深井降水设计方法公式应用与施工实例最新汇总.docx
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深井降水设计方法公式应用与施工实例最新汇总
深井降水设计与施工
一、降水概念
降水工程宜分为准备阶段、工程勘察、降水工程设计、降水工程施工、降水工程监测与维护、技术成果等六个基本程序。
建筑与市政一般降水工程,应根据基础类型、基坑(槽)降水深度、含水层特征、工程环境及场地类型的复杂程度分类,按表4.1.1确定。
地下水控制的设计和施工应满足支护结构设计要求,应根据场地及周边工程地质条件、水文地质条件和环境条件并结合基坑支护和基础施工方案综合分析、确定。
地下水控制方法可分为集水明排、降水、截水和回灌等型式单独或组合使用。
二、降水工程设计应符合下列原则:
1降水工程技术要求明确;
2降水工程勘察资料应准确无误;
3降水工程设计应进行多方案对比分析后选择最优降水方案;
4降水工程设计应重视工程环境问题,防止产止不良工程环境影响。
三、降水工程设计资料依据应包括下列主要内容:
1建筑与市政工程降水的技术要求,包括降水范围、降水深度、降水时间、工程环境影响等;
2降水勘察资料齐全;
3建筑物与市政工程基础平面图、剖面图,包括相邻建筑物、构筑物位置及基础资料;
4基坑、基槽开挖支护设计和施工程度;
5现场施工条件。
四、降水技术方法选择
降水工程设计采用的技术方法,可根据降水深度、含水层岩性和渗透性,按表6.2.1选择确定。
1.明排井(坑)应符合下列要求:
1)、适用条件:
(1)不易产生流砂、流土、潜蚀、管涌、淘空、塌陷等现象的粘性土、砂土,碎石土的地层;
(2)基坑或涵洞地下水位超出基础底板或洞底标高不大于2.0m。
2)、布置原则:
(1)基坑周围或坑道边侧设置明排井、排水管沟,应与侧壁保持足够距离;
(2)明排井、排水管沟不应影响基坑和涵洞施工。
2.点井降水应符合下列要求:
1)、适用条件:
(1)粘土、粉质粘土、粉土的地层;
(2)基坑(槽)边坡不稳,易产生流土、流砂、管涌等现象;
(3)地下水位埋藏小于6.0m,宜用单级真空点井;当大于6.0m时,场地条件有限宜用喷射点井、接力点井;场地条件允许宜用多级点井;
(4)基坑场地有限或在涵洞、水下降水的工程,根据需要可采用水平、倾斜点井降水方法。
2)、布置原则:
(1)真空点井沿基坑周围布置成线状、封闭状。
点井间距0.8~2.0m,距边坡线至少1.0m。
采用水平点井时,点井布置在含水层的中下部;采用倾斜点井时,点井应穿过目的含水层;采用多级点井时,点井的基坑平台级差宜为4~5m;
(2)喷射点井间距1.5~3.0m;
(3)电渗点井管(阴极)应布置在钢筋或管制成的电极棒(阳极)外侧0.8~1.5m,露出地面0.2~0.3m;
(4)接力点井的降水深度大于单级点井降水深度时,其点井间距可略大于单级点井间距,并应由试验确定。
3.引渗井降水应符合下列要求:
1)、适用条件:
(1)当含水层的下层水位低于上层水位,上层含水层的重力水可通过钻孔引导渗入到下部含水层后,其混合水位满足降水要求时,可采用引渗自降;
(2)通过井孔抽水,使上层含水层的水通过井孔引导渗入到下层含水层,使其水位满足降水要求时,可采用引渗抽降;
(3)当采用引渗井降水时,应预防产生有害水质污染下部含水层。
2)、布置原则:
(1)引渗井可在基坑内外布置,井间距根据引渗试验确定,井距宜为2.0~10.0m;
(2)引渗井深度,宜揭穿被渗层,当厚度大时,揭进厚度不宜小于3.0m。
4.管井降水应符合下列要求:
1)、适用条件:
(1)第四系含水层厚度大于5.0m;
(2)基岩裂隙和岩溶含水层,厚度可小于5.0m;
(3)含水层渗透系数K''值宜大于1.0m/d。
2)、布置原则:
(1)降水管井应布置在基坑边线1.0m以外;
(2)根据抽水试验的浸润曲线,当井间地下分水岭的水位,低于设计降水深度时,应反算井距和井数;
(3)基坑范围较大时,允许在基坑内临设降水管井和观测孔,其井、孔口高度宜随基坑开挖而降低。
5.大口井降水应符合下列要求:
1)、适用条件:
(1)第四系含水层,地下水补给丰富,渗透性强的砂土、碎石土;
(2)地下水位埋藏深度在15.0m以内,且厚度大于3m的含水层。
当大口井施工条件允许时,地下水位深度可大于15m;
(3)布设管井受场地限制,机械化施工有困难。
2)、布置原则:
(1)大口井井周距基坑边侧处应大于1.0m;
(2)大口井可单独使用,亦可同引渗井、管井、辐射井组合使用;
(3)特殊施工条件下,也可布置在基坑中心,采用潜埋井技术。
6.辐射井降水应符合下列要求:
1)、适用条件:
(1)降水范围较大或地面施工困难;
(2)粘性土、砂土、砾砂地层;
(3)降水深度4~20m。
2)、布置原则:
(1)辐射井的布置,应使其辐射管最大限度的控制基坑降水范围;
(2)当含水层较薄时,宜单层对应均匀设置辐射管,辐射管的根数,宜每层采用6~8根;含水层较厚或多层时,宜设多层辐射管或倾斜辐射管;
(3)最下层辐射管距井底应大于1.0m;
(4)辐射管的长度宜为20~50m;
(5)辐射管直径宜为5~15cm。
7.潜埋井降水应符合下列要求:
1)、适用条件:
(1)基坑或涵洞底部含水层可为粘土、砂土或砾砂;
(2)因降水条件限制,基坑或涵洞底部残留水体宜小于2.0m。
2)、布置原则:
(1)潜埋井应布置在排降残存水影响最大的部位;
(2)潜埋井应考虑基坑出土、排水、封底的方便。
五、降水工程设计应包括下列主要内容:
1任务依据;
2论述降水地质条件、工程环境和现场条件;
3选择确定降水技术方法;
4降水技术方案应根据地基基础平面形状、技术要求和降水地质条件,把选择的降水井和排水设施的数量和位置布置在图上,组成降水方案布置图并加以说明;
5预测计算降水水位和水量;
6提出降水工程的辅助措施和补救措施;
7对工程环境问题应专门设计;
8编制降水施工组织程序、施工安排及安全生产的要求;
9提出降水施工、降水监测与维护的有关要求;
10编制降水工程量统计表、设备材料表、加工计划表、工期安排表、工程概预算表;
11绘制降水施工布置图、降水设施结构图、降水水位预测曲线平面与剖面图。
六、管井设计
深井(管井)井点,又称大口径井点,系由滤水井管、吸水管和抽水设备等组成。
具有井距大,易于布置,排水量大,降水深(>15m),降水设备和操作工艺简单等特点。
适用于渗透系数大(20-250m3/d),土质为砂类土,地下水丰富,降水深,面积大、时间长的降水工程应用。
1、计算思路
第一步将基坑进行等效化为一口大井,第二步确定基坑总的涌水量,第三步确定单井出水量,第四步确定井的数量。
2、参数的确定与计算
1)、设计水位降深
水位降深在满足施工要求的时候,应尽量选择较小水位的降深,一般降到操作面下0.5m即可(有特殊要求的除外),这样可最大程度上避免降水对地层的影响,不至于造成地基承力的下降。
2)、井深及井径的选择
要想使水位降低至操作面下,可以有两种途径:
a.一种是加大井的直径和井的深度,即增大单井的落差,从而达到使最高水位降至操作面下0.5m;
b.另一种通过均匀布井,控制单井的落差,使水位均匀降至设计要求。
前一种布井少,对地层扰动大,如建筑物对地基要求高时,此方法不可采用(除非施工后注浆),且此方法对原有建筑物也会带来较大的不利影响;后一种方法可能布井较多,但对地层扰动小,对原有建筑的危害也较小,因此条件允许时应优先选用后一种方法。
另外井深还要考虑单井的出水量与自已现有的水泵配套。
井深主要是根据水位降深、所需要的单井出水能力、水泵的进水口的位置、含水层的厚度、及泥浆淤积深度等因素进行选择。
井径的选择要综合考虑以下几种因素:
a、单井要求的出水量;
b、水泵的直径;
c、当地施工机械,及井管的规格,如选用市场常用的规格,价格可能会便宜对控制成本有益。
3)、渗透系数的选择
渗透系数是降水计算中重要的参数,此参数可以从地质报告中选取,但在大面积布井前,须重新验证,或者搜集附近的实际数据作为参考。
4)、含水层的厚度的取值
含水层的厚度也是一个重要的参数,但地质报告中一般不给出,如果没有地区经验,只能通过综合考虑以往施工经验和降水井的深度及地层的规律来确定。
也可事先假定一个数值,按完整井模型,采用使含水层厚度按每1米的间隔递增,计算总的涌水量,然后按非完整井的模型,以同的方法计算总涌水量,最终你会发现,它们会有一个重合点,这样你可以利这一重合点,并结合以往经验综合确定含水层厚度。
5)、管井降水计算
深井单井计算较为简单,计算结果一般与实际较为吻合。
但群井计算结果就千万别(群井中单井的出水量)。
由于降水时,一般要采用一个以上的井,降水井同时抽水时,互相形成干扰,无法以单井的计算来判断水位的降深,实际上这些井形成了干扰群井。
群井总的涌水量计算公式,一般采用近似拟合得出,总涌量各个规范或者计算手册上所列公式的计算结果一般相差无几,且物理意义明确,很容易理解,具体施工时可以参看《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)、《建筑与市政降水工程技术规范》(JGJ/T111-98)或者江正荣的《建筑施工计算手册》。
(1)、群井总涌水量Q、等效半径ro、降水影响半径R
降水出水量计算应包括基坑出水量和单个降水井的出水量。
基坑出水量计算应根据地下水类型、补给条件,降水井的完整性、以及布井方式等因素,合理选择计算公式
A.(JGJ/T120—99)建筑基坑支护技术规程附录F)附录F基坑涌水量Q的计算
F.0.1均质含水层潜水完整井基坑涌水量可按下列规定计算(图F.0.1)。
图F.0.1均质含水层潜水完整井基坑涌水量计算简图
(a)基坑远离边界;(b)岸边降水;(c)基坑位于两地表水体间;(d)基坑靠近隔水边界
F.0.2均质含水层潜水非完整井基坑涌水量可按下列规定计算(图F.0.2)
图F.0.2均质含水层潜水非完整井涌水量计算简图
(a)基坑远离边界;(b)近河基坑含水层厚度不大;(c)近河基坑含水层厚度很大
式中:
hm=(H+h)/2
F.0.3均质含水层承压水完整井涌水量可按下列规定计算(图F.0.3):
图F.0.3均质含水层承压水完整井基坑涌水量计算图
(a)基坑远离边界;(b)基坑于岸边;(c)基坑与两地表水体间
F.0.4均质含水层承压水非完整井基坑涌水量可按下式计算(图F.0.4):
图F.0.4均质水层承压水非完整井基坑涌水量计算图
F.0.5均质含水层承压~潜水非完整非基坑涌水量可按下式计算(图F.0.5):
图F.0.5均质含水层承压~潜水非完整井基坑涌水量计算图
F.0.6等效半径ro
1.当基坑为圆形时,基坑等效半径应取为圆半径;
当基坑为非圆形时,等效半径可按下列规定计算:
2.矩形基坑等效半径可按下式计算:
r0=0.29(a+b)(F.0.6-1)
式中a、b——分别为基坑的长、短边。
3.不规则块状基坑等效半径可按下式计算:
式中A——基坑面积。
F.0.7降水井影响半径宜通过试验或根据当地经验确定,当基坑侧壁安全等级为二、三级时,可按下列经验公式计算:
B.《建筑与市政降水工程技术规范》(JGJ/T111-98)
①.面状基坑出水量Q公式:
潜水完整井:
或
承压完整井:
或
②.条状基坑出水量
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