无砂管井在潜水非完整井降水模型下的降水计算方法.docx

无砂管井在潜水非完整井降水模型下的降水计算方法摘要：聊城有“水城”的称号，地下水较丰富。当地棚户区改造工程的降水大多依据经验来确定降水方案，且无砂管井降水方法广泛应用，本文通过一个实际工程案例，利用降水相关规范中的公式，结合工程地质情况及无砂管井的降水方法，专门针对潜水非完整井提出降水计算的模型及方法，并分析得出一些结论和建议，为类似工程的降水设计提供一些参考。关键词：平均渗透系数；潜水非完整井；模型；水力坡度1工程概况葛洲坝集团三峡建设工程有限公司承接的聊城棚户区改造项目包含15个安置区，总建面积130万平米，15个片区集中在东昌府区。各安置区的工程地质情况有一定的相似：1）地层结构表层一般为杂填土或耕土，平均厚度1.5米左右，深层岩性为粉土、粉质粘土、粉砂依次无规律的上下分布，每层厚度平均在2-5米，勘查时取土孔一般钻探40米，大部分未穿透层为粉质粘土，其深度平均在±0.000以下30米附近。2）地下水地下水位埋深在3-6m范围内，水位变化幅度为1m左右，所有安置区均未见承压水。实际降水方法均采用当地常用的无砂管做降水井，井深20-25m，基坑中部间距30m左右设置疏干井，基坑周边一圈间距10-20m左右设截水井，均根据经验进行设计，暂无有力的计算依据进行论证，实际施工过程中整体降水效果还行，但也出现过挖开后基坑潮湿或渗水的现象。2降水计算及分析2.1案例的基本信息（以南铁安置区农贸市场降水设计为例进行计算）农贸市场建筑面积6720m2，地上4层，地下1层，基底面积1332m2，建筑长44.7m，宽29.4m，基底标高-4.55m，电梯坑及集水坑基底标高为-6.1m，为满足挖土施工，地下水位需至少降至-6.7m，开挖采用放坡开挖，降水采用无砂砼管井，基坑中部设置一口疏干井，基坑边一圈间距10m设置一口井。图1地质勘查孔布置图根据地质剖面信息显示，最下层土为渗透性较好的粉砂层（孔1/17地下9.3米；孔2/16/18地下9米；孔3地下9.8米；孔31地下8.5米；孔32/33地下8.3米）。勘察报告中其他探孔勘探出粉砂层埋深达40米左右，其下为粉质黏土，可作为隔水层，中间土层为渗透性较差的粉质黏土及粉土。地下水位在相对于正负零-4.3m的位置。2.2降水计算1）平均渗透系数式中：l-过滤器有效长度m，一般按2m计算；r-管井半径（m）；k-渗透系数（m/s）。计算得出q=23m3/d。②降水井数量按n=α*Q/q式中：α-调整系数，一般取1.1计算得出n=21.7，按22口井取值。③降水井间距及平面布置根据降水井影响半径（14.24m），降水井间距不宜超过15m，建筑长44.7m，宽29.4m，考虑放坡开挖，基坑外边长约50m，宽约35m。因此，考虑在基坑内布置5-6口疏干井，成梅花状布置，剩余的井全部布置在基坑周边，均匀分布，这种不知能够满足间距小于15m的要求。2.3实际降水施工效果分析实际降水施工，在基坑内部布置了一口疏干井，基坑周边每隔10m设置一口井，基坑在开挖过程中，遇到基坑中部及周边渗水的情况，给施工造成一定影响，后来采用明沟集排的方法进行了补救处理。其原因主要有三点：（1）基坑内部疏干井数量较少，疏干井与周边降水井距离超过降水影响半径，造成基坑内部局部降水范围影响不到。降水影响半径较小，主要是受粉质黏土渗透系数较小的影响。（2）本工程地质情况特殊，其渗透性不佳，降水井深度达25m，水位下降的过程在黏土层进展缓慢，造成地质中间层滞水。（3）经过计算，降水井需要22口，但实际施工，基坑周边间隔10m设置一口井，加上中间的疏干井，一共只有16口井，降水井数量不满足要求。总体上，降水的设计没有完全通过正确的理论来计算，仅凭经验确定降水方案是不符合工程实际需求的，根据本例的施工实际情况，如果按照本文计算的结论，增加一定量的降水井，在布置井位时控制好降水井间距，实际施工时基坑的降水效果会更好一些。3结论1）工程地质的土层一般情况下不会是匀质状态，降水计算时可考虑采用平均渗透系数来计算，在潜水非完整井的计算模型下，最下层土如果是粉砂一类未穿透的渗透性较好的土层，在计算时不建议将其渗透系数并入，这样算平均渗透系数会较大，最后得出的结果会与实际情况有较大的出入。2）降水井的布置间距不宜超过降水井的影响半径，因为根据计算模型来看，降水后的水位是相邻两井影响半径内水力坡度线的交点，其离降水井的间距明显小于降水半径，且可以结合降水模型中的降水影响半径、水位降深、水位，按照简化的固定水力坡度（按影响半径水平方向长度直线连接井内水位与正常水位）来进行计算降水井合理的间距，以确保降水设计的经济合理性。3）工程地质的土层中如果中间层夹杂着较厚的粉质黏土层，会影响降水效果，因其渗透性不佳，形成一定的隔水效果，但只是影响降水的时间。当黏土层下部