建筑施工技术建筑施工技术2 2 基坑工程基坑工程2.1 2.1 概述概述2.2 2.2 基坑排水与降水基坑排水与降水2.3 2.3 基坑支护基坑支护2.42.4 地基钎探及验槽地基钎探及验槽2.2.5 5 基坑工程基坑工程监监测测2 2 基坑工程基坑工程知识目标知识目标： 1.1.了解基坑工程特点，了解基坑工程监了解基坑工程特点，了解基坑工程监测测的内容及方法；的内容及方法； 2.2.掌握深基坑支护的结构类型及施工工艺；掌握深基坑支护的结构类型及施工工艺； 3.3.熟悉地下水降水和排水的方法；熟悉地下水降水和排水的方法；难点与重点难点与重点： 1.1.各种基坑支护结构的施工工艺及操作要点各种基坑支护结构的施工工艺及操作要点 2.2.深基坑降水的方案设计深基坑降水的方案设计建筑基坑支护技术规程建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012JGJ120-20122.1.2.1.1 1 基坑工程的特点基坑工程的特点1.1.基基坑坑支支护护体体系系是是临临时时结结构构、安安全全储储备备较较小小，具具有有较较大大风风险险性性 。因因此此在在基基坑工程施工过程中应定期进行检测，并有应急措施。坑工程施工过程中应定期进行检测，并有应急措施。2.2.有很强的区域性。有很强的区域性。3.3.基坑工程的个性基坑工程的个性4.4.综合性强；综合性强；5.5.有较强的时空效应有较强的时空效应6.6.是系统工程，包括支护体系设计和土方开挖是系统工程，包括支护体系设计和土方开挖7.7.基坑工程的环境效应。基坑工程的环境效应。2.1 2.1 概述概述2.1.2.1.2 2 基坑工程的施工顺序基坑工程的施工顺序一一.基坑施工准备工作的顺序基坑施工准备工作的顺序1.1.熟悉施工图纸、踏勘施工现场熟悉施工图纸、踏勘施工现场2.2.编制专项施工方案（编制专项施工方案（补充补充）3.3.清除现场障碍物、进行地下墓探、平整施工场地清除现场障碍物、进行地下墓探、平整施工场地4.4.设置测量控制网设置测量控制网5.5.修建临时设施及道路修建临时设施及道路6.6.进行场地降排水进行场地降排水 排水沟坡度排水沟坡度2%2%。山坡地区在边坡。山坡地区在边坡上沿上沿5 56 6米处设截水沟或排洪沟米处设截水沟或排洪沟 地下水位较高的基坑，在地下水位较高的基坑，在开挖前一周开挖前一周将水位降到要求深度将水位降到要求深度7.7.准备机具准备机具、物资、劳动力、物资、劳动力二二.基坑的施工顺序基坑的施工顺序：根据具体施工方案确定根据具体施工方案确定地下水地下水按埋藏条件不同分按埋藏条件不同分：包气带水、潜水、承压水包气带水、潜水、承压水2.2 基坑基坑排水与降水排水与降水 2.2.12.2.1明排水法（明排水法（重力式排水重力式排水） 一一. 地面排水地面排水： 排除地面水排除地面水(雨水、施工用水、生活污水等雨水、施工用水、生活污水等) 基坑周围设置排水沟、截水沟或筑土堤基坑周围设置排水沟、截水沟或筑土堤。 尽量利用原排水系统，或将临时排水与永久性设施结合使用尽量利用原排水系统，或将临时排水与永久性设施结合使用 二、基坑集水井排水或降水二、基坑集水井排水或降水 1.1. 排水体系：基坑周围排水体系：基坑周围排水沟排水沟+基坑边角基坑边角集水井集水井水泵水泵 2.2. 适用范围：适用范围：粗粒土、渗水量小粘性土粗粒土、渗水量小粘性土 3. 3. 设置位置及构造：设置位置及构造： 排水沟：排水沟：底宽底宽0.20.20.3m0.3m，沟底，沟底0.0.3 30.50.5纵坡；开挖阶段排水沟纵坡；开挖阶段排水沟底底比挖土面低比挖土面低0.40.40.5m0.5m。 集水井：集水井：基基础范围础范围之外之外边角边角、地下水走向、地下水走向上游上游。间距。间距根据水量、基坑平根据水量、基坑平面形状面形状、水泵水泵流量流量确定，一般确定，一般202040m40m，600600800mm800mm，深度低于挖土面，深度低于挖土面0.70.71 1米，挖至设计标高时深米，挖至设计标高时深1 12 2米；井壁用竹木加固，井底设碎石滤水层米；井壁用竹木加固，井底设碎石滤水层集水井降水法集水井降水法 1排水沟；排水沟；2集水井；集水井；3离心式水泵；离心式水泵；4基础边线；基础边线；5原地下水位线；原地下水位线；6降低后地下水位线降低后地下水位线水泵水泵： 离心泵离心泵 泵体：泵体：泵壳、泵轴泵壳、泵轴、叶轮叶轮管路系统管路系统：滤网与底阀、吸水管滤网与底阀、吸水管、出水出水管管 潜水泵潜水泵 立式水泵立式水泵+ +电动机电动机 水泵装在电动机上端，叶轮可水泵装在电动机上端，叶轮可制成离心式或螺旋桨式；电动机设有制成离心式或螺旋桨式；电动机设有密封装置。密封装置。 图1-19 离心泵工作简图1泵壳；2泵轴；3叶轮；4滤网与底阀；5吸水管；6出水管图120 潜水泵工作简图1叶轮；2轴；3电动机；4进水口；5出水胶管；6电缆水泵水泵主要性能指标：主要性能指标：流量流量、总扬程总扬程、功率功率水泵选择：考虑参数水泵选择：考虑参数流量流量、扬程扬程 水泵排水量水泵排水量基坑涌水量基坑涌水量1.52.01.52.0 三三.流砂及其防治流砂及其防治 1.现象现象：土方开挖至土方开挖至细砂细砂/粉砂粉砂土层时，若土层位于土层时，若土层位于地下水以下地下水以下，当渗透水，当渗透水力坡度增大到某一种程度时，砂土颗粒在水压作用下不断从基坑边或底部随力坡度增大到某一种程度时，砂土颗粒在水压作用下不断从基坑边或底部随地下水一起涌进基坑，呈现流土状态的现象。地下水一起涌进基坑，呈现流土状态的现象。 2.危害危害：地基土承载力下降、土方工程难以继续开挖、基坑边地基土承载力下降、土方工程难以继续开挖、基坑边坡坡塌方、临塌方、临近建筑开裂、下沉、倾斜、倒塌。近建筑开裂、下沉、倾斜、倒塌。 3.产生原因：产生原因：水在土中渗流水在土中渗流方法：强制式降水方法：强制式降水动水压力（渗透水力坡度）：动水压力（渗透水力坡度）：用抽水机在基坑用抽水机在基坑底明排水底明排水粉细沙随地下水流粉细沙随地下水流入基坑，产生流沙入基坑，产生流沙 在基坑开挖和地下结构施工中，必须防止流沙，以免支护失效发生重大在基坑开挖和地下结构施工中，必须防止流沙，以免支护失效发生重大基坑坍塌事故。基坑坍塌事故。 4 4. .防治防治： 治沙先治水治沙先治水：（1 1）平衡动水压力平衡动水压力 （2 2）改变动水压力方向改变动水压力方向 具体措施：具体措施： 枯水期施工；枯水期施工； 强挖并抛大块石。强挖并抛大块石。 设止水帷幕；（连续板桩、深层搅拌桩、地下连续墙、设止水帷幕；（连续板桩、深层搅拌桩、地下连续墙、地下密排灌注桩等）地下密排灌注桩等） 冻结法；冻结法； 人工降低地下水位人工降低地下水位2.2.2 2.2.2 地下水控制地下水控制方法：集水明排、井点降水、截水、回灌。方法：集水明排、井点降水、截水、回灌。 地下水控制方法适用条件地下水控制方法适用条件 方法名称方法名称土土 类类渗透系数渗透系数(m/d)降水深降水深(m)水文地水文地质质特特 征征集水明排集水明排填土、粉土、粘性土、填土、粉土、粘性土、砂土砂土7 20.0 5上上层层滞水或水量滞水或水量不大的潜水不大的潜水井点井点降水降水真空井点真空井点0.1-20.0单级单级6多多级级20喷喷射井点射井点0.1-20.05含水丰富的潜水、含水丰富的潜水、承承压压水、水、隙水隙水截截 水水粘性土、粉土、砂土、粘性土、粉土、砂土、碎石土、岩溶岩碎石土、岩溶岩不限不限不限不限回回 灌灌填土、粉土、砂土、填土、粉土、砂土、碎石土碎石土0.1-200不限不限 2.2.2.1 2.2.2.1 井点降水法井点降水法 土方土方工程工程辅助施工措施和地基加固方法辅助施工措施和地基加固方法 1.1.开始抽水时间：开始抽水时间：基坑开挖前基坑开挖前一周一周，将将地下水位降到坑底设地下水位降到坑底设计标高以下计标高以下。 2.2.停止抽水时间：停止抽水时间： 基坑土方基坑土方回填完成；回填完成； 地下结构有足够的抗浮能力为止地下结构有足够的抗浮能力为止。 3. 3.一般一般抽水抽水3-53-5天后天后水位降落漏斗基本趋于稳定水位降落漏斗基本趋于稳定 4.4.基坑降水的基坑降水的作用作用：基坑土保持干燥，改善施工条件；基坑土保持干燥，改善施工条件； 防治流砂发生；防治流砂发生； 提高土体强度和密实度。提高土体强度和密实度。 类型类型： 各种井点适用范围各种井点适用范围 井点类别井点类别土的渗透系数土的渗透系数（m/dm/d）降低水位深度降低水位深度m m单层轻型井点单层轻型井点0.1-500.1-503-63-6多层轻型井点多层轻型井点0.1-500.1-506-126-12喷射井点喷射井点0.1-20.1-28-208-20电渗井点电渗井点0.10.1根据选用井点确定根据选用井点确定管井井点管井井点20-20020-200根据水泵能力确定根据水泵能力确定深井井点深井井点10-25010-2501515一、轻型井点一、轻型井点 1.1.轻型井点构造轻型井点构造 构造构造组成组成：管路系统管路系统+抽水设备抽水设备。 管路系统管路系统：井点管：井点管(井管井管、滤管滤管)、弯联管、弯联管、总管。总管。 抽水设备抽水设备：离心泵、潜水泵：离心泵、潜水泵 、真空泵真空泵 总管总管 弯联管弯联管 井点管井点管 轻型井点降水轻型井点降水 喷射混凝土坡面保护喷射混凝土坡面保护 真空泵真空泵轻型井点法降低地下水位全貌图轻型井点法降低地下水位全貌图1井管；井管；2滤管；滤管；3总管；总管；4弯联管；弯联管；5水泵房水泵房 6原有地下水位线；原有地下水位线；7降低后地下水位线降低后地下水位线单排井点布置简图单排井点布置简图 (a)平面布置；平面布置； (b)高程布置高程布置1一总管；一总管；2点管；点管；3一抽水设备一抽水设备 2.2.轻型井点布置轻型井点布置 （1)1)平面布置形式平面布置形式 单单排排线线状状: :基基坑坑宽宽度度6m6m，降降水水深深度度5m5m，布布置置在在地地下下水水上游上游一侧，且两端延伸长度一侧，且两端延伸长度基坑宽度基坑宽度 双排井点双排井点: :基坑宽度基坑宽度6m6m，或土质不良时，或土质不良时环形井点布置简图环形井点布置简图 (a)平面布置；平面布置； (b)高程布置高程布置1一总管；一总管；2一井点管；一井点管；3一抽水设备一抽水设备U U形布置形布置：不封闭一边设在地下水下游方向不封闭一边设在地下水下游方向环形井点环形井点：基坑面积较大时基坑面积较大时 井点管井点管距基坑壁距基坑壁0.7-1.0m0.7-1.0m 井点管间距：井点管间距：一般一般0.8-1.6m0.8-1.6m，靠近河流及总管四角部位，靠近河流及总管四角部位适当加密适当加密二级轻型井点二级轻型井点1第一层井点管；第一层井点管；2第二层井点管第二层井点管 （2 2）高程布置高程布置 井管埋置深度井管埋置深度H HA A，( (图图1-27b)1-27b)： H HA AH H1 1十十h h十十iLiL (m) (m) (1-22)(1-22) H H1 1总总管管平平台台面面至至基基坑坑底底面面的距离的距离(m)(m)； h h基基坑坑中中心心线线底底面面至至降降低低后后地地下下水水位位线线距距离离，一一般般取取0.50.51.0m1.0m； i i水水力力坡坡度度，根根据据实实测测：环环形形井井点点为为1 11010，单单排排线线状状井井点点为为1 14 4； L L 井井点点管管至至基基坑坑中中心心水水平平距离距离，m m二级轻型井点二级轻型井点1第一层井点管；第一层井点管；2第二层井点管第二层井点管 注：注：n井点管露出地面井点管露出地面0.2-0.3m0.2-0.3m；n滤管滤管必须埋在必须埋在含水层含水层中中。n水泵轴心标高水泵轴心标高应应总管标高；总管标高；n总总管管平平台台标标高高应应接接近近原原有有地地下下水水位线；位线；n一一层层轻轻型型井井点点达达不不到到降降水水深深度度要要求时求时： （1 1）采用其他降水方法采用其他降水方法： 喷射井点，喷射井点， 配合使用电渗井点辅助降水配合使用电渗井点辅助降水 （2 2）采用二层轻型井点。采用二层轻型井点。3 3轻型井点计算轻型井点计算 （自学自学） （1) 1) 井型判定井型判定 水井的分类水井的分类（a）无压完整井；（）无压完整井；（b）无压非完整井（）无压非完整井（c）承压完整井（）承压完整井（d）承压非完整井）承压非完整井 （2 2）涌水量计算）涌水量计算( (环形布置环形布置) ) 无压完整涌水量无压完整涌水量 环形井点涌水量计算简图环形井点涌水量计算简图 (a)无压完整井；无压完整井； (b)无压非完整井无压非完整井 (m(m3 3d)d) 式中式中 K K渗透系数渗透系数(m(md)d)，应由实验测定；，应由实验测定； H H含水层厚度含水层厚度(m)(m)； S S水位降低值水位降低值(m)(m)； R R抽水影响半径抽水影响半径(m)(m)，取：，取： x x0 0环形井点的假想半径环形井点的假想半径(m)(m)： F F基坑周围井点管所包围的面积基坑周围井点管所包围的面积(m(m2 2) )。 无压非完整井涌水量无压非完整井涌水量 (m3d) 有效深度有效深度H0值值S(S l)0.20.30.50.8H01.3(S l)1.5(S l)1.7(S l)1.85(S l)注：表中注：表中S为井管内水位降低深度；为井管内水位降低深度；l为滤管长度。为滤管长度。承压完整井涌水量承压完整井涌水量承压完整井环形井点涌水量计算公式为承压完整井环形井点涌水量计算公式为式中式中 M M承压含水层厚度承压含水层厚度(m)(m)；K K、R R、x x0 0、S S与公式与公式(1-22)(1-22)相同。相同。 (m3d) （3) 3) 确定井点管数量与井距确定井点管数量与井距 单井最大出水量单井最大出水量 单单井井最最大大出出水水量量q主主要要取取决决于于土土的的渗渗透透系系数数、滤滤管管构构造造与与尺尺寸，按下式确定：寸，按下式确定： 式中式中 d d滤管直径滤管直径(m)(m)； l l滤管长度滤管长度(m)(m)； K K渗透系数渗透系数(m(md)d)。 (m3d) 最少井数最少井数井点管的最少根数井点管的最少根数n nminmin，按下式计算：，按下式计算：式式中中 1.11.1备备用用系系数数，考考虑虑井井点点管管堵堵塞塞等等因因素素。其其它它符号同前。符号同前。最大井距最大井距式中式中 L L总管长度总管长度(m)(m)； (根根) (m) 确定井点管间距时，还应注意以下几点：确定井点管间距时，还应注意以下几点： (a)(a) 井距井距1515倍管径。倍管径。 (b)(b)在在渗渗透透系系数数小小的的土土中中井井距距宜宜小小些些，否否则则水水位位降降落落时时间间过过长。长。 (c)(c)靠近河流处，井点宜适当加密。靠近河流处，井点宜适当加密。 (d)(d)井距应能与总管上的接头间距相配合。井距应能与总管上的接头间距相配合。 根据实际采用的井点管间距，最后确定所需的井点管根数。根据实际采用的井点管间距，最后确定所需的井点管根数。4 4轻型井点施工轻型井点施工 （1 1）施工工艺：）施工工艺： 放放线线定定位位挖挖井井点点沟沟槽槽安安装装总总管管冲冲孔孔埋埋设设井井点点管管灌灌填填砂砂滤滤料料弯弯联联管管连连接接安安装装抽抽水水设设备备 试试抽抽水水 测测量量观观测测井井中中的地下水位变化的地下水位变化井点管的埋设井点管的埋设(a) 冲孔；（冲孔；（b）埋管）埋管1一冲管，一冲管，2一冲嘴；一冲嘴；3一胶皮管；一胶皮管；4一高压水泵，一高压水泵，5一压力表；一压力表；6一起重吊钩；一起重吊钩；7一井点管，一井点管，8一滤一滤管；管；9一填砂；一填砂；10一粘土封口一粘土封口 （a） （b） （2 2）井点管的埋设：）井点管的埋设：l水冲法水冲法：套管式冲枪水冲法、振动水冲法套管式冲枪水冲法、振动水冲法l冲孔深度冲孔深度滤管底部滤管底部0.5m0.5m；l井井孔孔冲冲好好后后，立立即即拔拔冲冲管管埋埋井井点点管管，紧紧接接着着填填灌灌砂砂滤滤层层，防防止塌孔。止塌孔。l砂砂滤滤层层采采用用干干净净粗粗砂砂，填填至至滤滤管管顶顶上上1-1.5m1-1.5m，上上部部用用粘粘土土封封口口，防止漏气，防止漏气和地表水下渗和地表水下渗；l井井点点管管埋埋设设完完毕毕后后需需进进行行试试抽抽，如如果果井井点点淤淤塞塞严严重重：用用高高压水反冲洗井点管；压水反冲洗井点管；拔出井点管重新埋设拔出井点管重新埋设（3 3）轻型井点）轻型井点的使用：的使用：l使用时，应使用时，应连续不断抽水连续不断抽水，l正常正常出水规律出水规律为为“先大后小、先混后清先大后小、先混后清”二、管井井点二、管井井点 适用范围适用范围： K=K=2020200m200md d、地下水量大的土、地下水量大的土层。层。 设备设备：滤水井管滤水井管、吸水、吸水管管、抽水设备抽水设备。 降低水位：降低水位：一般情况下，一般情况下，井内水位可降低井内水位可降低6-106-10米，米，两井中间可降两井中间可降3-53-5米。米。 管井井点管井井点 (a)钢管管井；钢管管井；(b)混凝土管管井混凝土管管井1一沉砂管；一沉砂管；2一钢筋焊接骨架；一钢筋焊接骨架；3滤网；滤网；4管身；管身；5吸水管；吸水管；6离心泵；离心泵；7小砾石过滤层；小砾石过滤层；8粘土粘土封口；封口；9混凝土实管；混凝土实管；10无砂混凝土管；无砂混凝土管；11潜潜水泵；水泵；12一出水管一出水管（a）（b） 管井井点的滤管管井井点的滤管管井井点降水是一种常用的降水方法，适用在降水深度要求大，土质的渗透系数在管井井点降水是一种常用的降水方法，适用在降水深度要求大，土质的渗透系数在2020200m/d200m/d。 管井井点施工时，先用小型钻机钻孔或水冲成孔，插入井点管后，在管四周填入砂滤料，井内管井井点施工时，先用小型钻机钻孔或水冲成孔，插入井点管后，在管四周填入砂滤料，井内放入潜水泵。放入潜水泵。 管井的井点管管井的井点管 井的四周填入井的四周填入砂滤料砂滤料 三、深井井点三、深井井点 降水深度降水深度15m时，在管井中使用深井泵抽水。这时，在管井中使用深井泵抽水。这种井点称为深井井点（或深管井井点）。深井井点一般可种井点称为深井井点（或深管井井点）。深井井点一般可降低水位降低水位3040m，有的甚至可达百米以上。，有的甚至可达百米以上。 常用的深井泵：常用的深井泵： 1.深井潜水泵深井潜水泵 2.地面深井泵地面深井泵四、喷射井点四、喷射井点 设备简单，排水深度大设备简单，排水深度大（8-208-20m m），比多层轻型井点降，比多层轻型井点降水设备少，土方开挖量少，施工快，费用低水设备少，土方开挖量少，施工快，费用低 适合于基坑开降水适合于基坑开降水深深度度6 6m m、渗透系数、渗透系数0.1-20.0m/d0.1-20.0m/d填土、粉土、黏填土、粉土、黏性土性土、砂土中，采用多级轻型井点降水不经济。、砂土中，采用多级轻型井点降水不经济。 单排布置：单排布置：基坑宽度基坑宽度1010米米 双排布置：双排布置：基坑宽度基坑宽度1010米米 环形布置：环形布置：面积较大面积较大五、电渗井点五、电渗井点 阴极阴极：井点管（轻型或喷射井点管），井点管（轻型或喷射井点管），沿基坑外围布置沿基坑外围布置 阳极阳极：钢管（钢管（505075mm75mm）或钢筋（）或钢筋（25mm25mm），井点管内侧），井点管内侧 饱和粘土饱和粘土（淤泥、淤泥质土淤泥、淤泥质土，负电），负电），透水性差，持水性强，透水性差，持水性强，单独采用单独采用轻型井点轻型井点或或喷射井点喷射井点降水效果差，降水效果差，可可增加电渗井点增加电渗井点配合配合降水。降水。 2.2.2.22.2.2.2降水对周围地面的影响及预防措施降水对周围地面的影响及预防措施 降降低低地地下下水水位位时时，由由于于土土颗颗粒粒流流失失或或土土体体压压缩缩固固结结，易易引引起起周周围围地地面面沉沉降降。周周围围的的建建筑筑物物倾倾斜斜、下下沉沉、道道路路开开裂裂或或管管线线断裂。断裂。 1.1.设置地下水位观测孔，观测地下水位变化设置地下水位观测孔，观测地下水位变化 2.2.监测临近建筑、管线的位移监测临近建筑、管线的位移 一回灌井点法一回灌井点法 在抽水井点与临近建筑物或构筑物之间设置回灌井点，位在抽水井点与临近建筑物或构筑物之间设置回灌井点，位置设在抽水井点设置线外置设在抽水井点设置线外4545米处。米处。（a）（b）图图138 回灌井点布置示意图回灌井点布置示意图（a）降水与回灌井点；（）降水与回灌井点；（b ）加阻水支护结构的回灌井点）加阻水支护结构的回灌井点1原有建筑物；原有建筑物；2开挖基坑；开挖基坑；3降水井点；降水井点；4回灌井点；回灌井点；5原有地下水位线；原有地下水位线；6降灌井点间水位线；降灌井点间水位线；7降水后的水位线；降水后的水位线；8不回灌时的水位线；不回灌时的水位线；9基坑底基坑底二设置止水帷幕法二设置止水帷幕法 1 1. .在江、河、湖等储水体与井点之间设置止水帷幕，防止抽在江、河、湖等储水体与井点之间设置止水帷幕，防止抽水造成与储水体穿通，引起涌水或流砂；水造成与储水体穿通，引起涌水或流砂； 2 2. .在建筑物和地下管线密集区与井点间设置止水帷幕，防止在建筑物和地下管线密集区与井点间设置止水帷幕，防止破坏破坏三减缓降水速度法三减缓降水速度法 谢谢 谢！谢！