基坑降水设计.

基坑降水设计中国建筑西南勘察设计研究院张波手机：[phone]基坑降水设计纲要1、地下水动力学基本概念2、降水计算3、缠丝填砾过滤器控制单井含砂率4、包网填砾过滤器控制单井含砂率5、应注意的问题1、地下水动力学基本概念1.1基本名词⑴地下水：存在于地面以下岩体和土体孔隙、缝隙和孔洞中的水；⑵上层滞水：包气带中局部隔水层或弱透水层上积聚的具有自由水面的重力水；⑶潜水：埋藏在地表以下具有自由表面的地下水；⑷承压水：充满在上下两个隔水层之间的含水层中，水头高出其上层隔水顶底面的地下水；⑸影响半径：由抽水井中心到水位下降漏斗边缘的水平距离；⑹渗透系数：当水力梯度等于1时地下水的渗透速度；⑺设计降水深度：自地面高程至设计要求的水位高程之间的差值；⑻降深：自某一水位高程降低至另一水位高程之间的差值；⑼含水层厚度：自静止水位高程至隔水顶板高程之间的差值；⑽水头高度：自隔水顶板高程向上至某一水位高程的差值；⑾基坑涌水量：当基坑开挖深度超过地下水静止水位或稳定水位时，地下水进入基坑的水量；⑿干扰井群总抽水量：人工布置的所有抽水井总的出水量；⒀单井抽水量：人工布置的抽水井群中某一个井的抽水量；⒁管井出水能力：人工设置的抽水管井所能通过的水量；1.2基本公式1.2.1达西公式达西公式是地下水运动学中的最基本公式之一，一般采用表达。式中Q：断面流量；K：渗透系数；ω：过水断面；J：水力坡度；JkQ必须强调指出，达西公式是一个断面流量计算公式。公式中过水断面的概念是至关重要的。在JkQ式中，若规定式中的水力坡度为1，则K为常量，Q的大小为ω所确定。1.2.2．裘布依公式进行均质地层、潜水完整井计算，裘布依公式是最常用的公式之一。裘布依公式是达西公式的推导公式。进行该公式推导有许多方法。本文选下述推导进行问题的论述。均质地层、潜水、稳定流、计算点为圆心的条件下，过水断面为等轴园柱曲面。JkQrh2drdhJJkQdrdhrhkQ2HhRroohdhrdrQk222lnln22oohHkrrQrRhHkQlnln2020202loglog366.1rRhHkQ000loglog2366.1rRSSHkQ表达式中：式中r：圆半径；h：水头高度；则变为代入边界条件，井径：r0、R，水头：h0、H。并对该式进行积分：化自然对数为常用对数，因H-h0=S0，所以详细推导可在各地下水运动学书籍中查到，本文不详述。只强调在推导过程中，当进行积分，代入井径由r0到R，水头由h0到H边界条件时，常常被忽略的积分定义域：0＜r0＜R；0＜h0＜H；之所以强调该定义域0＜r0＜R；0＜h0＜H，是因为若r0=0，h0=0，则无过水断面，地下水不流动，意味着裘布依公式无意义；若r0=R，h0=H，则同样无过水断面，地下水不流动，裘布依公式亦无意义；定义域0＜r0＜R；0＜h0＜H还说明，裘布依公式只研究地下水，在距圆心0点r0距离处的，过水断面上的地下水流动状况。裘布依公式在研究距圆心0点、距离r0处，过水断面上的地下水流动状况时，并不涉及造成该处水头的原因。同时、裘布依公式在研究r0处过水断面上的地下水流动状况时，并不涉及地下水流出该断面后的性状。2、降水计算2.1面状基坑涌水量计算进行面状基坑涌水量计算所依据的主要工作规范有JGJ/T111-98《建筑与市政降水工程技术规范》（以下简称为市政规范）、YB9258-97《建筑基坑工程技术规范》（以下简称为冶金规范）、JGJ120-99《建筑基坑支护技术规程》现为JGJ120---2012（以下简称为建筑规程）、GB50307--1999《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》现为GB50307---2012（以下简称为地铁规范）。现将各规范有关潜水完整井降水计算的规定，摘录如下：nrrrrRnssHkQ321loglog2366.1orRssHkQlog2366.1oorrRssHkQlog2366.1orRssHkQ1log2366.1KHSR2市政规范第6.4.3条、按下列公式计算：6.4.3-1或冶金规范第13.2.4.⑶规定：按圆形（矩形、不规则形换算为圆形）或线形基坑计算基坑涌水量Q，计算方法见表13.2.4。表中规定圆形潜水完整井计算式为：式中Q--基坑计算涌水量；S---设计水位降深；建筑规程8.3.3条规定“Q----基坑总涌水量,可按附录F计算”。其附录F的F.0.1-1式为:F.0.1-1式式中Q---基坑涌水量;S---基坑水位降深;r0:基坑等效半径,按本规程第F.0.7条规定计算。F.0.7条规定：降水井影响半径……可按下列经验公式计算，潜水含水层式中R---降水影响半径；S---基坑水位降深；6.4.3-2式中Q：基坑出水量；S：基坑设计水位降深值；R：影响半径。orRSSHkQloglog)2(366.1nrrrrRnssHkQ321loglog2366.1地铁规程8.5.8—1条规定“块状基坑，可简化为圆形，其基坑出水量,可采用“大井法”选择表8.5.8---1中的公式计算”。（摘录中市政规范的公式，系错误的涌水量公式）。2.2条状基坑涌水量计算我国降水设计所依据的JGJ/T111-98《建筑与市政降水工程技术规范》（以下简称为市政规范）、YB9258-97《建筑基坑工程技术规范》（以下简称为冶金规范）、JGJ120-99《建筑基坑支护技术规程》(现为JGJ120---2012,以下简称为建筑规程）、GB50307--1999《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》(现为GB50307---2012,以下简称为地铁规范）中给出了条状（线性）基坑涌水量的计算公式。现将各规范有关潜水完整井降水计算的规定，摘录如下：RhHkLQ22hRhHLkQ222loglog2366.1)2(BRSSHkRSSHLKQ市政规范第6.4.4条、按下列公式计算：式中Q：条状基坑出水量；L′：条状基坑长度；：抽水前与抽水时含水层厚度的平均值；冶金规范第13.2.4.⑶规定：按圆形（矩形、不规则形换算为圆形）或线形基坑计算基坑涌水量Q，计算方法见表13.2.4。表中规定线形潜水完整井计算式为：式中Q:条状基坑计算涌水量；L：条状基坑长度；地铁规程8.5.8—2条规定“流向切穿含水层的条形基坑，出水量,可选择表8.5.8---2中的公式计算”。式中Q---条状基坑出水量;L：条状基坑长度；B：条状基坑宽度；这几个公式基本就是同一个计算公式，只是地铁规范采用的是考虑条状基坑两端进水的的计算式，而其它公式是不考虑条状基坑两端进水的计算式。6.4.4-12.3、管井出水能力2.3.1管井的出水能力这里的q表示的是管井的出水能力。这是同一源于C.K.阿不拉莫夫允许临界速度的钻孔出水能力公式经验公式。2.3.2单井的涌水量这是干扰井群中单井的涌水量。井与管井是两个完全不同的概念。3120Klrqs1loglog2366.1nwnrrnRSwSwHKQddlq/24,降水计算的步骤1、影响半径2、引用半径3、有效半径RO=R+rO4、干扰井群中单井涌水量5、确定设施中心水位下降的高度6、计算管井出水能力7、设施涌水量Q=nQ18、根据井位、井数计算设施中心水位下降的高度9、根据井位、井数计算设施中危险点水位下降的高度KHSR2FrOwnnrnrRssHkQ1001log2366.1krRnQHH366.1lg(lg00120）3120KlrqskxxxnRnQHHn336.1)......lg(1lg210120kxxxnRnQHHanaaa336.1)......lg(1lg210122.4公式中几个参数的意义1、含水层厚度（1）非完整井的含水层厚度（2）非完整井的含水层厚度与完整井的含水层厚度含水层厚度越大涌水量越大，布井越多，降水方案越可靠。2、渗透系数渗透系数越大涌水量越大，布井越多，降水方案越可靠。3、降深降深越大涌水量越大，布井越少，降水方案越不可靠；4、影响半径影响半径越大涌水量越小，布井越少，降水方案越不可靠；2.5降水计算中应注意的问题1、计算基坑涌水量是无意义的！大井法:由C.B.特罗扬斯基提出.实际计算的是所布置的干扰井群总涌水量。所谓“基坑涌水量”只是干扰井群总涌水量的代名词！只需计算干扰井群中单井的涌水量即可！2、降水计算只是一种近似计算！达西公式、裘布依公式是理论计算公式。但是实际工作中公式所规定的基本条件都是不具备的。降水半径是经验公式。所得计算成果只能是近似结果！3、完整井与非完整井单井涌水量相差约10--30%。可将非完整井采用完整井计算，得到的涌水量再增加10--30%。3.1井管管材与井基本结构（1）钢管（2）钢筋混凝土管（3）塑料管（4）其它管材20030060012500500010000275001000井基本结构1、井孔2、井壁管3、滤水管4、扶正器5、沉砂管6、砾料7、填料管8、封闭材料3.2井壁管没有孔隙率的管材。井壁管的作用：1、封闭地层；2、收集沉砂；（滤水管也可用作沉砂管）Φ300钢筋混凝土管有关技术数据（1）井壁管井管公称直径：Φ300设计内径：300mm设计外径：360mm单节长度：2500mm长箍：宽*厚140*8mm；短箍：宽*厚60*8mm；（2滤水管）进水眼：10*100mm每节进水眼孔数：25*36孔隙率：19.2%每米重：81kg每根重：203kg纵向主筋：Φ6.5*2460--18根10号铅丝---18根环筋：Φ6.5垫筋厚度：8mm缠丝材料：玻璃纤维增强聚乙烯滤水丝3.3滤水管1、过滤器阻砂，是由井管、过滤管的孔隙率、缠丝、砾料所完成的；2、包网过滤器只用于粉细砂层；3、一般情况下，最好不用包网过滤器；3.4管井的含砂量3.4.1管井的含砂量管井抽水流量不低于管井设计流量，抽水稳定后，井水含砂量应小于1/2万（体积比）。含砂量是针对单井管井而言；含砂量与管井抽水量有关；含砂量与测定时间有关；含砂量的规定是针对管井的运行寿命制定的。含砂量的体积比与重量比大体为2倍关系。3.4.2含砂量是抽水的附带物，降水的目的是抽水，不是防砂。含砂量只能控制在一定的范围，不能因噎废食；3.5缠丝填砾过滤器含水层分类筛分结果（以筛分后的重量计）填入砾石的直径（mm）过滤器缠丝间隙（mm）卵石颗粒＞3mm占90—100%24--305砾石颗粒＞2.25mm占85—90%18--225砾砂颗粒＞1mm占80—85%7.5--105粗砂颗粒＞0.75mm占70—80%6—7.55粗砂颗粒＞0.5mm占70—80%5--64中砂颗粒＞0.4mm占60—70%3--42.5中砂颗粒＞0.3mm占60—70%2.5--32中砂颗粒＞0.25mm占60—70%2—2.51.5细砂颗粒＞0.20mm占50—60%1.5--21细砂颗粒＞0.15mm占50—60%1—1.50.75细砂含泥颗粒＞0.15mm占40—50%（含泥＜50%）1—1.50.75粉砂颗粒＞0.10mm占50—60%0.75--10.5—0.75粉砂含泥颗粒＞0.10mm占40—50%（含泥＜50%）0.75--10.5—0.75填入砾石和过滤器缠丝间隙的规格注：表中填砾石的规格系最大限度，即含水层筛分粒径的8—10倍，在实用中亦可根据具体情况定为6—8倍或5—10倍。井孔直径要求：在砾石、粗砂层中，孔径应比井管外径大150毫米；在中、细、粉砂层中，应大200毫米。滤料的规格假定滤料为等粒圆球体，直径为D，滤料空