一、前言

　　近幾年在洛陽(yáng)地區，深井降水利用較多，但有些單位在計算過(guò)程中采用的公式不當，或者考慮的因素不周，最終會(huì )造成降水的失敗，最后不得不加井，這樣既費錢(qián)又費時(shí)間，下面就以本人在深井降水方面的經(jīng)驗來(lái)和大家探討。

　　二、深井降水概念

　　深井（管井）井點(diǎn)，又稱(chēng)大口徑井點(diǎn)，系由濾水井管、吸水管和抽水設備等組成。具有井距大，易于布置，排水量大，降水深（>15m），降水設備和操作工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。適用于滲透系數大（20-250m3/d），土質(zhì)為砂類(lèi)土，地下水豐富，降水深，面積大、時(shí)間長(cháng)的降水工程應用。

　　三、深井設計

　　1、計算思路

　　第一步將基坑進(jìn)行等效化為一口大井，第二步確定基坑總的涌水量，第三步確定單井出水量，第四步確定井的數量。

　　2、參數的確定與計算

　　1）、設計水位降深

　　水位降深在滿(mǎn)足施工要求的時(shí)候，應盡量選擇較小水位的降深，一般降到操作面下0.5m即可（有特殊要求的除外），這樣可最大程度上避免降水對地層的影響，不至于造成地基承力的下降。

　　2）、井深及井徑的選擇

　　要想使水位降低至操作面下，可以有兩種途徑，一種是加大井的直徑和井的深度，即增大單井的落差，從而達到使最高水位降至操作面下0.5m.另一種通過(guò)均勻布井，控制單井的落差，使水位均勻降至設計要求。前一種布井少，對地層擾動(dòng)大，如建筑物對地基要求高時(shí)，此方法不可采用（除非施工后注漿），且此方法對原有建筑物也會(huì )帶來(lái)較大的不利影響；后一種方法可能布井較多，但對地層擾動(dòng)小，對原有建筑的危害也較小，因此條件允許時(shí)應優(yōu)先選用后一種方法。另外井深還要考慮單井的出水量與自已現有的水泵配套。

　　井深主要是根據水位降深、所需要的單井出水能力、水泵的進(jìn)水口的位置、含水層的厚度、及泥漿淤積深度等因素進(jìn)行選擇。

　　井徑的選擇要綜合考慮以下幾種因素：A、單井要求的出水量；B、水泵的直徑；C、當地施工機械，及井管的規格，如選用市場(chǎng)常用的規格，價(jià)格可能會(huì )便宜對控制成本有益。

　　3）、滲透系數的選擇

　　滲透系數是降水計算中重要的參數，此參數可以從地質(zhì)報告中選取，但在大面積布井前，須重新驗證，或者搜集附近的實(shí)際數據作為參考。

　　4）、含水層的厚度的取值

　　含水層的厚度也是一個(gè)重要的參數，但地質(zhì)報告中一般不給出，如果沒(méi)有地區經(jīng)驗，只能通過(guò)綜合考慮以往施工經(jīng)驗和降水井的深度及地層的規律來(lái)確定。也可事先假定一個(gè)數值，按完整井模型，采用使含水層厚度按每1米的間隔遞增，計算總的涌水量，然后按非完整井的模型，以同的方法計算總涌水量，最終你會(huì )發(fā)現，它們會(huì )有一個(gè)重合點(diǎn)，這樣你可以利這一重合點(diǎn)，并結合以往經(jīng)驗綜合確定含水層厚度。

　　5）、深井降水計算

　　深井單井計算較為簡(jiǎn)單，計算結果一般與實(shí)際較為吻合。但群井計算結果就千萬(wàn)別（群井中單井的出水量）。由于降水時(shí)，一般要采用一個(gè)以上的井，降水井同時(shí)抽水時(shí)，互相形成干擾，無(wú)法以單井的計算來(lái)判斷水位的降深，實(shí)際上這些井形成了干擾群井。群井總的涌水量計算公式，一般采用近似擬合得出，總涌量各個(gè)規范或者計算手冊上所列公式的計算結果一般相差無(wú)幾，且物理意義明確，很容易理解，具體施工時(shí)可以參看《建筑基坑支護技術(shù)規程》（JGJ120-99）、《建筑與市政降水工程技術(shù)規范》（JGJ／T111－98）或者江正榮的《建筑施工計算手冊》。降水施工中最重要的一環(huán)是確定單井的出水量。

　�。�1）等效半徑計算

　　矩形基坑：   式中：a、b——分別為基坑的長(cháng)短邊邊長(cháng)；

　　不規則塊狀基坑等效半徑：   式中：ro——基坑的等效半徑； A——基坑的面積

　�。�2）、降水影響半徑

　　式中：R——降水影響半徑； K——滲透系數； H——含水層的厚度；

　�。�3）、群井總涌水量

　　A、均質(zhì)含水層潛水完整井計算公式

　　B、均質(zhì)含水層潛水非完整井計算公式

　　式中：Q——基坑總的涌水量 ；S——設計水位降深

　　l——過(guò)濾器長(cháng)度；

　�。�4）、單井出水量

　　前面已經(jīng)說(shuō)明，總涌量各個(gè)公式計算結果基本相同，且在實(shí)際施工中吻合較好，但單井出水量就難以確定。下面以一個(gè)實(shí)例來(lái)看一下單井出水量的確定。

　　某一工程地下水位20米需降深5米，井深35米（有效深度）滲透系數70m/d，含水層厚度為15米，管井直徑400.

　�、侔础督ㄖ�與市政降水工程技術(shù)規范》（JGJ／T111－98）公式進(jìn)行計算。

　　=24×10×400/50=1920 m3/d

　　式中：q——單井出水量（m3/d）；d——降水井管徑（mm）；l`——淹沒(méi)部分的過(guò)濾器長(cháng)度（m）； a`——與滲透系數有關(guān)的經(jīng)驗系數（

　�、诎础督ㄖ�基坑支護技術(shù)規程》（JGJ120-99）中給出公式進(jìn)行計算：

　　=120×3.14×0.2×10× =3105 m3/d

　　式中：q——單井出水量（m3/d）；rs——過(guò)濾器半徑（m）；l——淹沒(méi)部分的過(guò)濾器長(cháng)度（m）；k——含水層滲透系數（m/d）；

　�、郯赐暾�井單井出水量計算（無(wú)干擾）

　　q=1.366K =3735 m3/d

　　=324m

　　式中：q——單井出水量（m3/d）；rw——過(guò)濾器半徑（m）；k——含水層滲透系數（m/d）；R——降水影響半徑； ——含水層的原始厚度； ——淹沒(méi)部分的過(guò)濾器長(cháng)度（m）；

　　從以上三項計算結果可以看出，最小的為第一項（與實(shí)際最接近）。第二第三項結果相差不多。此工程基坑面積為3000平方米，按第一、二項計算結果綜合的單井出水量最后布井8口，抽水1周，水位只降了不到2米最后布置26口井將水位降到操作面以下。這是什么原因呢？根幾個(gè)工程的分析，主要是單井出水計算誤差太大。實(shí)際測得平均單井出水量約為800m3.第二對干擾井的概念理解不清，當為群井時(shí)每個(gè)井的出水量就會(huì )大為減少，也許在施工時(shí)你會(huì )說(shuō)個(gè)別井出水量很大，但這只能代表一點(diǎn)，不能以此作為計算井數的單井的出水量。實(shí)際的單井出水量只能用所有井的平均值來(lái)代表。但在施工前無(wú)法知道平均值的情況怎么計算，方法有兩個(gè)：第一在計算的基礎上乘以一個(gè)小于1的系數；第二統計以往工程的數值對計算結果進(jìn)行修正，修正的原則在后的敘述中說(shuō)明。

　�。�5）、管井數量確定

　　用總的涌水量除以單井出水量，再加以一定的富余系數即可確定，且此富余系數一般不小于1.1.

　�。�6）、布井原則

　　深井一般沿基坑周?chē)�離邊坡上緣2米左右環(huán)形布置，施工允許的情況也可在基坑中布置一部分井（這樣降水效果更好），井點(diǎn)應深入透水層6-9米，通常應比所需降水的深度深6-8米，井距一般為8-15米，井距太大時(shí)降水效果不好，如果計算出的數據使井間距大于15米，一般要進(jìn)行修正。這其中還要考慮到有些水泵壞時(shí)，維修的間隔不能給附近水位造成過(guò)大的提升，也就是說(shuō)要有一定的富余度。

　　四、降水對周?chē)�環(huán)境的影響及其防范措施

　　在降水過(guò)程中，由于會(huì )隨水流帶出部分細微土粒，再加上降水后土體的含水量降低，使土壤產(chǎn)生固結，因而會(huì )引起周?chē)�地面的沉降，在建筑物密集地區進(jìn)行降水施工，如因長(cháng)時(shí)間降水引起過(guò)大的地面沉降，會(huì )帶來(lái)較嚴重的后果。

　　為防止或減少降水對周?chē)�環(huán)境的影響，避免產(chǎn)生過(guò)大的地面沉降，可采取下列一些技術(shù)措施：

　�。�1）采用回灌技術(shù)：降水對周?chē)�環(huán)境的影響，是由于土壤內地下水流失造成的�；毓嗉夹g(shù)即在降水井點(diǎn)和要保護的建（構）筑物之間打設一排井點(diǎn)，在降水井點(diǎn)抽水的同時(shí)，通過(guò)回灌井點(diǎn)向土層內灌入一定數量的水（即降水井點(diǎn)抽出的水），形成一道隔水帷幕，從而阻止或減少回灌井點(diǎn)外側被保護的建（構）筑物地下的地下水流失，使地下水位基本保持不變，這樣就不會(huì )因降水使地基自重應力增加而引起地面沉降。

　�。�2）采用砂溝、砂井回灌：在降水井點(diǎn)與被保護建（構）筑物之間設置砂井作為回灌井，沿砂井布置一道砂溝，將降水井點(diǎn)抽出的水，適時(shí)、適量排入砂溝、再經(jīng)砂井回灌到地下，實(shí)踐證明亦能收到良好效果。

　�。�3）使降水速度減緩：在砂質(zhì)粉土中降水影響范圍可達80m以上，降水曲線(xiàn)較平緩，為此可將井點(diǎn)管加長(cháng)，減緩降水速度，防止產(chǎn)生過(guò)大的沉降。亦可在井點(diǎn)系統降水過(guò)程中，調小離心泵閥，減緩抽水速度。還可在鄰近被保護建（構）筑物一側，將井點(diǎn)管間距加大，需要時(shí)甚至暫停抽水。

　　為防止抽水過(guò)程中將細微土粒帶出，可根據土的粒徑選擇濾網(wǎng)。另外確保井點(diǎn)管周?chē)�砂濾層的厚度和施工質(zhì)量，亦能有效防止降水引起的地面沉降。

　　五、降水施工時(shí)應考慮的因素

　　1、布井時(shí)，周邊多布，中間少布；在地下補給的方向多布，另一方向少布。

　　2、布井時(shí)應根據地質(zhì)報告把使井的濾水器部分能處在較厚的砂卵層中，避免使之處于泥砂的透鏡體中，從影響井的出水能力。

　　3、鉆探施工達到設計深度后，根據洗井擱置的時(shí)間的長(cháng)短，宜多鉆進(jìn)2——3m，避免因洗井不及時(shí)泥漿沉淀過(guò)厚，增加洗井的難度。洗井不應擱置時(shí)間過(guò)長(cháng)或完成鉆探后集中洗井。

　　4、水泵選擇時(shí)應與井的出水能力相匹配，水泵小時(shí)達不到降深要求；水泵大時(shí)，抽水不能連續，一方面增加維護難度，另一方面對地層影響較大。一般可以準備大中小幾種水泵，在現場(chǎng)實(shí)際調配。

　　5、降水期間應對抽水設備和運行狀況進(jìn)行維護檢查，每天檢查不應少于3次，并應觀(guān)測記錄水泵出水等情況，發(fā)現問(wèn)題及時(shí)處理，使抽水設備始終處在正常運行狀態(tài)。同時(shí)應有一定量的備用設備，對出問(wèn)題的設備能及時(shí)更換。

　　6、抽水設備應進(jìn)行定期保養，降水期間不得隨意停抽。當發(fā)生停電時(shí)應及時(shí)更新電源保持正常降水。

　　7、降水施工前，應對因降水造成的地面沉降進(jìn)行估算分析，如分析出沉降過(guò)大時(shí)，應采取必要措施。

　　8、降水時(shí)應對周?chē)�建筑物的觀(guān)測。首先在降水影響范圍外建立水準點(diǎn)，降水前對建筑物進(jìn)行觀(guān)測，并進(jìn)行記錄。降水開(kāi)始階段每天觀(guān)測兩次，進(jìn)入穩定期后，每天可以只觀(guān)測一次。

　　[參考文獻]

　　[1]《建筑基坑支護技術(shù)規程》（JGJ120-99）

　　[2]《建筑與市政降水工程技術(shù)規范》（JGJ／T111－98）

　　[3]江正榮，《建筑施工計算手冊》。

　　[4]任天培，彭定邦，鄭秀英，何成富，周柔嘉《水文地質(zhì)學(xué)》

　　[5] 《基礎工程施工手冊》（第二版）

　�。ê幽狭�建建設發(fā)展有限公司 金躍山 陳紅茹）