无砂管井在潜水非完整井降水模型下的降水计算方法论文_陆洋,范小青,贺阳

中国葛洲坝集团三峡建设工程有限公司 湖北宜昌 443000

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。当黏土层下部为透水性较好的粉砂层时，黏土层的水还是会慢慢向下渗透过去，在确定降水井深度时，可以考虑井深入粉砂层一定深度，加深降水井，使水力坡度线的交点降至黏土层以下，以加快降水，但也不能过度加深。如果工程工期较紧，可以考虑增加导渗井，加快引导隔水层上部的水进入下部强透水层，而并非增加降水井数量及深度。

参考文献：

[1]林志斌、李元海.定流量下潜水非完整井稳定流计算方法.南京：岩土工程学报.2013：12

论文作者:陆洋,范小青,贺阳

论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期

论文发表时间:2018/12/17

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