专题八 基坑施工的排水与降水（课件）-河北省对口升学《地基与基础工程施工》（第2版）(高教社）专题复习讲练测

专题八 基坑施工的排水与降水 《地基与基础工程施工》（第2版） 高教社 专题复习讲练测 1 一.考纲解读 二.知识点梳理和重点概念复习 三.真题或常考题讲解 四.课内练习及讲评 五.内容归纳小结 CONTENTS 01 一.考纲解读 02 二.知识点梳理和重点概念复习 03 三.真题或常考题讲解 04 四.课内练习及讲评 05 五.内容归纳小结 目录 一、考纲解读 1.集水井降水法是在基坑开挖过程中，在基坑四周或中央设置集水井，并在集水井内放置水泵，将基坑内的地下水通过排水沟引入集水井后排出基坑的一种排水方法。 1 2.管井井点主要由管井、吸水管和抽水设备组成。管井通常为直径较大的钢管或混凝土管，深入到含水层中；吸水管一端放入管井内，另一端与抽水设备连接。 2 3.轻型井点利用抽水设备将集水总管内的空气抽出，形成一定的真空度，在真空吸力的作用下，地下水经滤管进入井点管，再通过集水总管被抽出，从而降低地下水位。 3 4.管井井点通过抽水设备将管井内的地下水抽出，使管井周围的地下水位下降，形成降水漏斗，从而达到降低基坑地下水位的目的。 4 常见考点 一、考纲解读 考试要求： 02 1.了解基坑施工中排水与降水的重要性，明确其在保障施工安全和工程质量中的基础作用。 01 03 2.掌握土方施工准备工作,掌握轻型井点降水的施工工艺。 3.能够针对可能出现的流砂问题，运用所学的防治方法制定简单的应对策略，提高解决实际施工问题的能力。 易考题型： 选择题：掌握防治流砂的常用方法，如抢挖法、打钢板桩法、水下挖土法等，并能说明各方法的适用场景和操作要点。 简答题：熟悉井点降水法的分类，重点掌握轻型井点和管井井点的构造、工作原理及适用条件，能区分两种方法的异同。 实操分析题：了解降水施工对周围建筑可能产生的影响，如地基沉降、墙体开裂等，掌握相应的防止措施，如设置回灌井点、控制降水速度等。 一、考纲解读 知识点思维导图 二、知识点梳理和重点概念复习 二、知识点梳理和重点概念复习 一、集水井降水法 集水井降水法又称明沟排水法,是在基坑开挖时,采用截、疏、抽的方法进行排水。开挖时,沿坑底周围或中央开挖排水沟,再在沟底设集水井,使基坑内的水经排水沟流向集水井,然后用水泵抽走,如图 2-26 所示。 二、知识点梳理和重点概念复习 一、集水井降水法 基坑四周的排水沟及集水井应设置在基础范围以外、地下水流的上游。明沟排水的纵坡宜控制在 1%~2%o;集水井应根据地下水量、基坑平面形状及水泵能力,每隔 20~40 m设置 一个。 集水井的直径或宽度一般为 0.7~0.8m。其深度随着挖土的加深而加深,要始终低于挖土面 0.8~1 m。井壁可用竹、木等简易加固。 当基坑挖至设计标高后,井底应低于坑底1~2m,并铺设0.3m碎石滤水层,以免在抽水时将泥砂抽出,并防止井底的土被搅动。 二、知识点梳理和重点概念复习 一、集水井降水法 集水井降水法由于设备简单和排水方便,采用较为普遍,但当开挖深度大、地下水位较高而土质又不好时,用集水井降水法降水,挖至地下水位以下时,有时坑底下面的土会形成流动状态,随地下水涌入基坑,这种现象称为流砂。 发生流砂现象时,土完全丧失承载能力,使施工条件恶化,难以达到开挖设计深度,严重时会造成边坡塌方及附近建筑物下沉、倾斜、倒塌等。总之,流砂现象对土方施工和附近建筑物有很大危害。 二、知识点梳理和重点概念复习 一、集水井降水法 (1)流砂形成的原因 流砂的形成有其内因和外因。 内因：取决于土的性质,土的孔隙度大、含水率大、黏粒少、粉粒多、排水性能差等均容易产生流砂现象。因此,流砂现象经常发生在细砂、粉砂和亚砂土中。 外因：但发生流砂现象,还应具备一定的外因条件,即地下水及其产生的动水压力大小达到一定程度。 二、知识点梳理和重点概念复习 一、集水井降水法 当地下水位较高,基坑内排水所造成的水位差较大时,动水压力也大。当动水压力大于或等于浮土重度时,土粒处于悬浮状态,土的抗剪强度等于零,土粒能随着渗流的水一起流动,形成流砂。 经验表明,在可能发生流砂现象的土质(如细砂、粉砂及亚砂土)中,当基坑开挖深度超过地下水位 0.5 m左右时,就会发生流砂现象。 二、知识点梳理和重点概念复习 一、集水井降水法 此外,当基坑位于不透水层内,而不透水层下面为承压蓄水层,坑底不透水层的覆盖厚度的重量小于承压水的顶托力时,基坑底部还可能发生管涌冒砂现象,如图 2-27 所示。 二、知识点梳理和重点概念复习 一、集水井降水法 (2)防治流砂的方法 防治流砂总的原则是“治砂必治水”。其途径有三:一是减小或平衡动水压力;二是截住地下水流;三是改变动水压力的方向。具体措施有: ① 枯水期施工 因枯水期地下水位低,坑内外水位差小,动水压力小,从而可预防和减轻流砂现象。 二、知识点梳理和重点概念复习 一、集水井降水法 ②打板桩 将板桩沿基坑周围打入不透水层,便可起到截住水流的作用;或者打人坑底面一定深度,这样将地下水引至坑底以下流入基坑,不仅增加了渗流长度,还改变了动水压力方向,从而达到减小动水压力的目的。 ③ 水中挖土 即不排水施工,使坑内外的水压相平衡,不致形成动水压力。如沉井施工不排水下沉、进行水中挖土、水下浇筑混凝土,这些都是防治流砂的有效措施。 二、知识点梳理和重点概念复习 一、集水井降水法 ④人工降低地下水位 截住水流,不让地下水流人基坑,从而不仅可防治流砂和土壁塌方,还可改善施工条件。 ⑤ 地下连续墙法 沿基坑的周围浇筑一道钢筋混凝土的地下连续墙,从而起到承重、截水和防流砂的作用,它又是深基础施工的可靠支护结构。 二、知识点梳理和重点概念复习 一、集水井降水法 ⑥ 抛大石块,抢速度施工 如在施工过程中发生局部的或轻微的流砂现象,可组织人力分段抢挖,挖至标高后,立即铺设芦席并抛大石块,增加土的压力,以平衡动水压力,力争在产生流砂现象之前将基础分段施工完毕。 此外,在含有大量地下水的土层中或沼泽地区施工时,还可以采取土壤冻结法:对位于流砂地区的基础工程,应尽可能用桩基础或沉井施工,以节约防治流砂所增加的费用。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、井点降水法 井点降水法也称为人工降低地下水位法,是地下水位较高的地区施工中采取的重要措施之一。基坑开挖前,预先在基坑四周埋设一定的井点管,利用抽水设备,从井点管中将地下水不断抽出,使地下水位降低到坑底以下,直至基础工程施工完毕为止。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、井点降水法 降水能克服流砂现象,稳定边坡,降低地下水对支护结构的水平压力,防止坑底土的隆起加快土的固结,提高地基土的承载能力,并能使位于天然地下水位以下的基础工程在较干燥的环境中进行施工。采用人工降低地下水位,可适当改陡边坡,减少挖土方量,但在降水过程中基坑附近的地基会有一定的沉降,施工时要严加注意,防止地基沉降给周围建筑物带来不利影响。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、井点降水法 各种井点降水方法的适用范围可参见表2-6。其中轻型井点应用较为广泛,下面将作主要介绍。 井点降水法埋设的井点有轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点等。可以根据土层的渗透系数、要求降低水位的深度、工程特点及设备情况,作技术经济比较后确定。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、井点降水法 (1)轻型井点 轻型井点是沿基坑四周将许多直径较小的井点管埋入含水层内,并点管上部与总管连接通过总管利用抽水设备将地下水从井点管内不断抽出,使原有的地下水位降至坑底以下的。这种方法适用于土壤的渗透系数 k=0.1~50 m/d的土层,降水深度为:单级轻型井点3~6m,多级轻型井点6~12 m。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、井点降水法 ①轻型井点设备 轻型井点系统由滤管、井点管、弯联管、集水总管和抽水设备等组成,如图 2-28 所示。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、井点降水法 滤管是进水设备,其构造如图 2-29 所示,滤管用直径为 38~55 mm 的钢管制成,长度一般为 1~1.7 m。滤管壁上钻有直径 12~18 mm 的呈梅花形布置的滤孔,滤孔面积占滤管表面积的20%~30%。管壁外包有粗、细两层滤网,为避免滤孔淤塞,在管壁与滤网间用小塑料管或铁丝绕成螺旋状隔开,并在滤网外再围一层粗铁丝保护层。滤管上端与井点管相连,下端有铸铁头,便于沉人土中。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、井点降水法 井点管的直径和滤管相同,长度为5~7m,可整根或分节组成,井点管上端用弯联管与集水总管相连。弯联管用塑料管、橡胶管或钢管制成,并且每根弯联管上均安装阀门,以便检修井点。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、井点降水法 集水总管一般用直径为 75~100 mm 的钢管分节连接,每节钢管长度为4~6m,上面装有与弯联管连接的短接头(三通口),短接头间距为0.8~1.6m,集水总管要设置一定的坡度通向水泵房。 轻型井点常用的抽水设备有真空泵和离心泵等,可根据不同的土壤渗透系数进行选择。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、井点降水法 ②轻型井点布置 轻型井点的布置,应根据基坑的大小与深度、土质、地下水位高低与流向、降水深度等要求而定。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、井点降水法 当基坑宽度小于6m、降水深度不超过6m时,一般采用单排线状井点,布置在地下水的上游一侧,两端延伸长度以不小于基坑宽度为宜(图 2-30)。 当基坑宽度大于6m或宽度虽不大于6m,但土质不良时,宜采用双排线状井点(图 2-31)。 当基坑面积较大时,宜采用环形井点(图 2-32)。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、井点降水法 井点管距离基坑边一般可取0.7~1m,以防漏气。井点管水平间距一般为1~2m。为了观察水位降落情况,应在降水范围内设置若干个观测井,观测井的位置和数量视需要而定。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、井点降水法 进行轻型井点的系统高程布置时,考虑抽水设备的水头损失后,一般井点降水深度不超过6 m。如图 2-33 所示,井点管的埋置深度日按下式计算: H>H1+h+iL 二、知识点梳理和重点概念复习 二、井点降水法 此外,确定井点管埋置深度时,还要考虑井点管上口一般比地面高0.2m。当一级轻型井点达不到降水深度要求时,可采用二级轻型井点,即先挖去第一级轻型井点所疏干的土,然后再在其底部装设第二级轻型井点(图 2-34)。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、井点降水法 ③ 轻型井点计算 井点系统的涌水量是以水井理论进行计算的。根据地下水有无压力,水井分为无压井和承压井。 水井布置在含水层中当地下水表面为自由水时,称为无压井; 当含水层处于两个不透水层之间时,地下水表面有一定水压力,称为承压井。 并底达到不透水层顶面时的井称为完整井,否则称为不完整井。 轻型井点计算的目的是求出在规定的水位降低深度,每夜抽取的地下水量,即涌水量;确定井点管数量和间距,并选择设备。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、井点降水法 水井的分类如图 2-35 所示。 二、知识点梳理和重点概念复习 三、降水对周围建筑的影响及防止措施 在弱透水层和压缩性大的黏土层中降水时,由于地下水位下降、地基自重应力增加和土层压缩等原因,会产生较大的地面沉降;又由于土层的不均匀性和降水后地下水位呈漏斗曲线状,四周土层的自重应力变化不一而导致不均匀沉降,使周围建筑物基础下沉或房屋开裂。 因此,在建筑物附近进行井点降水时,为防止降水影响或损害区域内的建筑物,必须阻止建筑物下地下水的流失。 二、知识点梳理和重点概念复习 三、降水对周围建筑的影响及防止措施 为达此目的,除可在降水区域和原有建筑物之间的土层中设置一道固体抗渗屏幕外,还可用回灌井点补充地下水的办法来保持地下水位,使降水井点和原有建筑物下的地下水位保持不变或降低较少,从而阻止建筑物下地下水的流失。这样,也就可避免因降水而使地面沉降,或减少沉降值。 二、知识点梳理和重点概念复习 三、降水对周围建筑的影响及防止措施 回灌井点是防止井点降水损害周围建筑物的一种经济、简便、有效的方法,它能将井点降水对周围建筑物的影响减小到最低程度。为确保基坑施工的安全和回灌的效果,回灌井点与降水井点之间应保持一定的距离,一般不宜小于6m。 题目 1： 管井井点的井管直径通常选择下列哪个范围？（ ） A. 30-50mm B. 100-200mm C. 300-400mm D. 500-600mm 选择题 三、常考习题练习与讲解 答案：B 解析：管井井点的井管多采用钢管或混凝土管，直径通常为100-200mm，该尺寸既能保证抽水流量，又便于施工埋设；A是轻型井点管直径，C、D直径过大，适用于深井井点。 题目 2： 为减少降水对周围建筑物的影响，下列哪种措施最有效？（ ） A. 增大降水井的抽水流量 B. 在降水区与建筑物之间设置回灌系统 C. 缩短降水持续时间 D. 减小降水井的间距 选择题 三、常考习题练习与讲解 答案：B 解析：回灌系统通过向建筑物附近地层注入水，维持该区域地下水位稳定，避免因降水导致地基沉降，是保护周围建筑物的核心措施；A、D会加剧水位下降，C缩短时间可能无法满足基坑施工要求。 题目 3： 集水井降水法中，水泵的选型主要依据？（ ） A. 基坑的开挖面积 B. 基坑内的积水深度 C. 地下水位下降速度要求和涌水量 D. 地基土的重度 选择题 三、常考习题练习与讲解 答案：C 解析：水泵选型需匹配基坑涌水量（需排出的水量）和地下水位下降速度（施工要求的降水效率），确保能及时排出积水并维持所需水位；A、B、D与水泵的抽水能力需求无直接关联。 题目 4： 轻型井点降水系统中，抽水设备的真空度应保持在一定范围，通常要求不低于？（ ） A. 30kPa B. 50kPa C. 80kPa D. 100kPa 选择题 三、常考习题练习与讲解 答案：B 解析：轻型井点抽水时，真空度需保持在50-70kPa，真空度过低会导致抽水效率下降，无法有效降低地下水位；A真空度不足，C、D超过常规设备能力，易损坏设备。 题目 5： 下列哪种情况最易引发流砂？（ ） A. 基坑开挖在地下水位以上 B. 地基土为密实粗砂 C. 基坑开挖速度慢，且地下水位较高 D. 基坑开挖深度大，且地基土为松散细砂 选择题 三、常考习题练习与讲解 答案：D 解析：松散细砂透水性好、颗粒轻，基坑开挖深度大时，地下水位与坑底水位差大，易产生较大动水压力，带动细砂颗粒形成流砂；A水位以上无水流，B密实粗砂颗粒重不易被带动，C开挖慢可减少扰动，但高水位仍有风险，不如D条件更易引发流砂。 题目 6： 管井井点施工中，井管底部应设置滤管，滤管的作用是？（ ） A. 增加井管的强度 B. 防止土颗粒进入井管，堵塞水泵 C. 减少地下水的渗透速度 D. 提高井管的密封性 选择题 三、常考习题练习与讲解 答案：B 解析：滤管表面有孔隙，能让地下水进入井管，同时阻挡土颗粒，避免土颗粒随水流进入井管内，导致水泵堵塞或损坏；A滤管不增强强度，C滤管不减少渗透速度，D滤管需透水，不强调密封性。 1. 轻型井点系统中，井点管的埋设深度应根据降水深度、______和______确定。 答案：土层性质；基坑开挖深度 解析：埋设深度需确保井点管下端能深入到降水曲线以下，同时结合土层渗透性和开挖深度，避免降水不充分或浪费。 2. 集水井降水法不适用于______、______等渗透性强的土层，否则易引发流砂。 答案：粉砂；细砂 解析：粉砂、细砂的颗粒细小，透水性好，集水井排水时易因动水压力过大产生流砂，此类情况需采用井点降水。 填空题 三、常考习题练习与讲解 3. 防治流砂的“抢挖法”要求开挖速度______，并及时浇筑______以阻止流砂发展。 答案：快（或迅速）；混凝土垫层 解析：抢挖法通过快速开挖减少地下水渗透时间，及时浇筑垫层可形成硬壳层，平衡部分动水压力，适用于流砂轻微的情况。 4. 降水对周围建筑的影响程度与建筑距离基坑的______、基础______及土体压缩性有关。 答案：距离；类型（或埋深） 解析：距离基坑越近、基础埋深越浅（如浅基础）、土体压缩性越高的建筑，受降水沉降的影响越大，深基础建筑相对更稳定。 填空题 三、常考习题练习与讲解 1. 采用“回灌井点”可有效防止降水对周围建筑的影响，其原理是补充周边地下水量。（ ） 答案：正确 解析：回灌井点通过向降水区域外围注水，维持周边地下水位稳定，减少土体沉降。 2. 轻型井点系统中的集水总管必须埋设在地下水位以上。（ ） 答案：错误 解析：集水总管通常埋设在地下水位以下，与井点管连接形成抽水网络，确保地下水顺利汇入总管。 判断题 三、常考习题练习与讲解 3. 流砂防治中的“抢挖法”适用于流砂现象较严重的情况。（ ） 答案：错误 解析：抢挖法仅适用于流砂轻微的情况，通过快速开挖并及时浇筑垫层，阻止流砂进一步发展，严重流砂需结合其他方法。 4. 降水对周围建筑的影响与建筑基础类型无关，只与降水深度有关。（ ） 答案：错误 解析：影响程度与建筑基础类型（如浅基础、深基础）、距离基坑的距离、土体性质等均相关，浅基础建筑通常更易受影响。 判断题 三、常考习题练习与讲解 三、常考习题练习与讲解 1.防治流砂的常用方法有哪些？（至少列举3种） 答案：常见防治方法包括： 抢挖法：快速开挖并及时浇筑垫层，阻止流砂发展； 打钢板桩：形成止水帷幕，减少地下水流入； 水下挖土法：保持坑内水位高于坑外，平衡动水压力； 冻结法：将土体冻结成不透水冻土，阻止水流； 井点降水法：通过井点系统降低地下水位，减小动水压力。 简答题 三、常考习题练习与讲解 2.轻型井点降水系统由哪些主要部分组成？ 答案：轻型井点系统主要由四部分组成： 井点管：插入地下的钢管，用于收集地下水； 滤管：井点管下端带滤网的部分，过滤土颗粒； 集水总管：连接各井点管的水平管道，汇集地下水； 抽水设备：包括真空泵、离心泵等，负责将水抽出。 简答题 三、常考习题练习与讲解 3.轻型井点与管井井点的适用条件有何主要区别？ 答案：轻型井点适用于渗透系数较小（0.1~50m/d）、地下水量不大的土层（如粉土、粉质黏土），降水深度一般3~6m（单级）；管井井点适用于渗透系数较大（1~200m/d）、地下水量丰富的土层（如砂土、碎石土），降水深度可达5~10m，抽水能力更强。 简答题 三、常考习题练习与讲解 4.管井井点的施工要点有哪些？ 答案：管井井点施工要点包括： 管井应布置在基坑外围，间距10~50m（根据水量调整）； 滤管需埋设在透水层内，长度1~2m，外壁设滤水孔并包裹滤网； 井管下沉后，周围用砂砾填充作为过滤层； 采用深井泵或潜水泵抽水，确保水位降至基坑底面以下。 简答题 重点复习知识点： 1.流砂形成的原因：主要是由于动水压力的作用。当土粒受到的动水压力大于土的浸水密度时，土粒会失去自重，处于悬浮状态，从而形成流砂现象。动水压力的大小与水头差、渗透路径长度等因素相关，水头差越大、渗透路径越短，动水压力越大，越易引发流砂。 2.轻型井点由井点管、滤管、集水总管、弯联管和抽水设备等组成。井点管为直径较小的钢管，滤管位于井点管下端，用于过滤地下水，防止土粒进入；集水总管将各井点管连接起来，通过弯联管与抽水设备相连。 阅读相关教材和课堂笔记，梳理重点知识点和关键概念。制作复习提纲或思维导图，以帮助理清知识框架和内部逻辑。进行练习题和例题的练习，加深对知识的理解和应用。 五、课堂小结 感谢观看 $$