王 浩，劉 琳

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

1 問(wèn)題的提出

水利工程建筑物的施工需要在干地環(huán)境下進(jìn)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(jié)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(duì)其進(jìn)行仔細(xì)分析、研究、計(jì)算，確定基坑涌水量、管徑、水泵功率及臺(tái)數(shù)等，為主體工程施工提供第一手資料。地下水的主要類(lèi)型為潛水和承壓水。在建筑物施工開(kāi)挖時(shí)，由于承壓水水壓較大，降水困難且施工時(shí)容易形成基坑突涌、坑底隆起變形與圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形的增大，影響到基坑的穩(wěn)定，危害較大。地下水尤其是承壓水防治成功與否直接關(guān)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(jì)算實(shí)例。

2 計(jì)算原理及過(guò)程

根據(jù)抽水井的形式和降低地下水以后地下水的形式，降水計(jì)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(jīng)降深后仍然處于承壓狀態(tài)。

2.1.2 承壓完整井計(jì)算簡(jiǎn)圖與公式

圖1 承壓完整井排水計(jì)算簡(jiǎn)圖

承壓完整井的計(jì)算公式為:

式中:Q 為基坑總涌水量，m3/d;K 為土的滲透系數(shù)，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(jì)算:

式中:Sw 為抽水井降水深度，m;K 為土的滲透系數(shù)，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(duì)不透水層。

2.2.2 承壓非完整井計(jì)算簡(jiǎn)圖與公式

圖2 承壓非完整井排水計(jì)算簡(jiǎn)圖

承壓非完整井的計(jì)算公式為:

式中:M0為有效影響區(qū)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(jīng)人工降水之后地下水由承壓水變?yōu)闈撍那闆r。

2.3.2 承壓潛水井計(jì)算簡(jiǎn)圖與公式

圖3 承壓潛水井計(jì)算簡(jiǎn)圖

承壓非完整井的計(jì)算公式為:

2.4 單井涌水量計(jì)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(zhǎng)度。

2.5 水泵功率N 的計(jì)算

式中:K 為安全系數(shù);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(dòng)力機(jī)械效率(0.75 ～0.85)。

3 計(jì)算舉例

某泵站基礎(chǔ)座于低液限黏土中，其下為級(jí)配不良粗砂，施工基坑開(kāi)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(chǎn)生基坑突涌。含水層巖性為級(jí)配不良粗砂，屬?gòu)?qiáng)透水。地質(zhì)報(bào)告中滲透系數(shù)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(jù)施工條件，建筑物基坑開(kāi)挖后剩余黏土層較薄，為防止發(fā)生基坑突涌，需要人工降低地下水，且地下水經(jīng)降深后仍然處于承壓狀態(tài)，因此適用于公式1。按井半徑0.2m 計(jì)算基坑涌水量。

3.1 抽水影響半徑R 計(jì)算

3.2 基坑總涌水量計(jì)算

3.3 單井涌水量計(jì)算

單井每小時(shí)出水量為809/24 =33.7m3/h。

需要井?dāng)?shù)=基坑總涌水量/單井涌水量=3105/809≈4

3.4 水泵功率計(jì)算

造價(jià)專(zhuān)業(yè)可根據(jù)水泵功率、降水時(shí)長(zhǎng)、打井費(fèi)用，計(jì)算降排水總費(fèi)用。

4 結(jié) 論

本論文研究了承壓水降水的3 種情況，通過(guò)實(shí)例分析承壓水降水的計(jì)算過(guò)程，對(duì)同類(lèi)項(xiàng)目的計(jì)算起到一定的指導(dǎo)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(diǎn)降水設(shè)計(jì)與施工［M］. 上海:上海科學(xué)普及出版社，2004(01).