽水泵、真空泵等組成。輕型井點降低地下水位，是按設計沿基坑周圍埋設井點管，一般距基坑邊0.8m1.0m，在地面上鋪設集水總管（并有一定坡度），將各井點管與總管用軟管（或鋼管）連

6、接，在總管中段適當位置安裝抽水水泵或抽水裝置。井點系統裝置組裝完成之后，經檢查合格后即可啟動抽水裝置。這時，井點管、總管及儲水箱內空氣被吸走，形成一定的真空度（即負壓）。由于管路系統外部地下水承受大氣壓力的作用，為了保持平衡狀態，由高壓區向低壓區方向流動。所以，地下水被壓入至井點管內，經總管至儲水箱，然后用水泵抽走（或自流）。這現象稱為抽水（即吸水）。 2、基坑降水系統的布置形式 對于井點的布置形式，一般分為兩種形式。當基坑為塊狀時，宜采用封閉式布置；當基坑為條形狀時，宜采用線性井點布置。 3、基坑圖形面積的計算 設井點距基坑邊緣的距離為1.5m 長邊=50+240.521.557m； 短邊=

7、30+240.521.537; 基坑假想圓半徑 4、基坑總涌水量的計算 （1）基坑中心處要求降低的水位深度S （2）地下水位以下井管長度S （3）有效帶深度H ； 其中L為濾管長度 （4）影響半徑R 基坑總涌水量： 5、單井點抽水量的確定 ；其中d為濾管外徑，取d=50mm 6、井點管根數及間距的確定 考慮備用增加井點約15%，取106根。 井點管間距7、驗算基坑中心降水深度S 8、抽水設備的選擇 由于基坑尺寸較大，選用兩套抽水設備，每套帶總管長度94m. 涌水量Q=855.32m3/d=35.64m3/h=9.9l/s 允許吸上的真空高度HS=3.0m水泵功率計算：選用3BA-9A型泵兩臺，

8、軸功率為23.35=6.7kw0.83kw，其流量為235= 70 m3/h35.64 m3/h，考慮備用水泵兩臺共四臺。四、方案的確定根據以上設計參數計算，采用輕型井點4型，井點管106根，直徑50mm，沿基坑封閉型分布間距為1.77m；濾管長度為1.5m,外徑為50mm；總管直徑為150mm,抽水設備四臺高壓離心泵（兩臺備用）。井點管的埋設方法有自射式水沖法、導桿水沖法、套管水沖法及鉆孔法。自射式水沖法：該方法施工簡單、速度快，但只適用于滲透性良好的砂土。對于軟弱土層或其它弱透水性土層及粘土、砂互層的情況下，嚴禁使用該施工方法，否則造成井點過濾器的堵塞，會導致井點降水失敗。導桿水沖法：施工

9、速度快，在軟弱土層施工時，一班作業可完成輕型井點埋設2030根。但是在軟弱的土層中采用時，當沖槍成孔時，水力沖破土，空內地基土成流塑狀態，當導桿拔出后，孔洞易縮頸和塌孔，此時必須立即將井點管插入孔洞內，由于在放入的工程中，過濾器直接與土壤接觸，并左右搖擺，這會造成過濾器大部分被泥土封住。套管水沖法：次方法解決了過濾器被堵塞的難題，提高了井點管的出水率和持久性，但是該方法下沉速度慢，有時一班作業僅完成23根井點。鉆孔法：用回轉式鉆井機鉆孔埋管，鉆機在鉆孔時鉆桿中不斷通入壓力水，由鉆頭兩側射出，被破碎的泥土變成泥漿浮升到地面，泥漿有護壁作用。鉆孔深度要比設計深度增加1.0m。根據地質條件和現有設備

10、選擇套管水沖法埋設井點管。五、施工準備 1、 主要使用材料及要求（1）井點管：用直徑50mm鋼管，長8.5m，下端1.5m的同直徑鉆有10mm梅花形孔（6排）的濾管，外纏8號鐵絲、間距20mm，外包尼龍窗紗二層，棕皮三層，纏10號鐵絲，間距40mm。（2）連接管：用直徑50mm的膠皮管、塑料透明管或鋼管，每個管上宜裝設閥門，以便檢查井點。（3）集水總管：用直徑150mm的鋼管分節連接，每節長4m，每隔0.8m設一個連接井點管的接頭。（4） 濾料：中、粒砂，含泥量小于3%。2 、 主要工機具（1） 高壓水泵：用3BA-9A型高壓水泵4臺，每臺可帶動226根輕型井點管。（2） 循環水箱：鋼板制，尺

11、寸為250014501200。3 、 管路系統：包括進水、排水總管（直徑150mm，每套長90m）、接頭、閥門、水表、溢流管、調壓管等管件、零件及儀表。4、輕型井點管的組裝，必須滿足設計長度和過濾器質量要求，組裝前應檢查井管、連接件、支座環和濾網等，組裝后應做泵水試驗和真空度測試，其真空度應保持在55.366.7kPa,按增加2%的數量備用。5、清除現場的障礙物，按井點平面布置圖挖井點位置坑和排泥溝。6、現場內道路、水源、電源均滿足施工需要。7、編制井點施工作業計劃，其中包括工序安排、施工日期、抽水時間及勞動力安排。8、井點施工勞動力組成，一般為起重工2名、管工2名、運轉工2名、鉗工2名、電工

12、2名及力工若干名組成。9、編制作業技術操作規程，印制各類管理記錄表格，并詳細進行技術交底。六、操作工藝與順序施工順序 ：測量放線布置井點總管安裝噴射井點管 接通總管 接通水泵 接通井點管與排水管、并通循環水箱 啟動高壓水泵 排除水箱余水 測量地下水位 噴射井點拆除操作工藝：1、井點布置井點間距為2m,井點管距坑壁1.5m。沿基坑環形封閉布置。2、井點管埋設（1）成孔方法：宜采用套管沖槍沖孔，加水及壓縮空氣排泥，當套管內含泥量測定小于3%時，才下井管及灌砂，然后再將套管拔起。（2）沖孔直徑為400600mm，深度應比濾管底深1m以上。（3）下管時，水泵應先開始運轉，以便每下好一根井管，立即與總管

13、接通（不接回水管）后及時進行單根試抽排泥，并測定真空度，待井管出水變清后為止，地面測定真空度應保持在55.366.7kPa。（4）全部井點管沉設完畢后，再接通回水總管，全面試抽，然后讓工作水循環進行正式工作。3、井點運行（1）各套進水總管均應用閥門隔開，各套回水管應分開。(2) 開泵時壓力要小于0.16MPa，然后逐步開足壓力。如發現井點管周圍有翻砂、冒水現象，應立即關閉井管檢修。(3)工作水應保持清潔，試抽兩天后應更換清水，此后視水質污濁程度定期更換清水，以便減輕工作水對噴嘴及水泵葉輪等的磨損。4 、井點拆除（1）地下建筑物竣工并進行回填、夯實至地下水位線以上時，方可拆除井點系統。（2）拔出

14、井點管可借助于倒鏈或杠桿式起重機。所留孔洞，下部用砂，上部12m用粘土填實。七、施工要點 施工要點、關鍵控制點等的控制方法序號特殊或關鍵點主 要 控 制 方 法1沖孔深度宜采用套管沖槍沖孔，沖孔深度比濾管底深1m以上；用水準儀測量2井點管上水正常真空度應保持在55.366.7kPa；堵塞井點管周圍翻砂、冒水、漏氣的現象3工作水清潔減輕工作水對噴嘴、水泵葉輪的磨損；試抽兩天后更換清水；此后視水的污濁程度定期更換清水4附近建筑物標高觀測保證建筑物附近水位差在0.5m以內；定期進行標高測量、比較，必要時采用“回罐”技術5設備連續運轉不得因停電使滲水沖壞邊坡，甚至淤積基坑（槽）；采用雙路供電系統，或采

15、用用發電機組6水位控制水位要降低到基底以下0.5m，方能進行地下施工；從觀測井測量水位，必要時采取增加水泵來增加抽吸能力7井點拆除隱蔽工程施工到地下水位線以上；水準儀測量控制八、質量標準1、一般規定（1）排水溝坡度: 檢查要求：允許值為0.10.2%。檢查方法：目測，溝內不積水，溝內排水暢通。(2)井管（點）垂直度：檢查要求：允許值為1%以內。檢查方法：插管時目測。(3)井管（總）間距： 檢查要求：與設計相比小于等于150%。 檢查方法：用鋼尺量。(4) 井管（點）插入深度: 檢查要求：與設計相比小于等于200mm。 檢查方法：現場測量（水準儀）。3.2.4 井點拆除。 2、質量記錄（1）降、

16、排水施工方案和技術交底；(2)施工日志和每天觀測井中水位記錄；(3)機械臺班運轉記錄；(4)降水與排水工程檢驗批質量驗收記錄表。3、應注意的質量問題(1) 降水深度不足：輕型井點降水施工前，要查明地質、水文情況，編制詳細的降水施工方案，提出購置、加工配套數量，進行必要的試驗、試運轉，確保各項指標符合設計降低水位的要求。(2) 回水倒灌：進水、回水總管與每根井點管的連接管均需安裝閥門，以便調節使用和防止不抽水時，發生回水倒灌。井點管路接頭應安裝嚴密，不得漏氣。(3) 組裝偏差：井點管組裝時，必須保證噴嘴與混合室中心線一致；組裝后，每根井點管應在地面作泵水試驗和真空度測定。4、質量保證措施(1)

17、井點管間距、埋設深度應符合設計，一組井點管和接頭中心，應保持在一條直線上。(2) 井點埋設應無嚴重漏氣、淤塞、出水不暢或死井等情況。(3) 各組井點系統的真空度應保持在55.366.7kPa，壓力應保持在0.16MP（4）在安裝前應將井點系統全部管路的管內鐵銹、淤泥等雜；物除凈并加保護下井點管前必須嚴格檢查濾網，發現破損或包扎不嚴密應及時修補。 （5）井點沖孔深度應比濾管底端深0.5m以上，沖孔直徑應不小于200mm。單根井點埋設后要檢查它的滲水能力，一套井點埋設后要及時試抽，全面檢查管路接頭安裝質量、井點出水情況和抽水機組運轉情況，發現問題應及時處理。對始終抽出渾濁水的井點必須停止使用九、 成品保護 （1）井點成孔后，應立即下井點管并填入豆石濾料，以防塌孔。 不能及時下井點管時，孔口應蓋蓋板，防止物件掉入