第1个回答 推荐于2016-12-01
深井降水设计及施工
一、管井降水概念
管井（深井）降水，是在深基坑的周围埋置深于基底的井管，通过设置在井管内的潜水泵将地下水抽出，使地下水水位低于基底。管井由滤水井管、吸水管和抽水机械等组成。具有井距大，易于布置，排水量大，降水深（>15m），降水设备和操作工艺简单等特点。适用于渗透系数大（20-250m3/d），土质为砂类土，地下水丰富，降水深，面积大、时间长的降水工程应用。
二、管井设计
1、计算思路
第一步将基坑进行等效化为一口大井，第二步确定基坑总的涌水量，第三步确定单井出水量，第四步确定井的数量。
2、参数的确定与计算
参数的确定是计算过程中最为复杂的地方，一旦参数设置错误，将导致所有的后续工作将无效。因此确定参数前务必将各方面的资料了解清楚。
1）、设计水位降深
水位降深在满足施工要求的时候，应尽量选择较小水位的降深，一般降到操作面下0.5m即可（有特殊要求的除外），这样可最大程度上避免降水对地层的影响。
2）、井深及井径的选择
要想使水位降低至操作面下，可以有两种途径，一种是加大井的直径和井的深度；另一种通过增加井数，即减少井距。
井深主要是根据水位降深、所需要的单井出水能力、水泵的进水口的位置、含水层的厚度、及泥浆淤积深度等因素进行选择。
井径的选择要综合考虑以下几种因素：A、单井要求的出水量；B、水泵的直径；C、当地施工机械，及井管的规格，如选用市场常用的规格，价格可能会便宜对控制成本有益。
根据xx多年的施工经验，选择常规施工材料对施工成本及施工时间有很大的好处，这样井径最好在300～500mm，这种材料市场能随时购买；水泵重量不宜超过60kg，这种水泵市场较多，且对施工人员维修有很大好处。水泵过重，水泵坏时（特别是晚上）不能由一人将水泵进行更换，这样易耽误时间造成水压反涌，从而影响施工。
3）、渗透系数的选择
渗透系数是降水计算中重要的参数，此参数可以从地质报告中选取，但地质报告中渗透系数根据土质分层而不同，确定渗透系数时要充分考虑这方面的因素，最好在大面积布井前，重新验证，或者搜集附近的实际数据作为参考。
4）、含水层的厚度的取值
含水层的厚度也是一个重要的参数，但地质报告中一般不给出，如果没有地区经验，只能通过综合考虑以往施工经验和降水井的深度及地层的规律来确定。
5）、管井降水计算
管井计算要考虑各种环境及地质情况的因素，以便确定计算时采用的计算模型。首先根据地质报告确定地下水是潜水（无压）还是承压水，但在施工中常会遇到微承压潜水之类问题。这样在计算中按潜水模型计算时适当加大影响系数。其次要考虑雨季水位上升的情况。
管井单井计算较为简单，计算结果一般与实际较为吻合。但群井计算结果就千差万别（群井中单井的出水量）。由于降水时，一般要采用一个以上的井，降水井同时抽水时，互相形成干扰，无法以单井的计算来判断水位的降深，实际上这些井形成了干扰群井。群井总的涌水量计算公式，一般采用近似拟合得出，总涌量各个规范或者计算手册上所列公式的计算结果一般相差无几，且物理意义明确，很容易理解，具体施工时可以参看《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）、《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ／T111－98）或者《建筑施工计算手册》。降水施工中最重要的一环是确定单井的出水量。
（1）群井总涌水量
A、Q=1.366×K(2H－S)S/(logR0－logr) 均质含水层潜水完整井计算公式
B、Q=2.73×K(MS)S/(logR0－logr) 均质含水层承压水完整井计算公式
式中：R0=R+r R——降水影响半径； r——基坑的等效半径； K——渗透系数； H——含水层的厚度； M——承压含水层的厚度； Q——基坑总的涌水量； S——设计水位降深；
（2）、降水影响半径
对潜水含水层：
承压含水层：
（3）、等效半径计算
圆形基坑等效半径：r=圆半径；
矩形基坑基坑等效半径时：r=0.29（a+b） 式中：a、b——分别为基坑的长、短边边长；
不规则块状基坑等效半径：r2=A/π 式中： A——基坑的面积。
（4）、单井出水量
前面已经说明，总涌量各个公式计算结果基本相同，且在实际施工中吻合较好，但单井出水量就难以确定。下面以一个实例来看一下单井出水量的确定。
某一工程如下图所示，基底深h=6m，地下水位H=14m，需降深6m，井深15m（有效深度）渗透系数70m/d，含水层厚度为14m，管井直径400mm.
①按《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ／T111－98）公式进行计算。
q= 24 l` d / a`=24×14×400/50=2688m3/d
式中：q——单井出水量（m3/d）；d——管井管径（mm）；l`——淹没部分的滤水管长度（m）；a`——与渗透系数有关的经验系数（取a`=50）
②按《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）中给出公式进行计算：
=120×3.14×0.2×14×4.12=4361m3/d
式中：q——单井出水量（m3/d）；rs——管井半径（m）；l`——淹没部分的滤水管长度（m）；K——含水层渗透系数（m/d）；
③按水泵抽水功率出水量计算
=65×3.14×0.08×14×4.12=942m3/d
式中：q——单井出水量（m3/d）；d——水泵抽水管管径（m）假定管径为0.08m；l`——淹没部分的滤水管长度（m）；K——含水层渗透系数（m/d）；
④还有按完整井单井出水量计算（无干扰）
Q=1.366×K(2H－S)S/(logR0－logr)=4965 m3/d
从以上计算结果可以看出，四项结果相差太多。这是什么原因呢？根据几个工程的分析，主要是单井出水计算误差太大。实际测得平均单井出水量约为800m3（与第三项差不多，但第三项抽水管管径是假定）。第二对干扰井的概念理解不清，当为群井时每个井的出水量就会大为减少，也许在施工时你会说个别井出水量很大，但这只能代表一点，不能以此作为计算井数的单井的出水量。实际的单井出水量只能用所有井的平均值来代表。但在施工前无法知道平均值的情况怎么计算，方法有两个：第一单井出水量以水泵功率计算；第二统计以往工程的数值对计算结果进行修正。
（5）、管井数量确定
用总的涌水量除以单井出水量，再加以一定的富余系数即可确定，且此富余系数一般不小于1.1.
（6）、布井原则
深井一般沿基坑周围离边坡上缘2米左右环形布置，施工允许的情况也可在基坑中布置一部分井（这样降水效果更好），井点应深入透水层6-9米，通常应比所需降水的深度深6-8米，井距一般为8-15米，井距太大时降水效果不好，如果计算出的数据使井间距大于15米，一般要进行修正。这其中还要考虑常规水泵的功率问题及水泵坏时维修问题。。
三、管井井点施工工艺
降水井采用旋挖机成孔的方法，其施工质量和验收标准同护坡桩成孔工艺。
1、降水井定位：定位放线由专人负责，根据降水井平面图测设各个降水井及观测井位置。
2、钻孔：同护坡桩工艺要求。
3、下管：下管采用悬吊式托盘下管法，管筒在砂层段必须用纱网包封严密，以防涌砂。在下滤水管先下长1.0m沉淀管（砼实壁管），然后再下砼滤水管，上下管之间用竹皮（细竹子）铁丝绑扎连接。下管时，必须把管中心对准钻孔中心，严禁管壁与孔壁靠在一起。下泵宜用麻（或棕）绳吊装在井内，下到设计深度，并在井口绑牢。
4、填滤料：下管结束后，应立即在管壁与孔壁之间进行填滤料，围填时应慢慢用铁铣从四周填入，并用钢筋捣实，防止中间出现漏空现象。
5、洗井：采用排污泵或清水泵洗井，洗井标准以井内抽出的水清沏为准，并洗井时间不得小于4小时。
6、基坑周边铺设主干集水管（Φ＝133mm），将各井抽出的水汇入排至指定地点。主干集水管的坡度（坡向指定地点）为5‰左右，管道连结牢固、严密，防止漏水，以免影响边坡稳定性。
在各井点应设置单独用开关箱，做到一机一闸一保护，以期达到安全用电和停泵与开泵的用电的要求，并在主干集水管与降水井硬塑管连接处设置球型阀或将硬塑管上弯止点高于主干集水管50cm。，以防某井需要停泵时，主干集水管内的水倒流到该井内。
7、电源：为确保降水井作业的连续性，还需准备一台60KW的发电机，以备停电时使用。
四、降水对周围环境的影响及其防范措施
在降水过程中，由于会随水流带出部分细微土粒，再加上降水后土体的含水量降低，使土壤产生固结，因而会引起周围地面的沉降，在建筑物密集地区进行降水施工，如因长时间降水引起过大的地面沉降，会带来较严重的后果。
为防止或减少降水对周围环境的影响，避免产生过大的地面沉降，可采取下列一些技术措施：
（1）采用回灌技术：降水对周围环境的影响，是由于土壤内地下水流失造成的。回灌技术即在降水井点和要保护的建（构）筑物之间打设一排井点，在降水井点抽水的同时，通过回灌井点向土层内灌入一定数量的水（即降水井点抽出的水），形成一道隔水帷幕，从而阻止或减少回灌井点外侧被保护的建（构）筑物地下的地下水流失，使地下水位基本保持不变，这样就不会因降水使地基自重应力增加而引起地面沉降。
（2）采用砂沟、砂井回灌：在降水井点与被保护建（构）筑物之间设置砂井作为回灌井，沿砂井布置一道砂沟，将降水井点抽出的水，适时、适量排入砂沟、再经砂井回灌到地下，实践证明亦能收到良好效果。
（3）使降水速度减缓：在砂质粉土中降水影响范围可达80m以上，降水曲线较平缓，为此可将井点管加长，减缓降水速度，防止产生过大的沉降。亦可在井点系统降水过程中，调小离心泵阀，减缓抽水速度。还可在邻近被保护建（构）筑物一侧，将井点管间距加大，需要时甚至暂停抽水。
为防止抽水过程中将细微土粒带出，可根据土的粒径选择滤网。另外确保井点管周围砂滤层的厚度和施工质量，亦能有效防止降水引起的地面沉降。
五、降水施工时应考虑的因素
1、布井时，周边多布，中间少布；在地下补给的方向多布，另一方向少布。
2、布井时应根据地质报告把使井的滤水器部分能处在较厚的砂卵层中，避免使之处于泥砂的透镜体中，从影响井的出水能力。
3、钻探施工达到设计深度后，根据洗井搁置的时间的长短，宜多钻进2——3m，避免因洗井不及时泥浆沉淀过厚，增加洗井的难度。洗井不应搁置时间过长或完成钻探后集中洗井。
4、水泵选择时应与井的出水能力相匹配，水泵小时达不到降深要求；水泵大时，抽水不能连续，一方面增加维护难度，另一方面对地层影响较大。一般可以准备大中小几种水泵，在现场实际调配。
5、降水期间应对抽水设备和运行状况进行维护检查，每天检查不应少于3次，并应观测记录水泵出水等情况，发现问题及时处理，使抽水设备始终处在正常运行状态。同时应有一定量的备用设备，对出问题的设备能及时更换。
6、抽水设备应进行定期保养，降水期间不得随意停抽。当发生停电时应及时更新电源保持正常降水。
7、降水施工前，应对因降水造成的地面沉降进行估算分析，如分析出沉降过大时，应采取必要措施。
8、降水时应对周围建筑物的观测。首先在降水影响范围外建立水准点，降水前对建筑物进行观测，并进行记录。降水开始阶段每天观测两次，进入稳定期后，每天可以只观测一次。
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