潛水非完整井井群降水在亦莊退水工程中的應(yīng)用

【摘要】降水施工的成敗對工程進度、質(zhì)量、安全影響重大，選擇與實際工程條件相適應(yīng)的公式進行計算是非常必要的，在實際工程中，潛水非完整井井群最為多見，本文利用潛水非完整井計算理論及CY疊加理論設(shè)計的北京亦莊退水工程降水方案取得了良好效果。

【關(guān)鍵詞】潛水非完整井；井群；CY疊加原理

1、工程概況

1.1工程位置

北京經(jīng)濟開發(fā)區(qū)路南區(qū)亦莊退水工程位于亦莊新城西南部，因路南區(qū)雨水規(guī)劃下游12平方公里建設(shè)范圍以外，亦百路及博興路雨水下游目前暫不能按照規(guī)劃實施；在路南區(qū)南區(qū)三街與南區(qū)九路交叉口西南角綠地建設(shè)3#退水點，泵池基坑尺寸（15×10×8.5）m；

1.2地質(zhì)特性

勘察揭露表層為人工填土，其下為一般第四紀沖積物。從地層空間分布規(guī)律看，土層在水平向分布比較穩(wěn)定；垂直向變化顯著。現(xiàn)從上至下分別描述如下：

人工填土（Q4ml）

①低液限粉土素填土：黃褐色，稍濕～濕，松散～稍密；以粘質(zhì)粉土填充，局部夾①1雜填土層：雜色，稍濕，松散，由碎磚塊、石灰、樹根等組成。為近期拆遷和施工堆積在原地面的填土。

一般第四紀沖積物（Q4al）

②低液限粘土：褐黃色，濕，可塑；含云母、氧化鐵，中高壓縮性-高壓縮性。

②1粉細砂：褐黃色，稍濕，稍密；礦物成份以長石、石英為主。

②2低液限粉土：灰褐色，濕～很濕，中密，含云母、氧化鐵。

③低液限粉土：灰褐色，濕～很濕，中密，含云母、氧化鐵。

1.3水文地質(zhì)

本次勘察期間揭遇一層地下水，其類型為潛水，實測地下水位埋深8米，水位標高EL16.8，主要受大氣降水補給；含水層滲透系數(shù)取0.1m/d；本次勘探深度20m，未見底，根據(jù)區(qū)域資料，潛水含水層厚度M大于75m；

2、降水管井設(shè)計

2.1降水方案選擇

地下水位高于基坑底0.5m，需要進行降水，《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012（以下簡稱“規(guī)程”）要求降低到基坑底以下0.5m～1.0m，考慮要求地基承載力達到230Kpa，水對承載力不利影響較大，應(yīng)將地下水位降低至基坑底以下1.0m，即地下水位最少降低1.5m；由水文地質(zhì)資料可知，含水層滲透系數(shù)0.1m/d，根據(jù)規(guī)程選用管井降水方案，含水層厚度大于75m，厚度很大，管井深不可能達到含水層底部隔水層，管井應(yīng)為潛水非完整井；基坑開挖采用放坡大開挖方式，邊坡坡度1：1，上開口尺寸32m×27m，地面標高EL24.8，基坑底板標高EL16.3，要求中心o點水位降低到EL15.3，為便于土方開挖及降水井運行，管井采用間距L=30m正方形布置，位于基坑開挖四角處，井徑0.3m；井底設(shè)沉砂段，沉砂段井壁不進水；管井井群定性為潛水非完整井井群；（見圖1）

2.2條件擬定

根據(jù)地勘資料，井群定性為潛水非完整井井群，計算模型擬定條件為：a不考慮井底板進水；b井為穩(wěn)定流；c含水層厚度很大，遠大于過濾器長度；

2.3井群分解

根據(jù)大學教材《地下水動力學》[1]潛水非完整井分解理論，潛水非完整井井群（見圖2）在擬定的虛擬隔水層N-N面分解為潛水完整井井群（見圖3）及承壓非完整井井群（見圖4）

分解后潛水完整井形成降落漏斗，并為虛擬隔水層N-N面下分解后承壓非完整井含水層提供水頭，形成坡降，各處水頭即為分解后潛水完整井所形成的降落漏斗對應(yīng)位置的含水層高度；

2.4分解后潛水完整井井群計算

2.4.1影響半徑R

因地勘數(shù)據(jù)未提供潛水含水層影響半徑R數(shù)值，分解后潛水完整井影響半徑R使用規(guī)程P95 公式7.3.11-1（）進行計算；首先假定圖2中參數(shù)：H0=10m，Sw=7m；計算影響半徑=14m；

2.4.2單井出水量

2.4.3計算中心o點Swo

使用公式（2）、公式（3）計算中心o點降深Swo，因四眼井結(jié)構(gòu)形式完全一致，故而公式中Qaj即為2.4.2所計算的Qa，Rj即為2.4.1計算的R值，ho為降水穩(wěn)定后o點含水層厚度；

其中，j為井編號，各井Rj相等為R，各井Qaj相等為Qaroj=，井數(shù)n=4；So=H0-ho推導出：

經(jīng)過計算，Swo為負值，不滿足要求值1.5m，按照步距0.1m加大Sw（Sw

3、結(jié)論及問題

3.1結(jié)論

潛水非完整井井群計算推導過程充分利用潛水非完整井理論及CY疊加理論，分解后潛水完整井井群使用地下水動力學的疊加理論進行計算，分解后承壓非完整井使用CY疊加理論計算，而后將結(jié)果疊加即為潛水非完整井井群單眼井的數(shù)據(jù)；此計算方法與采用潛水非完整井井群降水的實際情況吻合良好；通過使用excel軟件，可大幅度簡化試算過程，提高設(shè)計速度；

3.2問題

本計算過程未考慮地下水位降低到規(guī)范要求所需的天數(shù)，目前，規(guī)程中也未進行相關(guān)規(guī)定，因此，在今后的降水實施中，尚應(yīng)積累降水日歷天數(shù)與降水效果之間關(guān)系的數(shù)據(jù)，并應(yīng)參照《地下水動力學》中管井非穩(wěn)定流的計算理論及公式進行反復驗證、論述，進而使降水方案在保證降水質(zhì)量的前提下更能保證施工工期的要求；

參考文獻

[1] 薛禹群，朱學愚，吳吉春，李同斌，林紹志，賈貴庭.地下水動力學[M].北京：地質(zhì)出版社，1997：61-156

[2] 曹松寶，裴習軍，趙國彬.儀征市三元溝泵站工程管井的探討[J].水利建設(shè)與管理，2013，33（9）：26-29.

作者簡介：陳瑜，（1982.11.03-），男，漢族，出生地：河北省保定市易縣，職位：副總工，研究方向：水務(wù)工程，鑿井工程！