深井降水研究

1、深井降水研究一、前言近幾年在洛陽地區(qū)，深井降水利用較多，但有些單位在計算過程中采用的公式不當(dāng)，或者考慮的因素不周，最終會造成降水的失敗，最后不得不加井，這樣既費錢又費時間，下面就以本人在深井降水方面的經(jīng)驗來和大家探討。二、深井降水概念深井（管井）井點，又稱大口徑井點，系由濾水井管、吸水管和抽水設(shè)備等組成。具有井距大，易于布置，排水量大，降水深（15砧，降水設(shè)備和操作工藝簡單等特點。適用于滲透系數(shù)大（20-250m3/d ），土質(zhì)為砂類土，地下水豐富，降水深，面積大、時間長的降水工程應(yīng)用。三、深井設(shè)計1、計算思路第一步將基坑進(jìn)行等效化為一口大井，第二步確定基坑總的涌水量，第三步確定單井出水量，第

2、四步確定井的數(shù)量。2、參數(shù)的確定與計算1）、設(shè)計水位降深水位降深在滿足施工要求的時候，應(yīng)盡量選擇較小水位的降深，一般降到操作面下即可（有特殊要求的除外），這樣可最大程度上避免降水對地層的影響，不至于造成地基承力的下降。2）、井深及井徑的選擇要想使水位降低至操作面下，可以有兩種途徑，一種是加大井的直徑和井的深度，即增大單井的落差，從而達(dá)到使最高水位降至操作面下. 另一種通過均勻布井，控制單井的落差，使水位均勻降至設(shè)計要求。前一種布井少，對地層擾動大，如建筑物對地基要求高時，此方法不可采用（除非施工后注漿），且此方法對原有建筑物也會帶來較大的不利影響；后一種方法可能布井較多，但對地層擾動小，對原有

3、建筑的危害也較小，因此條件允許時應(yīng)優(yōu)先選用后一種方法。另外井深還要考慮單井的出水量與自已現(xiàn)有的水泵配套。井深主要是根據(jù)水位降深、所需要的單井出水能力、水泵的進(jìn)水口的位置、含水層的厚度、及泥漿淤積深度等因素進(jìn)行選擇。井徑的選擇要綜合考慮以下幾種因素：A單井要求白出水量；B、水泵的直徑；C、當(dāng)?shù)厥┕C(jī)械，及井管的規(guī)格，如選用市場常用的規(guī)格，價格可能會便宜對控制成本有益。3）、滲透系數(shù)的選擇滲透系數(shù)是降水計算中重要的參數(shù)，此參數(shù)可以從地質(zhì)報告中選取，但在大面積布井前，須重新驗證，或者搜集附近的實際數(shù)據(jù)作為參考。4）、含水層的厚度的取值含水層的厚度也是一個重要的參數(shù)，但地質(zhì)報告中一般不給出，如果沒有地

4、區(qū)經(jīng)驗，只能通過綜合考慮以往施工經(jīng)驗和降水井的深度及地層的規(guī)律來確定。也可事先假定一個數(shù)值，按完整井模型，采用使含水層厚度按每1 米的間隔遞增，計算總的涌水量，然后按非完整井的模型，以同的方法計算總涌水量，最終你會發(fā)現(xiàn)，它們會有一個重合點，這樣你可以利這一重合點，并結(jié)合以往經(jīng)驗綜合確定含水層厚度。5）、深井降水計算深井單井計算較為簡單，計算結(jié)果一般與實際較為吻合。但群井計算結(jié)果就千萬別（群井中單井的出水量）。由于降水時，一般要采用一個以上的井，降水井同時抽水時，互相形成干 擾，無法以單井的計算來判斷水位的降深，實際上這些井形成了干擾群井。群井總的涌水量計 算公式，一般采用近似擬合得出，總涌量各

5、個規(guī)范或者計算手冊上所列公式的計算結(jié)果一般相 差無幾，且物理意義明確，很容易理解，具體施工時可以參看建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（JGJ120-99）、建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范（JGJ/T111-98）或者江正榮的建筑施工計算手冊。降水施工中最重要的一環(huán)是確定單井的出水量。（ 1 ）等效半徑計算矩形基坑： 式中：a、b分別為基坑的長短邊邊長；不規(guī)則塊狀基坑等效半徑：式中： ro 基坑的等效半徑；A 基坑的面積（ 2）、降水影響半徑式中：R降水影響半徑；K滲透系數(shù)；H 含水層的厚度；（ 3）、群井總涌水量A、均質(zhì)含水層潛水完整井計算公式日均質(zhì)含水層潛水非完整井計算公式式中：Q基坑總的涌水量；S-設(shè)計水

6、位降深l 過濾器長度；（ 4）、單井出水量前面已經(jīng)說明，總涌量各個公式計算結(jié)果基本相同，且在實際施工中吻合較好，但單井出水量就難以確定。下面以一個實例來看一下單井出水量的確定。某一工程地下水位 20米需降深5米，井深35米（有效深度）滲透系數(shù)70m/d,含水層厚度為 15 米，管井直徑400.按建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范（JGJ/T111 98）公式進(jìn)行計算。=24X 10X400/50=1920 m3/d式中：q單井出水量（m3/d） ; d降水井管徑（mm ； l淹沒部分的過濾器長度（rnj） ; a與滲透系數(shù)有關(guān)的經(jīng)驗系數(shù)（按建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（JGJ120-99）中給出公式進(jìn)行計算：

7、=120X x x 10X =3105 m3/d式中：q 單井出水量（m3/d）；rs 過濾器半徑（m）；l 淹沒部分的過濾器長度（rnj） ; k含水層滲透系數(shù)（m/d）;按完整井單井出水量計算（無干擾）q= =3735 m3/d=324m式中：q單井出水量（m3/d） ; rw過濾器半徑（m） ; k含水層滲透系數(shù)（m/d）;R降水影響半徑；一一含水層的原始厚度；一一淹沒部分的過濾器長度（m）;從以上三項計算結(jié)果可以看出，最小的為第一項（與實際最接近）。第二第三項結(jié)果相差不多。此工程基坑面積為3000 平方米，按第一、二項計算結(jié)果綜合的單井出水量最后布井8口， 抽水 1 周， 水位只降了不

8、到2 米最后布置26 口井將水位降到操作面以下。這是什么原因呢？根幾個工程的分析，主要是單井出水計算誤差太大。實際測得平均單井出水量約為800m3.第二對干擾井的概念理解不清，當(dāng)為群井時每個井的出水量就會大為減少，也許在施工時你會說個別井出水量很大，但這只能代表一點，不能以此作為計算井?dāng)?shù)的單井的出水量。實際的單井出水量只能用所有井的平均值來代表。但在施工前無法知道平均值的情況怎么計算，方法有兩個：第一在計算的基礎(chǔ)上乘以一個小于1 的系數(shù)；第二統(tǒng)計以往工程的數(shù)值對計算結(jié)果進(jìn)行修正，修正的原則在后的敘述中說明。（ 5）、管井?dāng)?shù)量確定用總的涌水量除以單井出水量，再加以一定的富余系數(shù)即可確定，且此富余

9、系數(shù)一般不小于.（ 6）、布井原則深井一般沿基坑周圍離邊坡上緣2 米左右環(huán)形布置，施工允許的情況也可在基坑中布置一部分井 （這樣降水效果更好）， 井點應(yīng)深入透水層6-9 米， 通常應(yīng)比所需降水的深度深6-8 米，井距一般為8-15 米，井距太大時降水效果不好，如果計算出的數(shù)據(jù)使井間距大于15 米，一般要進(jìn)行修正。這其中還要考慮到有些水泵壞時，維修的間隔不能給附近水位造成過大的提升，也就是說要有一定的富余度。四、降水對周圍環(huán)境的影響及其防范措施在降水過程中，由于會隨水流帶出部分細(xì)微土粒，再加上降水后土體的含水量降低，使土壤產(chǎn)生固結(jié)，因而會引起周圍地面的沉降，在建筑物密集地區(qū)進(jìn)行降水施工，如因長時

10、間降水引起過大的地面沉降，會帶來較嚴(yán)重的后果。為防止或減少降水對周圍環(huán)境的影響，避免產(chǎn)生過大的地面沉降，可采取下列一些技術(shù)措施：（ 1）采用回灌技術(shù)：降水對周圍環(huán)境的影響，是由于土壤內(nèi)地下水流失造成的?；毓嗉夹g(shù)即在降水井點和要保護(hù)的建（構(gòu)）筑物之間打設(shè)一排井點，在降水井點抽水的同時，通過回灌井點向土層內(nèi)灌入一定數(shù)量的水（即降水井點抽出的水），形成一道隔水帷幕，從而阻止或減少回灌井點外側(cè)被保護(hù)的建（構(gòu)）筑物地下的地下水流失，使地下水位基本保持不變，這樣就不會因降水使地基自重應(yīng)力增加而引起地面沉降。2）采用砂溝、砂井回灌：在降水井點與被保護(hù)建（構(gòu)）筑物之間設(shè)置砂井作為回灌井，沿砂井布置一道砂溝，將

11、降水井點抽出的水，適時、適量排入砂溝、再經(jīng)砂井回灌到地下，實踐證明亦能收到良好效果。（3）使降水速度減緩：在砂質(zhì)粉土中降水影響范圍可達(dá)80m以上，降水曲線較平緩，為此可將井點管加長，減緩降水速度，防止產(chǎn)生過大的沉降。亦可在井點系統(tǒng)降水過程中，調(diào)小離心泵閥，減緩抽水速度。還可在鄰近被保護(hù)建（構(gòu)）筑物一側(cè)，將井點管間距加大，需要時甚至?xí)和３樗?。為防止抽水過程中將細(xì)微土粒帶出，可根據(jù)土的粒徑選擇濾網(wǎng)。另外確保井點管周圍砂濾層的厚度和施工質(zhì)量，亦能有效防止降水引起的地面沉降。五、降水施工時應(yīng)考慮的因素1、布井時，周邊多布，中間少布；在地下補(bǔ)給的方向多布，另一方向少布。2、 布井時應(yīng)根據(jù)地質(zhì)報告把使井的

12、濾水器部分能處在較厚的砂卵層中，避免使之處于泥砂的透鏡體中，從影響井的出水能力。3、鉆探施工達(dá)到設(shè)計深度后，根據(jù)洗井?dāng)R置的時間的長短，宜多鉆進(jìn)23m避免因洗井不及時泥漿沉淀過厚，增加洗井的難度。洗井不應(yīng)擱置時間過長或完成鉆探后集中洗井。4、 水泵選擇時應(yīng)與井的出水能力相匹配，水泵小時達(dá)不到降深要求；水泵大時，抽水不能連續(xù)，一方面增加維護(hù)難度，另一方面對地層影響較大。一般可以準(zhǔn)備大中小幾種水泵，在現(xiàn)場實際調(diào)配。5、 降水期間應(yīng)對抽水設(shè)備和運行狀況進(jìn)行維護(hù)檢查，每天檢查不應(yīng)少于3 次， 并應(yīng)觀測記錄水泵出水等情況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，使抽水設(shè)備始終處在正常運行狀態(tài)。同時應(yīng)有一定量的備用設(shè)備，對出問題的設(shè)備能及時更換。6、 抽水設(shè)備應(yīng)進(jìn)行定期保養(yǎng)，降水期間不得隨意停抽。當(dāng)發(fā)生停電時應(yīng)及時更新電源保持 正常降水。7、 降水施工前，應(yīng)對因降水造成的地面沉降進(jìn)行估算分析，如分析出沉降過大時，應(yīng)采取必要措施。