湖北水利水电职业技术学院 教师授课教案 课程名称:水利水电工程施工技术 00年至200年第学期第22次课 授课班级:03级水工 编制日期 课题(章节):第七章施工导流与水流控制 7.3施工排水 传授主要知识点 基坑积水的排除、经常性排水、人工降低地下水位 传授主要技能点 了解施工排水的方法及排水量计算 教学步骤安排:1、复习上节课内容 2、讲述施工中排水的方法及排水量的计算 3、小结本次课内容 授课方式 课堂讲授 2、多媒体演示 3、介绍典型的施工实例 教学手段: 板书、多媒体、相关施工图片 作业布置情况 利用课后习题进行练习,巩固知识,补充习题 课后分析与小结 教师签名 页
教师签名： 第 1 页 湖北水利水电职业技术学院 教 师 授 课 教 案 课程名称：水利水电工程施工技术 200 年至 200 年第 学期第 22 次课 授课班级： 03 级水工 编制日期： 年 月 日 课题（章节）： 第七章 施工导流与水流控制 7.3 施工排水 传授主要知识点： 基坑积水的排除、 经常性排水、 人工降低地下水位 传授主要技能点： 了解施工排水的方法及排水量计算 教学步骤安排： 1、复习上节课内容 2、讲述施工中排水的方法及排水量的计算 3、小结本次课内容 授课方式： 1、课堂讲授 2、多媒体演示 3、介绍典型的施工实例 教学手段： 板书、多媒体、相关施工图片 作业布置情况： 利用课后习题进行练习，巩固知识，补充习题。 课后分析与小结：
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第三节施工排水 围堰闭气以后,要排除基坑内的积水和渗水,随后在开挖基坑和进行基坑内建筑物的施工中,还要经 常不断地排除渗入基坑的渗水,以保证干地施工。修建河岸上的水工建筑物时,如基坑低于地下水位,也 要进行基坑排水工作。排水的方法可分为明式排水和暗式排水两种。 、基坑积水的排除 基坑积水主要是指围堰闭气后存于基坑内的水体,还要考虑排除积水过程中从围堰及地基渗入基坑的 水量和降雨。初期排水的流量是选择水泵数量的主要依据,应根据地质情况、工期长短、施工条件等因素 确定。初期排水流量可按下式估算: K 7-3) 式中Q一初期排水流量(m/S); 基坑积水的体积(m3) K—一积水系数,考虑了围堰、基坑渗水和可能降雨的因素,对于中小型工程,取K=2~3 T—一初期排水时间(s) 水泵 围堰 基坑 橡皮管 水泵 移动台 围堰 基坑 图7-12 (a)固定式排水 (b)移动式排水 图7-12水泵站布置 初期排水时间与积水深度和允许的水位下降速度有关。如果水位下降太快,围堰边坡土体的动水压力 过大,容易引起坍坡:如水位下降太慢,则影响基坑开挖工期。基坑水位下降的速度一般控制在0.5~1.5m/d 为宜。在实际工程中,应综合考虑围堰型式、地基特性及基坑内水深等因素而定。对于土围堰,水位下降 速度应小于0.5m/d 根据初期排水流量即可确定水泵工作台数,并考虑一定的备用量。水利工地常用离心泵或潜水泵。为 了运用方便,可选择容量不同的水泵,组合使用。水泵站一般布置成固定式或移动式两种,如图7-12。当 基坑水深较大时,采用移动式 教师签名 页
教师签名： 第 3 页 第三节 施工排水 围堰闭气以后，要排除基坑内的积水和渗水，随后在开挖基坑和进行基坑内建筑物的施工中，还要经 常不断地排除渗入基坑的渗水，以保证干地施工。修建河岸上的水工建筑物时，如基坑低于地下水位，也 要进行基坑排水工作。排水的方法可分为明式排水和暗式排水两种。 一、基坑积水的排除 基坑积水主要是指围堰闭气后存于基坑内的水体，还要考虑排除积水过程中从围堰及地基渗入基坑的 水量和降雨。初期排水的流量是选择水泵数量的主要依据，应根据地质情况、工期长短、施工条件等因素 确定。初期排水流量可按下式估算： （7-3） 式中 Q——初期排水流量(m3 /S)； V——基坑积水的体积(m3 )； K——积水系数，考虑了围堰、基坑渗水和可能降雨的因素，对于中小型工程，取 K＝2～3； T——初期排水时间(s)。 图 7-12 水泵站布置 初期排水时间与积水深度和允许的水位下降速度有关。如果水位下降太快，围堰边坡土体的动水压力 过大，容易引起坍坡；如水位下降太慢，则影响基坑开挖工期。基坑水位下降的速度一般控制在 0.5～1.5m/d 为宜。在实际工程中，应综合考虑围堰型式、地基特性及基坑内水深等因素而定。对于土围堰，水位下降 速度应小于 0.5m/d。 根据初期排水流量即可确定水泵工作台数，并考虑一定的备用量。水利工地常用离心泵或潜水泵。为 了运用方便，可选择容量不同的水泵，组合使用。水泵站一般布置成固定式或移动式两种，如图 7-12。当 基坑水深较大时，采用移动式。 T V Q = K
二、经常性排水 当基坑积水排除后,立即进行经常性排水。对于经常性排水,主要是计算基坑渗流量,确定水泵工作 台数,布置排水系统。 排水系统布置 经常性排水通常采用明式排水,排水系统包括排水干沟、支沟和集水井等。一般情况下,排水系统分 为两种情况,一种是基坑开挖中的排水,另一种是建筑物施工过程中的排水。前者是根据土方分层开挖的 要求,分次下降水位,通过不断降低排水沟高程,使每一个开挖土层呈干燥状态。排水系统排水沟通常布 置在基坑中部,以利两侧出土;当基坑较窄时,将排水干沟布置在基坑上游侧,以利于截断渗水。沿干沟 垂直方向设置若干排水支沟。基础范围外布置集水井,井内安设水泵,渗水进入支沟后汇入干沟,再流入 集水井,由水泵抽出坑外。后者排水目的是控制水位低于坑底高程,保证施工在干地条件下进行。排水沟 通常布置在基坑四周,离开基础轮廓线不小于0.3~1.m。集水井离基坑外缘之距离必须大于集水井深度 排水沟的底坡一般不小于2‰,底宽不小于0.3m,沟深为:干沟1.0~1.5m,支沟为0.3~0.5m。集水井 的容积应保证水泵停止运转10~15min井内的水量不致漫溢。井底应低于排水干沟底1~2m。经常性排水 系统布置如图7-13所示。 unlL (a) 图 (a)开挖过程中排水;(b)基础施工过程中排水 1、围堰;2、集水井;3、排水干沟 4、支沟;5、排水沟;6、基础轮廓;7、水流方向 图7-13修建建筑物时基坑排水系统布置 (2)经常性排水流量 经常性排水主要排除基坑和围堰的渗水,还应考虑排水期间的降雨、地基冲洗和混凝土养护弃水等 这里仅介绍渗流量估算方法。 1)围堰渗流量透水地基上均质土围堰,每皿堰长渗流量q可按下式计算: 9=k(H+T) 2L (7-4) 其中L=10+1-0.5mH(m) (7-5) 式中q—渗入基坑的围堰单宽渗透流量,m/(d·m) K一渗透系数,m/d。 其余符号如图7-14 教师签名 第_4页
教师签名： 第 4 页 二、经常性排水 当基坑积水排除后，立即进行经常性排水。对于经常性排水，主要是计算基坑渗流量，确定水泵工作 台数，布置排水系统。 1、排水系统布置 经常性排水通常采用明式排水，排水系统包括排水干沟、支沟和集水井等。一般情况下，排水系统分 为两种情况，一种是基坑开挖中的排水，另一种是建筑物施工过程中的排水。前者是根据土方分层开挖的 要求，分次下降水位，通过不断降低排水沟高程，使每一个开挖土层呈干燥状态。排水系统排水沟通常布 置在基坑中部，以利两侧出土；当基坑较窄时，将排水干沟布置在基坑上游侧，以利于截断渗水。沿干沟 垂直方向设置若干排水支沟。基础范围外布置集水井，井内安设水泵，渗水进入支沟后汇入干沟，再流入 集水井，由水泵抽出坑外。后者排水目的是控制水位低于坑底高程，保证施工在干地条件下进行。排水沟 通常布置在基坑四周，离开基础轮廓线不小于 0.3～1.0m。集水井离基坑外缘之距离必须大于集水井深度。 排水沟的底坡一般不小于 2‰，底宽不小于 0.3m，沟深为：干沟 1.0～1.5m，支沟为 0.3～0.5m。集水井 的容积应保证水泵停止运转 10～15min 井内的水量不致漫溢。井底应低于排水干沟底 1～2m。经常性排水 系统布置如图 7-13 所示。 图 7-13 修建建筑物时基坑排水系统布置 (2)经常性排水流量 经常性排水主要排除基坑和围堰的渗水，还应考虑排水期间的降雨、地基冲洗和混凝土养护弃水等。 这里仅介绍渗流量估算方法。 1)围堰渗流量 透水地基上均质土围堰，每 m 堰长渗流量 q 可按下式计算： （7-4） 其中 Ｌ＝l0+l-0.5mH(m) （7-5） 式中 q——渗入基坑的围堰单宽渗透流量，m 3／(d·m)； K——渗透系数，m／d。 其余符号如图 7-14。 L H T T y q k 2 ( ) ( ) 2 2 + − − =
0.5H COSmH 图7-14 图7-14透水地基上的渗透计算简图 2)基坑渗流量由于基坑情况复杂,计算结果不一定符合实际情况,应用试抽法确定。近似计算时可 采用表7-7所列参数 表7-7地基渗流量[m3/(h·mm2)] 地基类别含有淤泥粘土|细砂 中砂 粗砂砂砾石有裂缝的岩石 渗流量q 0.350.05~0.10 降雨量按在抽水时段最大日降水量在当天抽干计算:施工弃水包括基岩冲洗与混凝土养护用水,两者 不同时发生,按实际情况计算 排水水泵根据流量及扬程选择,并考虑一定的备用量。 三、人工降低地下水位 在经常性排水中,采用明排法,由于多次降低排水沟和集水井高程,变换水泵站位置,影响开挖工作 正常进行,此外在细砂、粉砂及砂壤止地基开挖中,因渗透压力过大而引起流砂、滑坡和地基隆起等事故, 对开挖工作产生不利影响。采用人工降低地下水位措施可以克服上述缺点。人工降低地下水位,就是在基 坑周围钻井,地下水渗入井中,随即被抽走,使地下水位降至基坑底部以下,整个开挖部分土壤呈干燥状 态,开挖条件大为改善 水泵 排水沟 开挖线 出旧一排水井 降水曲线 图7-15 图7-15管井法降低地下水位布置图 (一)管井法 管井法就是在基坑周围或上下游两侧按一定间距布置若干单独工作的井管,地下水在重力作用下流入 井内,各井管布置一台抽水设备,使水面降至坑底以下,如图7-15。 管井法适用于基坑面积较小,土的渗透系数较大(K=10~250m/d)的土层。当要求水位下降不超过7 时,采用普通离心泵;如果要求水位下降较大,需采用深井泵,每级泵降低水位20~30m 管井由井管、滤水管、沉淀管及周围反滤层组成。地下水从滤水管进入井管,水中泥沙沉淀在沉淀管 教师签名 5页
教师签名： 第 5 页 图 7-14 透水地基上的渗透计算简图 2)基坑渗流量 由于基坑情况复杂，计算结果不一定符合实际情况，应用试抽法确定。近似计算时可 采用表 7－7 所列参数。 表 7-7 地基渗流量 ［m 3 /(h•m•m 2 )］ 地基类别 含有淤泥粘土 细砂 中砂 粗砂 砂砾石 有裂缝的岩石 渗流量 q 0．1 0．16 0．24 0．3 0．35 0．05～0.10 降雨量按在抽水时段最大日降水量在当天抽干计算；施工弃水包括基岩冲洗与混凝土养护用水，两者 不同时发生，按实际情况计算。 排水水泵根据流量及扬程选择，并考虑一定的备用量。 三、人工降低地下水位 在经常性排水中，采用明排法,由于多次降低排水沟和集水井高程，变换水泵站位置，影响开挖工作 正常进行，此外在细砂、粉砂及砂壤止地基开挖中，因渗透压力过大而引起流砂、滑坡和地基隆起等事故， 对开挖工作产生不利影响。采用人工降低地下水位措施可以克服上述缺点。人工降低地下水位，就是在基 坑周围钻井，地下水渗入井中，随即被抽走，使地下水位降至基坑底部以下，整个开挖部分土壤呈干燥状 态，开挖条件大为改善。 图 7-15 管井法降低地下水位布置图 (一)管井法 管井法就是在基坑周围或上下游两侧按一定间距布置若干单独工作的井管，地下水在重力作用下流入 井内，各井管布置一台抽水设备，使水面降至坑底以下，如图 7-15。 管井法适用于基坑面积较小，土的渗透系数较大(K=10～250m/d)的土层。当要求水位下降不超过 7m 时，采用普通离心泵；如果要求水位下降较大，需采用深井泵，每级泵降低水位 20～30m。 管井由井管、滤水管、沉淀管及周围反滤层组成。地下水从滤水管进入井管，水中泥沙沉淀在沉淀管
中。滤水管可采用带孔的钢管,外包滤网:井管可采用钢管或无砂混凝土管,后者采用分节预制,套接而 成。每节长1m,壁厚为4~6cm,直径一般为30~40cm。管井间距应满足在群井共同抽水时,地下水位最 高点低于坑底,一般取15~25m (二)井点法 当土壤的渗透系数k<lm/d时,用管井法排水,井内水会很快被抽干,水泵经常中断运行,既不经济 抽水效果又差,这种情况下,采用井点法较为合适。井点法适宜于渗透系数为0.1~50m/d的土壤。井点 的类型有轻型井点、喷射井点和电渗井点三种,比较常用的是轻型井点 轻型井点由井管、集水管、普通离心泵、真空泵和集水箱等设备组成的排水系统,如图7-16所示。 轻型井点的井管直径为38~50m,采用无缝钢管,管的间距为0.8~1.6m,最大可达3.0m。地下水从 井管底部的滤水管内借真空泵和水泵的抽吸作用流入管内,沿井管上升汇入集水管,再流人集水箱,由水 泵抽出 轻型井点系统开始工作时,先开动真空泵排出系统内的空气,待集水箱内水面上升到一定高度时,再 启动水泵抽水。如果系统内真空不够,仍需真空泵配合工作。 井点排水时,地下水位下降的深度取决于集水箱内的真空值和水头损失。一般集水箱的真空值为400 500mHlg柱。 66606691 图7-16 图7-16井点法降低地下水位布置图 当地下水位要求降低值大于4~5m时,则需分层降落,每层井点控制3~4m。但分层数应少于三 层为宜。因层数太多,坑内管路纵横交错,妨碍交通,影响施工;且当上层井点发生故障时,由于下层水 泵能力有限,造成地下水位回升,严重时导致基坑淹没。 教师签名 6页
教师签名： 第 6 页 中。滤水管可采用带孔的钢管，外包滤网；井管可采用钢管或无砂混凝土管，后者采用分节预制，套接而 成。每节长 lm，壁厚为 4～6cm，直径一般为 30～40cm。管井间距应满足在群井共同抽水时，地下水位最 高点低于坑底，一般取 15～25m。 (二)井点法 当土壤的渗透系数 k＜lm/d 时，用管井法排水，井内水会很快被抽干，水泵经常中断运行，既不经济， 抽水效果又差，这种情况下，采用井点法较为合适。井点法适宜于渗透系数为 O.l～50m/d 的土壤。井点 的类型有轻型井点、喷射井点和电渗井点三种，比较常用的是轻型井点。 轻型井点由井管、集水管、普通离心泵、真空泵和集水箱等设备组成的排水系统，如图 7-16 所示。 轻型井点的井管直径为 38～50mm，采用无缝钢管，管的间距为 0.8～1.6m，最大可达 3.0m。地下水从 井管底部的滤水管内借真空泵和水泵的抽吸作用流入管内，沿井管上升汇入集水管，再流人集水箱，由水 泵抽出。 轻型井点系统开始工作时，先开动真空泵排出系统内的空气，待集水箱内水面上升到一定高度时，再 启动水泵抽水。如果系统内真空不够，仍需真空泵配合工作。 井点排水时，地下水位下降的深度取决于集水箱内的真空值和水头损失。一般集水箱的真空值为 400～ 500mmHg 柱。 图 7-16 井点法降低地下水位布置图 当地下水位要求降低值大于 4～5m 时，则需分层降落，每层井点控制 3～4m。但分层数应少于三 层为宜。因层数太多，坑内管路纵横交错，妨碍交通，影响施工；且当上层井点发生故障时，由于下层水 泵能力有限，造成地下水位回升，严重时导致基坑淹没