真空深井降水(深层施工技术)(共11页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上真空深井降水(深层)施工技术研究与应用在上海地区深基础(-8m以下)施工中,常采用的降低地下水位的施工方法有:轻型井类多级分层降水施工法,喷射井类降水施工法及轻型井类与喷射井类相结合,综合处理深基础中的地下水等方法。在渗透系数50250m/d地区也采用深井降水施工法。近几年来,上海市的基建项目基本上是高层建筑,其基础较深,大多在-1015米之间,基础施工面积一般在2000左右,由于建设项目均在市区,土方开挖不可能采用大开挖,所以都采用钢筋硂地下连续坪或硂围铲桩等做围护结构,且有大量的刚支撑。在这样的情况下采用上诉降低地下水位的施工方法,要末不能很好的满足施工要求,就是
2、提高了降水施工成本。如用轻型井类只能采用分层降水施工,其降水效果不理想,施工工期长;施工难度大(分段,交叉施工),运行管理不便,对施工进度影响较大。用喷射井类成本高,甲方、业主一般也很难接受。采用深井降水施工法也不理想,因为深井降水在渗透系数为50250m/d之间比较理想。而上海地区的舌头系数一般在0.050.5m/d,所以采用深井降水将不能起到降水作用。总之采用后来比较成熟完善的降水施工方法,已不能适应现在建筑市坊的要求和发展需要。为满足建筑市场要求及发展需要,真空深井降水施工技术经研究应用,目前已是处理深层地下水最为理想的方法,尤其是对有围护结构的深基础降水。这种施工方法已在上海市建筑工程
3、的深基础施工中广泛使用。二十冶三公司在承包的上海市四川路上的“多伦大夏”、秦关大夏”基础土方工程中,降水施工就是采用了真空深井降水,效果比较理想。真空深井降水施工技术是在深井降水施工技术和轻井降水(真空降水)施工技术的基础上发展形成的,其特点是适用范围广,施工方便,性能可靠,运行管理简单,施工成本低。本文将从以下几个方面论述真空深井降水施工技术:一、 真空深井的基本原理。二、 真空深井井类降水的设计。三、 真空深井井类降水的施工。四、 真空深井井类运行管理。虽然本人从事井类降水工作时间较长,但对于真空深井降水这类新工艺、新技术施工至干过两项工程(多伦多大夏、秦关大夏降水),在此之前无任何经验及
4、参数资料,只是在后来的施工实践中摸索了一些经验,对真空深井有了一定的认识,在这种情况下论述真空深井降水施工技术,在认识一定十分粗浅,不妥之处,敬请指教。一、 真空深井的基本工作原理由于真空深井降水技术是在深井降水及真空降水技术的基础上发展起来的,所以在论述真空深井降水工作原理之前,首先要论述真空降水工作原理及深井降水的工作原理。1、 真空降水的主要机理:真空降水的机理如图所示,从图示中不难看出,由于抽水装量不断的工作,在井类过滤器周围土壤中形成(在一定范围内)真空影响区,即负压区。地下水在大企业里下,有高压向低压流动,流向井类管内(通过砂井、过滤器被强制吸入金磊系统),使井类附近的地下水位得到
5、降低。于是井类附近的地下水位与真空区外的地下水位之间,形成了一个水头差,在该水头差作用下 ,真空区外的地下水以重力方式流向真空区,再被强制吸入井类系统,排除地面,周而复始从而达到降低地下水位的目的。这里需要说明的是,真空降水洗出的地下水位的深度是有限的,理论上真空度max为760毫米银柱(标准大气压下),相当于10.03米水柱,即可吸上-10米以上的地下水。但由于管路压力损失,接头处漏气,土层透气,设备等因素,真空度一般在600650mmHg,相当于8m水柱左右,所以真空降水所降低的地下水位被限制在-8米左右。2、 深井降水的机理:“水往低处流”这是在具有地心吸引力的地球上的客观规律。深井降水
6、就是利用了这一客观规律。在深井周围的地下水,通过砂井,进入深井中,由深井排水泵排至地面,周围的地下水位与原地下水位之间形成了一个水位差,原地下水位在该水位差的作用下进入深井中,神经管排水泵不断排出,使得深井周围一定范围内的地下水位不断下降,从而达到降低地下水位的目的。根据这一降水机理可以看出,靠重力集水则要求被降水的土体渗透系数要大,即水平垂直渗透力要强,才能使用这种降水方式的要求。这种降水方式在理论上来说,是不受深度的影响,可以降低任何神的的地下水位。在实际施工中深井泵的排水扬程将决定降水深度,所以这种降水方式在深井泵的扬程范围内可以降较深的地下水。3、 真空深井的降水机理及工作(工艺)原理
7、(1) 真空深井的降水机理如图所示,真空深井降水技术就是在深井降水的基础上加上真空,即给每个深井井类加上真空度,使深井井类具有真空集水的能力。同真空(轻型井类)降水的机理一样,地下水同事收到真空,重力二种动力的影响,进入神经中,排出地面,达到降水目的。真空深井降水技术是真空降水(轻型井类)和深井井类降水技术较为理想的相合,取长补短,简单适用,可以在渗透系数较小的土层(0.150m/d)降较深层的地下水(-8米20米),若真空深井加上电渗技术它将适用于各种渗透系数的土层降水。(2) 真空深井降水的工作(工艺)原理真空深井降水设备的组成有:真空泵,深井管(带过滤器)集水管,潜水排水泵,各种阀,排水
8、管,透明管及自动排水控制装置等组成。如图所示。工作原理是:启动真空泵,在深井系统中形成真空,通过砂井在井类周围形成一定范围的真空区,在负压及重力(水力坡度)作用下,地下水将不断聚集汇入深井中。当深井中的水位升到一定的位置,即真空抽水的最大能力,开启潜水排水泵,将聚集在深井中的地下水排出,直到潜水排水泵不出水为止,仃止泵运转。由于真空泵不停止工作,地下水位将不断进入深井中,如此循环下去,地下水位将不断地被排出至地面。真空深井通过负压及重力(水力坡度)将地下水急剧吸入深井中,这是真空深井运行工作的第一步,而后如何将吸入深井中的地下水位排至地面?这也是真空深井运行工作的关键。怒气按真空深井的排水方式
9、基本上有三种:a、 采用“深井泵”排水b、 采用一般的潜水泵(扬程23米左右)排水c、 采用一般的潜水泵串联真空泵排水 在真空深井中由泵排水,对于a、b排水方式,基排水泵扬程计算公式为:(图所示) 式中:H排水泵选用扬程(米) h深井长度 Vd真空表读数 C为补偿沿程阻力(管路,阀门)损失量,一般取23米对于c种排水方式扬程计算公式:(详见第五页图示) H=h+C式中表示符号同式。从上述二式可以看出,对于a、b中真空深井要求排水泵的扬程要足够打。不仅要大于井管长度还要有一部分扬程(压力)来克服外界大气压,抵消井管内负压(真空度),才能将地下水排至地面,而c种真空泵自带排水泵来完成,所以要求排水
10、泵的排水扬程相对而言要小很多,选用一般的潜水泵即可将深井中的地下水排出。比较而言具有点是成本低,安装方便,运行原理简单,便于维护、维修。这里应说明的是c种真空深井降水的排水方式是我二十冶三公司首先发明使用的,早在89年我公司施工徐家汇地铁时,就设想采用此方法降水,由于施工前没有进行可行性试验,在最终的施工中没有采用。而在后来的降水施工中,如“多伦大夏”“秦关大夏”,在进行了可行性试验后,就采用了这种排水方式,实践证明这种排水方式性能可靠。下面通过多伦大夏实例进一步说明上诉的方式:多伦大夏基础施工面积2115,深-11.20米(基础底标高),设计井管长15米。若按a、b种真空深井排水方式,则要求
11、 排水泵扬程为: 设Vd=760 C=3米 则 若按c中排水方式,则H=h+C设C=2米 H=15+2=17米由此可以看出采用串联排水,用一般的潜水泵(1723)即可,这种潜水泵我的使用很普遍,便于修理更换。而用大于28m扬程的深井泵,已是购量成本高,安装也不方便,检修难度大。所以对于1015米的基坑采用串联排水最为经济。三、真空深井降水法设计 在真空深井井类设计之前与其它井点类降水设计之前一样,需要掌握有关设计资料和数据。主要包括:由基础工程所决定的降水区域平面图,剖面图,以确定是地下水位的降深及井点埋深,井类根数及集水管的布置形式。认真研究水文地质资料;土层结构,含水层,隔水层,含水层的含
12、水量及含水层的土颗粒般配,渗透系数等。掌握了上述资料及参数后,就可以确定降水区域内的总涌水量,单井出水量进而确定井类间距和埋深,并合理选用降水设备。 主要设计内容如下:1. 井类系统的平面布置;包括真空泵的位置,集水总管的走向等。2. 井管的埋深(长度),管径确定。3. 换际降水区的引用半径。4. 基坑总的涌水量计标。5. 单井出水量的计标。6. 单井数量与间距的确定。7. 井管过滤器的设计。8. 抽水设备的选择。1、真空井类系统的平面布置 系统的平面布置,取决于降水工程的特点和场地条件,合理布置真空泵位置及集水总管的走向,排水方向,尽可能减少对其它专业施工对降水系统破坏性的影响。如多伦大厦井
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