基于建筑物承壓水施工降排水計算實例

王 浩，劉 琳

(1. 黑龍江大學，哈爾濱150080;2. 黑龍江省三江工程建設管理局，哈爾濱150036;3. 山東泗水縣水利局，山東 泗水273200)

1 問題的提出

水利工程建筑物的施工需要在干地環境下進行，地表水可以用圍堰攔擋。地下水可以采用截滲或者采用人工降低地下水位，或者兩者結合。建筑物若采用人工降低地下水位，在主體工程施工之前，需要對其進行仔細分析、研究、計算，確定基坑涌水量、管徑、水泵功率及臺數等，為主體工程施工提供第一手資料。地下水的主要類型為潛水和承壓水。在建筑物施工開挖時，由于承壓水水壓較大，降水困難且施工時容易形成基坑突涌、坑底隆起變形與圍護結構變形的增大，影響到基坑的穩定，危害較大。地下水尤其是承壓水防治成功與否直接關系到工程的安全［1］。本論文主要討論承壓水人工降低地下水的方法與計算實例。

2 計算原理及過程

根據抽水井的形式和降低地下水以后地下水的形式，降水計算可分為3 種情況，承壓完整井、承壓非完整井及承壓潛水井［2］。

2.1 承壓完整井

2.1.1 概念

承后完整井指降水井打至不透水層且地下水經降深后仍然處于承壓狀態。

2.1.2 承壓完整井計算簡圖與公式

圖1 承壓完整井排水計算簡圖

承壓完整井的計算公式為:

式中:Q 為基坑總涌水量，m3/d;K 為土的滲透系數，m/d;M 為承壓水深度，m;S 為地下水降深，m;R 為抽水影響半徑，m。

承壓水抽水影響半徑用奚哈德公式計算:

式中:Sw 為抽水井降水深度，m;K 為土的滲透系數，m/d。

2.2 承壓非完整井

2.2.1 概念承壓非完整井是指降水井并未打至相對不透水層。

2.2.2 承壓非完整井計算簡圖與公式

圖2 承壓非完整井排水計算簡圖

承壓非完整井的計算公式為:

式中:M0為有效影響區深度，m;m0為有效帶影響深度，m。

2.3 承壓潛水井

2.3.1 概念

承壓潛水井是指經人工降水之后地下水由承壓水變為潛水的情況。

2.3.2 承壓潛水井計算簡圖與公式

圖3 承壓潛水井計算簡圖

承壓非完整井的計算公式為:

2.4 單井涌水量計算

單井涌水量采用阿布拉莫夫公式:

式中:q 為單井涌水量;r 為濾水管半徑;L 為濾水管長度。

2.5 水泵功率N 的計算

式中:K 為安全系數;H 為水頭高度;Q 為基坑最初抽水量;η1為水泵效率(0.4 ～0.5);η2為動力機械效率(0.75 ～0.85)。

3 計算舉例

某泵站基礎座于低液限黏土中，其下為級配不良粗砂，施工基坑開挖后剩余黏性土厚度為0.50m左右，地下水承壓水頭高度在4.5m 左右，易產生基坑突涌。含水層巖性為級配不良粗砂，屬強透水。地質報告中滲透系數約為52m/d。地下水位埋深約為1.5m，承壓含水層厚度約為6.8m，基坑范圍為50m×45m。

根據施工條件，建筑物基坑開挖后剩余黏土層較薄，為防止發生基坑突涌，需要人工降低地下水，且地下水經降深后仍然處于承壓狀態，因此適用于公式1。按井半徑0.2m 計算基坑涌水量。

3.1 抽水影響半徑R 計算

3.2 基坑總涌水量計算

3.3 單井涌水量計算

單井每小時出水量為809/24 =33.7m3/h。

需要井數=基坑總涌水量/單井涌水量=3105/809≈4

3.4 水泵功率計算

造價專業可根據水泵功率、降水時長、打井費用，計算降排水總費用。

4 結 論

本論文研究了承壓水降水的3 種情況，通過實例分析承壓水降水的計算過程，對同類項目的計算起到一定的指導作用。

［1］孫紅. 某深基坑工程中的承壓水防治措施［J］. 浙江建筑，2015(01):24 －26.

［2］陳幼雄．井點降水設計與施工［M］. 上海:上海科學普及出版社，2004(01).