某基坑涌水量分析及計(jì)算

高海波

摘要：為保障工程施工過程中為干場(chǎng)作業(yè)，需把河床內(nèi)大量水量排水，降低河床水位，通過對(duì)工程范圍內(nèi)地層進(jìn)行分析，選取相應(yīng)參數(shù)，進(jìn)行計(jì)算，得到一個(gè)初步涌水量。通過涌水量值進(jìn)而確定集水井的數(shù)量及泵的型號(hào)，確定施工組織設(shè)計(jì)方案，確保施工過程中混凝土澆筑作業(yè)等質(zhì)量可靠。

關(guān)鍵詞：基坑；涌水量；計(jì)算

該項(xiàng)目為橡膠壩工程，位于平山縣冶河干流處，僅靠縣城邊緣。本次分析及計(jì)算屬初步設(shè)計(jì)階段。工程區(qū)內(nèi)表層為卵石，卵石層厚約14m，下為弱風(fēng)化白云巖。工程中實(shí)際抽水為非完整井，本次計(jì)算過程采用非完整井情況進(jìn)行計(jì)算。

1基本情況

冶河是滹沱河最大支流，全長(zhǎng)187km，控制流域面積6420km2。冶河自西向東、再由東轉(zhuǎn)北穿過平山縣主城區(qū)，出平山縣外環(huán)匯入滹沱河。冶河常年有地表徑流，多年平均非汛期徑流量為11m3/s，多年平均非汛期月最大徑流量為41m3/s。冶河流域面積雖不及滹沱河黃壁莊水庫(kù)以上總面積的三分之一，但來水量接近它的一半。由于冶河流經(jīng)山西省土石山區(qū)，含沙量成為石家莊市各河之最大。

工程區(qū)屬平山縣山前平原區(qū)，冶河現(xiàn)代河床寬約200m，海拔高程123～134m，相對(duì)高差11m，河底坡度緩于2‰。

在擬建橡膠壩軸線布置鉆孔5個(gè)，根據(jù)鉆孔揭露情況表明，工程區(qū)地質(zhì)屬礫巖雙層結(jié)構(gòu)，上層為卵石，下層為白云巖。

卵石（Q4alp），河床表層覆蓋層，鉆孔揭露層厚11.2～14.5m，層底高程105.60～110.70m。此層分布穩(wěn)定，空間連續(xù)，該層滲透系數(shù)建議值0.2cm/s，具強(qiáng)透水性。

白云巖（Ptdn），弱風(fēng)化，節(jié)理面銹染嚴(yán)重。鉆孔揭露層厚5.5～8.5m，層底高程99.50～105.10m。此層分布穩(wěn)定，空間連續(xù)，經(jīng)壓水試驗(yàn)成果表明，該層滲透系數(shù)建議值3.0×10-4cm/s，具中等透水性。

2 分析與計(jì)算

2.1 計(jì)算依據(jù)

（1）《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50487-2008）；

（2）《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-2012）。

2.2 假定條件

（1）基坑周邊卵石滲透系數(shù)大小相同，方向均流向基坑內(nèi)。

（2）卵石下伏白云巖對(duì)基坑排水影響暫不考慮。

（3）由于卵石覆蓋層厚度大部分超過10m，本次計(jì)算采用非完整井計(jì)算公式。

2.3 計(jì)算過程

河床內(nèi)主要分布為卵石層，滲透系數(shù)建議值0.2cm/s，具強(qiáng)透水性；卵石層呈中密～密實(shí)，無軟弱下臥層，承載力建議值350kPa。

根據(jù)設(shè)計(jì)方案，本次新建橡膠壩涉及坑槽開挖工程有大口井開挖工程（井徑5m，深7m）、泵房基礎(chǔ)開挖工程（規(guī)格16.4×8.4×7，單位m）、上下游防沖槽開挖（規(guī)格240×10×3，單位m）。經(jīng)比較，其開挖防沖槽工程為修建橡膠壩工程涌水量最大工程，故本次僅計(jì)算上下游防沖槽的基坑涌水量。

根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-2012）附錄E（見圖1）

圖 1 按均質(zhì)含水層潛水非完整井簡(jiǎn)化的基坑涌水量計(jì)算圖

潛水非完整井的計(jì)算公式：

式中：Q，基坑降水的總涌水量（m3/d）；

k，滲透系數(shù)（m/d），取值172.8m/d；

H0，潛水含水層厚度（m），根據(jù)剖面圖，取值14.5m；

S0，基坑水位降深（m），為保障干場(chǎng)作業(yè)，取值5m；

R，降水影響半徑（m），受河寬限制，取值240m；

r0，沿基坑周邊均勻布置的降水井群所圍面積等效圓的半徑（m）；

可按r0=（A/π）0.5計(jì)算，此處，A為降水井群連線所圍的面積。取值27.6m。

h，基坑動(dòng)水位至含水層底面的深度（m），取值9.5m；

l，濾管有效工作部分的長(zhǎng)度（m），取值2.5m；

hm=（H0+h）/2。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，計(jì)算結(jié)果為13896（m3/d），以上數(shù)據(jù)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)參考使用。

3 計(jì)算成果與結(jié)論

冶河為常年性河流，平時(shí)水流量11m3/s，汛期最大流量10450m3/s，水資源豐富。項(xiàng)目位置距冶河匯入口約5km，第四系含水層主要為卵石層。本次計(jì)算選擇涌水量最大的上下游防沖槽進(jìn)行，長(zhǎng)240m、寬10、深3m，經(jīng)計(jì)算其涌水量為1389（m3/d）。

在基坑內(nèi)作業(yè)時(shí)，為保障干場(chǎng)作業(yè)，建議采用坑底開挖排水溝強(qiáng)排與集水井相結(jié)合的降排方式，并請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)根據(jù)施工中基坑涌水得到有效、及時(shí)排水。

參考文獻(xiàn)：

[1]張秀銘.巖土工程勘察多孔抽水試驗(yàn)與基坑涌水量預(yù)測(cè)[J].西部探礦工程，2013，19（10）：49-51.

[2]王翠英.武漢市深基坑降水引起周邊地面沉降的研究[D].中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，2005，35：20-21.

[3]王宇.基坑涌水量預(yù)測(cè)與防治支護(hù)措施[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2013，12（13）：3259-3262.

[4]李再興，梁杏，郭付三等.大井法在基坑涌水量計(jì)算中的應(yīng)用[J].人民長(zhǎng)江，2014，40（15）：50-52，55.

（作者單位：河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院）