2) 井点系统布置:为使总管接近地下水位和不影响地面交通,将总管埋设在地面下0.5m处,即先挖0.5m的沟槽,然后在槽底铺设总管,此时在基坑上口(+9.5m)平面尺寸为11.7m318.7m,井管初步布置在距基坑边1m;则井管所围成的面积为13.7m320.7m,由于其长宽比小于5,且基坑宽度小于2倍抽水影响半径R(见后面计算),故按环状井点布置。基坑中心的降水深度为:
S=8.5-5.8+0.5=3.2m
采用一级井点降水,井点管的要求埋设深度H为:
H≥H1+h+IL
=3.7+.5+1/10313.7/2
=4.9m
采用长6m,直径38mm的井点管,井点管外露0.2m,作为安装总管用,则井管埋入土中的实际深度为6.0-0.2=5.8m,大于要求埋设深度,故高程布置符合要求。
2)基坑涌水量计算:取滤水管长度l=1m,则井点管及滤管总长6+1=7m,滤管底部距不透水层为1.3m,可按无压非完整井环形井点系统计算,其涌水量计算式为:
Q=1.366K(2H0-s)/lgR-lgx0
有效抽水影响深度H0计算,由表1-8有:
s// s/+l=3.9/3.9+1=0.8
由表1-8查得:
H0=1.85(s/+L)=9.07m
由于实际含水量厚度H=8.5-1.2=7.3m,而H0>H,故取H0=H=7.3m。 抽水影响半径R:
R=1.95s√H0K=1.9533.2√7.3312=58.40m
基坑假想圆半径X0:
X0=√F/∏=√13.7320.7/3.14=9.50m
涌水量为:
Q=1.366312(237.3-3.2)33.2/lg58.4-lg.5=758.19M3/d
3)计算井点管数量及井距:单根井点管出水量(选井管直径为Ф38):
1/31/33
Q=65∏dlk=6533.1430.03831312=17.76m/d
井点管数量:
N=1.1Q/q=1.1(758.19/17.76)=47.0根 井距:
D=L/n=68.8/47=1.46m
取井距为1.4m,井点管实际总根数为49根。 基坑施工时,井点系统布置如图1-30所示。
4)选择抽水设备:抽水设备所带动的总管长度为68.8m可选用W5型干式真空泵。
水泵抽水流量:
Q1=1.1Q=1.13758.1=834.01m3/d=34.75m3/h 水泵吸水扬程
H≥6.0+1.0=7.0m
根据Q1及H3查得,选用3B33型离心泵。
5)井点管埋设:采用水冲法安装埋设井点管。 2.喷射井点降低地下水位
当基坑开挖较深或降水深度超过6m,必须使用多级轻型井点,这样,回增大基坑的挖土量、延长工期并增加设备数量,不够经济。当降水深度朝过6m,土层渗透系数为0.1~2.0m/d的弱透水层时,采用喷射井点降水比较合适,起将水深度可达m。
(1) 喷射井点的主要设备及工作原理:喷射井点根据其工作是所用喷射材料的不同,分为喷水井点和喷气井点两种。起设备主要由喷射井管、高压
水泵(或空气压缩机)和管路系统组成(图1-31a)。喷射井管1由内管8和外管9组成,在内管下端有升水装置——喷射扬水器和滤管2相连(图1-31b)。在高压水泵5作用下,具有一定压力水头(0.7~0.8MPa)的高压水经进水总管3进入井管的外管与内管之间的环形空间,并经扬水器的侧孔流向喷嘴10.由喷水界面的突然缩小,流速急剧增加,压力水由喷嘴以很高流速喷入混合室11(该室与内管相通),将喷嘴口周围的空气吸入,被急速水流带走,因而该室压力下降而造成一定的真空度。此时地下水被吸入喷嘴上面的混合室,与高压水汇合,流经扩散管12时,由于截面扩大,流速减低而转化为低压,沿内管上升经排水总管排水于集水池6内,此池内的水,一部分用水泵7排走,另一部分供高压水泵压入水管用。如此循环不已,将地下水逐步降低。高压水泵宜采用流量为50~80m3h的多级高压水泵,每套能带动20~30根井管。
(2)喷射井点平面布置:当基坑宽度小于10m时,井点可做单排布置;当大于10m时,可做双排布置;当基坑面积较大时,宜采用环形布置(图1-31c),井点间距一般采用2~3m。
(3)喷射井点施工的安装及使用喷射井点施工顺序是:安装水泵设备及泵的
进出水管路;敷设进水总管和回总管;沉设井点管(包括灌填砂滤料),接通进水总管后及时进行单根试抽、检验;全部井点管沉设完毕后,接通回水总管,全面试抽,检查整个降水系统的运转状况及降水效果。
进水、回水总管同每根井点管的连接管均安装阀门,以便调节使用和防止不抽水时发生回水倒灌。井点管路接头应安装严密。
喷射井点一般是是将内外管和滤管组装在一起后沉没到井空内的。井点管组装时,必须保证喷嘴和混合室中心线一致;组装后,每根井点管应在地面做泵水实验和真空测评。地面测评真空度不宜小于93.3Pa。
沉设井点管前,应先挖井点坑和排泥沟,井点坑直径应大于冲孔直径,以便于冲孔时孔内的土块从孔口随泥浆排除。冲孔直径为400~600mm,冲孔深度应比滤管底深1m以上。冲孔完毕后,应立即沉设井点管、灌填砂滤料,最后再黏土封口,深度为1~1.5m。
喷射井点抽水时,如发现井点管周围有翻砂冒水现象时,应立即关闭此
点,及时检查处理。工作水应保持清洁,井底全面试抽两天后,应更换清水,以后视水质浑浊程度定期更换清水。工作水压力要调节适当,能满足降水要求即可,以减轻喷嘴磨耗程度。
常用喷射井点管的规格直径为:38、50、63、100、150、mm。
3.深井井点降低地下水位
深井井点降水是将抽水设备设置在深井中进行抽水来达到降低地下水位的目的。适用于抽水量大、降水较深的砂类土层,将水深可达50 m以内。
(1) 管井井点系统的组成及设备:深井井点系统主
要有井管和水泵组成(如图1-32所示)。
1) 井管用钢管、塑料管或混凝土管制成,管径一般为300mm,井管内径一般应大于水泵外径50mm 。井管下部过滤部分带孔,外面包裹10孔/cm^2镀锌钢丝两层,41孔/cm^2镀锌钢丝两层或尼龙网。
2) 水泵:可用QY-25型或QJ-50-52型油浸式潜水泵或深井泵。
(2)深井布置:深井井点系统总涌水量可按无压完
整井环形井点系统公式计算。一般沿基坑四周每隔15~30m设一个深井井点。
(3)深井井点的埋设:深井成孔方法可根据土质条件和孔深要求采用冲击钻孔.回转钻孔.潜水钻孔或水冲发成孔,用泥浆或自造泥浆护臂,孔口设置护筒,一侧设置排水沟。泥浆坑。孔径应该较井管直径大300mm以上,钻孔深度根据抽水期内可能沉积的高度适当加深。一般沿工程周围每隔15~30m设一个深井井点。
井深井管陈放前应清孔,一般用压缩空气洗孔或用吊筒反复上下取出洗孔。井管安放力求垂直。井管过滤部分应设置在含水层适当范围内。井管与土壁间填
充砂滤料,粒径应大于滤网的孔径,周围填砂滤料后,安放水泵前,应按规定清洗滤井,冲除沉渣后即可。井深内安设潜水泵,潜水泵可用绳吊入水滤层部分,潜水电机.电缆及接头应有可靠绝缘,并配制保护开关控制。设置深井泵时,电动机的机座应安放平稳牢固,转向严禁逆转(应有阻逆装置),防止转动轴解体。安设完毕应进行试轴,满足要求方可转入正常工作。
深井井点施工程序为:井位放置→做井口→安护筒→钻机就位→钻孔→回填井底砂垫层→吊放井管→回填管壁与孔壁间的过滤层→安装抽水控制电路→试抽降水井正常工作。
(4)降水对周围建筑的影响及防止措施:在弱透水层压缩性大的粘土层中降水时,由于地下水流失造成地下水位下降.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的地下水位呈漏斗曲线,四周土层的自重应力变化不一面而导致不均匀沉降,使四周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,就必须阻止建筑物下的地下水流失。为达到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的地下水位保持不变或降低较少,从而阻止建筑物下的地下水的流失。这样,也就不会因降水而使地面沉降,或减少沉降值。
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、有效的办法,它能将井点降水对周围建筑物的影响减少到最小程度。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降水对周围建筑物的影响减少到最小程度。为确保基坑施工的安全和回灌效果,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。
为了观测降水及回灌后四周建筑物、管线的沉降情况及地下水位的变化情况,必须设置沉降观测点及水位观测井,并定时测量记录,以便及时调节灌、抽量,使灌、抽基本达到平衡,确保周围建筑物或管线等的安全。
第四节 土方机械化施工
在土方施工中,人工开挖只适用于小型基坑(槽)、管沟及土方量少的场所,对大量一
般均应采用机械化施工。
土方工程的施工过程包括:土方开挖、运输、填筑与压实等。常用的施工机械有:推土机、铲运机、单斗挖土机、装载机等,施工时应正确选用施工机械,加快施工进度。
一、 常用土方施工机械的施工特点 (一)推土机施工
推土机是土方施工的主要机械之一,是在拖拉机上安装推土板等工作装置而成的机械。目前我国生产的推土机有:红旗100、T-120、移山160、T-180、黄河220、T-240和T320等数种。推土板有用钢丝绳操纵和用油压操纵两种。图1-33所示是油压操纵的T-180型推土机外形图,油压操纵推土板的推土机除了可以升调推土板外,还可调整推土板的角度,因此具有更大的灵活性。
推土机操作灵活,运转方便,所需工作面较小、行驶数度快、易于转移,能
爬33度左右的缓坡,因此应用广泛。多用于场地清理和平整、开挖深度1.5m以内的基坑,填平沟坑,以及配合铲运机、推土机工作等。此外,在推土机后面可以推挖一~三类土,经济运距100m 以内,效率最高为60m
1.作业方法及提高生产率的措施
推土机的生产效率主要决定于推土刀推移土的体积及切土、推土、回程等工作的循环时间。为了提高推土机的生产率,可采取下坡推土(图1-34a|)、并列推土时间和减少土的失散。
(1)下坡推土 在斜坡上推土机顺下坡方向切土与推运(图1-34a)可以提高生产率,但坡度不宜超过15度,以免后退时爬坡困难。下坡推土也可与其他推土方法结合使用。
(2)并列推土 用2~3台推土机并列作业(图1—34b),铲刀相距15~30cm,可减少土的散失,提高生产效率。一般采用两台并列推土可增加推土量15%~30%,采用三机并列可增大推土量30%~40¥,平均运距不宜超过50~75m,亦不小于20m。
(3)多刀送土 在硬质土中,切土深度不大,可将土先堆积在一处,然后集中推送到御土区。这样可以有效地提高推土的效率,缩短运土时间。但堆积距
离不宜大于3m,堆土高度以2m内为宜。
(4)槽型推土 推土机重复在一条作业线上切土和推土,使地面逐渐形成一条浅槽,在槽中推运土可减少土的散失,可增加10%~30%的推运土量。槽的深度在1m左右为宜,土埂宽度约50cm。当推出多条槽后,再将土埂推入槽中运出。当推土层较厚,运距远时,采用此法较为合宜。
2.推土机生产率计算
(1)推土机小时生产率Ph,按下式计算
3600q