降水方案设计，快速学习园林工程施工技术

2023-08-22 理论教育版权反馈

【摘要】：在确定井点降水方案前应取得的资料有：①地下水的类型、含水层的厚度及顶底板高程；②地下水位标高及其动态规律以及各层水之间的水力联系；③各含水层的渗透系数；④含水层的补给条件，基坑与附近水源的距离及水力联系；⑤基坑的边界，开挖深度，所采用的支护方式及与邻近建筑物地基基础、地下管线关系；⑥基坑工程的维持时间及在此期间当地的气象资料。实践技能知识点1.井点降水系统的设计轻型、喷射、管井、井点系统设计。

施工必备知识点

井点降水系统的计算理论是由法国水利学家裘布依首先提出来的。该理论的基本假定为：地下水流向水井处于稳定流动状态；地下水呈层流运动，运动规律遵循达西定律；地下水为缓变流，可将空间流简化为平面流；假定静水位是水平的，降落漏斗的供水边界是圆柱形的；含水层为均质等厚，分布是无限的，隔水层顶、底板是水平的；水井为完整井。

在确定井点降水方案前应取得的资料有：

①地下水的类型、含水层的厚度及顶底板高程；

②地下水位标高及其动态规律以及各层水之间的水力联系；

③各含水层的渗透系数；

④含水层的补给条件，基坑与附近水源的距离及水力联系；

⑤基坑的边界，开挖深度，所采用的支护方式及与邻近建筑物地基基础、地下管线关系；

⑥基坑工程的维持时间及在此期间当地的气象资料。

实践技能知识点

1.井点降水系统的设计

轻型、喷射、管井、井点系统设计。设计内容包括基坑涌水量、井点布置、井点管路系统的设计，滤层的设计及抽水设备的选择。具体设计步骤如下：

1）基坑涌水量计算，包括确定渗透系数、影响半径的确定和基坑涌水量计算。

半径的确定采用大井法估算时，要将矩形基坑（长宽比不大于10）换算成半径为r₀的圆形大井，r₀值可由式（5-15）计算：

式中 r₀———基坑引用半径；

a、b———矩形基坑的长短边长；

η———系数，可由表5-11确定。

表5-11 η值表

对于不规则基坑，其引用半径可按表5-12计算。

表5-12 基坑引用半径（r₀）计算公式

注：A为基坑面积；l为基坑周长。

对不规则多边形，r₀值可由式（5-16）计算

式中 r₁，r₂，…，r_n———多边形顶点到多边形中心点的距离；

n———井点数。

对于基坑涌水量计算，流入基坑内的涌水量包括从四周坑壁和坑底流入的水量，可用式（5-17）计算

式中 k———土的渗透系数；

s———抽水时坑内水位下降值；如图5-26所示；

h———抽水前坑底以上的水位高度；

r₀———引用半径；

h₀———从坑底到下卧不透水层的距离；

R———抽水影响半径，可按公式计算，或按表5-13选用；

H———潜水水位高（图5-26）。

图5-26 基坑涌水量计算图

表5-13 应用半径R的经验值

2）井点布置。

①井点管的埋置深度（图5-27），可用式（5-18）计算。

L=H+h+Δh+i·r₁+l （5-18）

式中 L———井点管总长（m）；

h———井管露出地面高度；

Δh———降水后地下水位至基坑底面的安全距离；

i———降水漏斗曲线水力梯度；

h₂———井管至基坑轴线的水平距离。

②确定井点管数量与间距。

A.单根井点出水量：单根井点出水量可在同井径条件下使用抽水试验的单井涌水量，当无抽水试验条件时，可按式（5-19）计算：

a）对轻型井点和喷射井点

图5-27 井点埋置深度计算图

q=α·i·k·D_w·H （5-19）

式中 q———单根井点出水量；

α———经验系数；

i———水力梯度；

D_w———水井直径；

H———含水层厚度；

k———土的渗透系数。

b）对管井点，可按式（5-20）、式（5-21）计算。

式中 l———过滤器工作长度；

d———过滤器外径；

α′———与含水层渗透系数有关的经验系数，见表5-14；

φ———管井进水段单井单位长度出水量。

表5-14 经验系数α′值

B.计算井点数量（n）与井点间距（a），可分别按式（5-22）、式（5-23）计算。

式中 n———井点数量；

Q———基坑涌水量；

q———单井抽水量；

a———井点间距；

l———基坑四周井点布置的总长度。

C.复核井点数：由上一步计算的井点数和井点间距，必须满足基坑降水条件下，群井抽水各井点涌水量验算要求，并对井点数进行复核。

在井点系统中选择受干扰抽水影响最大的井点按式（5-24）、式（5-25）验算：

对潜水完整井

对承压完整井

式中 y₀———井点管进水部分长度即过滤器工作部分长度；

y———基坑中心降水要求下的含水层厚度；

r_w———水井半径；

y′———基坑中心水位下降值；

M———承压含水层厚度；其余符号同前。

D.计算基坑内抽水影响最小处的水位降深，检查是否满足设计要求。可选择基坑中心点或两端部受井点系统抽水影响最小处按式（5-26）、式（5-27）进行验算：

对潜水含水层

对承压含水层

式中 h———井点抽水影响范围内某点的水头值，即h=H-S；x₁，x₂…x_n从某点到各井点中心的距离；

S———井点抽水影响范围内某点的水位下降值。

施工小经验

若水位降深小于设计的降深值，则须重新调整井点数与井点间距，再进行验算，直至符合要求为止。

3）井点管路系统的设计。井点降水系统的管路系统包括井点管、滤水管、支管及集水总管。其中，滤水管的设计最关键。滤水管的设计内容包括：滤水管空隙率、滤水管长度、过滤网的选择等（图5-28）。

图5-28 滤水管的设计内容

图5-29 滤水管构造网

a）圆孔滤水管 b）条缝式滤水管 c）筋条滤水管

2.抽水设备的选择

水泵的选择取决于地下水位降深和排水量的大小。一般要求水泵的出水量和扬程大于设计值20%～30%。

常用的抽水设备由离心泵、深井泵和潜水泵。当水位较浅时可用离心泵，离心泵吸程一般为6～7m，排水量可根据钻孔涌水量加以选择。其优点是体积小，质量轻，出水量均匀且易调节，能抽出带砂粒的水。缺点是降深小，启动前需充水。离心泵主要型号及技术性能见表5-15。

表5-15 B型离心泵主要性能表

当水位较深时，可采用深井泵或潜水泵。当前国内生产的深井泵仍以立式叶轮离心泵为主，扬程为70～80m，较大的可达150m。深井泵有三部分组成，如图5-30所示。动力机一般采用立式电动机或带传动，装在地表井口上部，中间部分是扬水管和长轴传动装置，最下部是泵体和吸水部分。

深井泵主要有J型和JD型两种。J型深井泵是法兰盘连接，可用在直径较大的水井中。JD型为接箍连接，可用在直径小的水井中。深井泵主要型号及技术性能见表5-16和表5-17。

潜水泵是将电动机和泵体一起放在水下进行抽水，与深井泵相比，其优点是省掉了长轴，能更有效地发挥效率。QJ型潜水泵性能见表5-18，QY型潜水泵性能见表5-19。

图5-30 深井泵示意图

Ⅰ—吸水管部分 Ⅱ—泵体部分 Ⅲ—扬水管部分 Ⅳ—泵座部分 1—电动机 2—泵座 3—出水口法兰 4—电动机轴 5—扬水管 6—扬水管接头 7—泵体外壳 8—吸水管 9—滤网

表5-16 J型深井泵技术性能

表5-17 JD型深井泵主要技术性能

（续）

表5-18 QJ型潜水泵主要技术性能

表5-19 QY型潜水泵主要性能

渗水井点的设计。

①渗水井点设计水位埋深可按式（5-28）计算。

H=S+H₂+i·L （5-28）

式中 H———渗水井点设计水位埋深；

S———要求水位降深值；

H₂———上层滞水水位埋深。

②预计排水量Q的计算公式为式（5-29）。

式中 k———上部含水层渗透系数；

H₁———上部含水层平均厚度；

S———要求水位降深值；

R———影响半径；

r₀———基坑引用半径。

③当下部透水层为承压水时，自渗后混合水位高度h′（图5-31）可用式（5-30）计算。

式中 Q———预计排水量；

H₀———自下部承压含水层底板算起的水头高度；

M———下部自渗目的层承压含水层厚度；

k———下部自渗目的层的渗透系数。

④若自渗目的层为浅水层时，混合水位h′（图5-32）可用式（5-31）计算。

式中 H₁———下部自渗目的层潜水层厚度。

图5-31 渗水井点结构图

1—上层滞水水位 2—下部承压含水层水位

图5-32 渗水井点图

1—上层滞水水位 2—下部浅水层水位

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