洪泥河倒虹吸基坑降水计算及分析

张磊

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津　300250）

洪泥河倒虹吸基坑降水计算及分析

张磊

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津300250）

摘 要：由于工期紧张，洪泥河倒虹吸围堰内河水排完后即开始进行基坑开挖。由于地下水位较高，基坑开挖过程中出现塌坡和流砂现象。为保证干场施工和控制塌坡与流砂现象的发生，通过对基坑降水的计算及分析，结合工程实际，提出了井点降水法降低地下水位。

关键词：基坑开挖；降水的计算与分析；井点降水法

1　工程概况

为保证双白引河连通以及双白引河与洪泥河的水系沟通，设计新建双白引河穿洪泥河倒虹吸及连通闸工程。倒虹吸与洪泥河呈54.5°角斜交布置。倒虹吸采用2孔2.2 m×2.2 m钢筋混凝土箱涵，管身段长81 m，其中底部水平管段长33 m、进出口斜管段各长24 m。进出口底高程为-2.0 m，水平段箱涵底高程为-6.4 m。双白引河与洪泥河互通涵闸与倒虹吸合并布置，采用2.2 m×2.2 m钢筋混凝土箱涵，闸底板顶高程-2.0 m。由于工期紧张，围堰稳定后，即开始洪泥河倒虹吸的基坑开挖工作，但由于地下水位较高，开挖初期洪泥河基坑边坡均出现了不同程度的塌坡和流砂现象。

为保证干场施工，并有效控制塌坡和流砂现象的发生，拟采用井点降水法降低地下水位。

2　降水计算基本数据

根据施工单位给出的资料，两个围堰之间的距离140 m，视为基坑长度L；两岸河堤之间的距离48 m，视为基坑宽度b。

洪泥河段主要含水层为粉土（砂壤土），根据勘察报告，渗透系数建议值K=2.6×10-4cm/s≈0.25 m/d。

按照勘察期间地下水位，确定以下技术指标［1］:左岸钻孔水位0.72 m，右岸钻孔水位0.16 m，但因为河床有明水，水位高程约1.5 m，水位值取高值0.72 m。

因渠底高程-6.9 m，应将降水后水位控制在-7.9 m以下（建基面以下1.0 m），则地下水降深值Sd=0.72+7.9=8.62（m）。

含水层厚度H取地下水位至粉土层底部距离，左侧钻孔H1=0.72+10.48=11.2（m），右侧钻孔H2= 0.16+14.94=15.1（m），取平均值H=（H1+H2）/2=13.2 （m）。

潜水含水层降水影响半径R=2SdKH=2×10×0.25×13.2=36.33（m）（Sd小于10 m按10 m计算）。

基坑等效半径r0=A π，当基坑L=140 m、b= 48 m时，r0=46.26 m。

3　基坑涌水量计算

按潜水完整井计算公式进行计算［2］:

式中:Q为基坑涌水量（m3/d）；K为渗透系数（m/d）；H为潜水含水层厚度（m）；Sd为降深（m）；r0为基坑等效半径（m）；R为降水影响半径（m）。

当K=0.25m/d、H=13.2m、Sd=8.62m、R=36.33m、r0=46.26 m时，Q=207.57 m3/d。

由于本工程基坑开挖不规则，基坑长度取两围堰距离偏大，当基坑数据取值不同时计算结果有所差异。粉土渗透系数k取值为2.6×10-4cm/s≈0.25 m/d、5.2×10-4cm/s≈0.45 m/d、7×10-4cm/s≈0.60 m/d时，各种不同工况计算结果见表1。

粉土层黏粒含量5%左右，干密度偏小，孔隙比较大，且粉土层埋藏较浅，根据经验综合分析认为K值取5.2×10-4～7×10-4cm/s较为适宜。

4　管井的单井出水量及井点数计算

4.1单井出水量

目前，施工单位降水井径40 cm，过滤器进水部分长度采用粉土层厚度。洪泥河左岸钻孔粉土层厚度为7.9 m，右侧厚度为5.9 m，平均厚度约7 m。其渗透系数K为5.2×10-4cm/s≈0.45 m/d。

假定抽水管的管径5cm，单井出水量计算公式为:式中:q为单井出水能力（m3/d）；rs为过滤器半径（m）；l为过滤器进水部分长度（m）；K为渗透系数（m/d）。

经计算，得出q=50.21 m3/d。

4.2井点数量

井点数量计算公式为:式中:Q为基坑涌水量（m3/d）；其他符号意义同前。

根据表1中不同工况计算的单井出水量及井点数量，见表2。

表2　单井出水能力及降水井数量计算结果

根据表2计算结果，建议降水井数量取8个左右。为保证干场施工，考虑到现状地下水主要来自洪泥河渗流，建议将降水井均匀布置在管身基坑两侧。

依据工程地质剖面图粉土层底部的相对隔水层黏性土层顶分布高程，降水井深度建议取17～18 m。

依据类似地区、相似基坑工程实践经验，预计抽水时间为1周左右。

参考文献

［1］河北省水利水电勘测设计研究院.津南区双白引河辛庄镇项目区实施方案设计工程地质勘察报告［R］.天津:河北省水利水电勘测设计研究院，2014.

［2］JGJ120-2012，建筑基坑支护技术规程［S］.

表1　基坑长度及渗透系数取值不同时基坑涌水量计算结果

中图分类号：TV551.4+12

文献标识码：B

文章编号：1004-7328（2016）02-0064-02

DOI:10.3969/j.issn.1004-7328.2016.02.021

收稿日期：2015—12—14

作者简介：张磊（1981—），男，工程师，主要从事工程地质与水文地质勘查工作。