武 威,王曉巖
( 黑龍江省水利工程建設局,哈爾濱150081)
在水利工程中,基礎開挖是非常關鍵的施工過程,它對工程的質量、工程工期有直接影響,基礎開挖處理中最重要的是對地下水的控制和處理,如果控制不好,基坑在地下水滲透作用下,很容易產生邊坡脫滑或坑底隆起等事故,給開挖工作帶來困難,造成工期拖后,增加經濟損失等不良后果,采用管井降水完全可以避免上述缺點,使基坑開挖保持在干地條件進行,我公司在望奎縣衛(wèi)星灌區(qū)進水閘施工中成功地應用了該方法,現將該方法的應用介紹如下:
根據設計圖紙及地質、水文等資料,確定地下水位線,滲透系數,需要降低的地下水位深度。
總滲流量計算見圖1。計算公式為:
式中:Q 為基坑總滲流量,m3/d; H 為穩(wěn)定水位至設基坑的深度,m,當基底以下為深厚透水層時,H 可增加3 ~4 m;D 為基坑距河邊的距離;ro為引用基坑半徑,矩形基坑查表1.16,不規(guī)則基坑時;為基坑面積
本工程H=6.5 +4 =10.5 m,K =m/S,D =35 m,基坑長L=18 m,寬B=10 m,根據B/L 查表u=1.16,則ro=1.16 ×= 8.12 m,則 總 滲 流 量 Q = 320.56 m3/d ≈0.0037 m3/s。
圖1 基坑滲流示意圖
單井集水量計算公式為:
式中:k 為滲透系數,m/s; r 為管井井點半徑,m; L 為濾管長度,m。
本工程采用直徑為40 cm預制混凝土井管,外填砂礫料,故r=25 cm混凝土管采用無砂透水管2 節(jié),則L =2 ×0.8 =1.6 m,K=2m/d=0.000023 m/d,則qmax=2 ×3.14 ×0.25 ×
考慮到安全系數及基坑形狀的對稱性,選取6 眼井。平面布置見圖2。
圖2 基坑井點布置圖
根據公式:
式中:S 為降水深度,為3.5 m; H 為透水層厚度11 m; 假想半徑Xo=R0=8.12 m;Ro 為引用半徑。
井點間距d 可根據排水系統(tǒng)周線長度L 決定d=L/nd≈9 m。
計算公式為:
布置計算的Q 與前式計算的總涌水量相符合,所以總涌水量,管井井點數和布置距離可以滿足工程降水要求。
根據單井涌水量q 及水泵抽水量工作水頭等條件,選擇滿足需要抽水量的水泵,本工程選用50 mm離心潛水泵8 臺,其中有兩臺備用。
1) 管井降水適用于滲流量較大的基礎,對滲流量較小工程可采用輕型井點和集水井降水等其它方法。
2) 基坑開挖前設置水位觀測點,觀察水位下降深度,當達到設計基底高程時再進行開挖。
3) 滲透系數最好通過現場試驗確定,設計值和資料上的數值只做參考用。
4) 設置井點位置,以不防礙機械開挖、運輸為前提。
5) 為使井的側面進水量不至過份減少,井的間距不宜過小,若過大,則地下水位降低時間太長。
6) 在基坑四角和靠近地下水流方向一側,井距應適當縮短。
7) 抽水設備要考慮有備用。
在望奎縣衛(wèi)星灌區(qū)進水閘施工中,應用管井( 群井) 降水法,使用水位控制在基坑底下0.6 m處,使工程在干地條件下施工,保證了施工工期和工程質量,實踐證明,該方法對水利工程基礎施工具有重要的指導作用。
[1]張世儒,夏維城. 水閘[M]. 北京:水利電力出版社,1988.
[2]《建筑施工手冊》編寫組. 建筑施工手冊[S]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社,1993.
[3]唐業(yè)清. 簡明地基基礎設計施工手冊[S]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社,2003.
[4]鄭喜才,閆利青,于德斌,等. 輕型井點降水系統(tǒng)使用中存在問題及改進方法[J]. 黑龍江水利科技,2003,31(01) :38-40.