基坑降水设计课件

深基坑降水设计及安全施工中国建筑西南勘察设计研究院张波手机：1、地下水动力学基本概念

1.1基本名词⑴地下水：存在于地面以下岩体和土体孔隙、缝隙和孔洞中的水；⑵上层滞水：包气带中局部隔水层或弱透水层上积聚的具有自由水面的重力水；⑶潜水：埋藏在地表以下具有自由表面的地下水；⑷承压水：充满在上下两个隔水层之间的含水层中，水头高出其上层隔水顶底面的地下水；⑸影响半径：由抽水井中心到水位下降漏斗边缘的水平距离；⑹渗透系数：当水力梯度等于1时地下水的渗透速度；⑺设计降水深度：自地面高程至设计要求的水位高程之间的差值；⑻降深：自某一水位高程降低至另一水位高程之间的差值；⑼含水层厚度：自静止水位高程至隔水顶板高程之间的差值；⑽水头高度：自隔水顶板高程向上至某一水位高程的差值；⑾基坑涌水量：当基坑开挖深度超过地下水静止水位或稳定水位时，地下水进入基坑的水量；⑿干扰井群总抽水量：人工布置的所有抽水井总的出水量；⒀单井抽水量：人工布置的抽水井群中某一个井的抽水量；⒁管井出水能力：人工设置的抽水管井所能通过的水量；⒂完整井：过水断面切穿含水层的井；⒃非完整井：过水断面部分切穿含水层的井；1.2基本公式

1.2.1法国水力学家达西（JourneeDarcy）1856法国第戎市（Dijon）达西公式是地下水运动学中的最基本公式之一，一般采用表达。式中Q：断面流量；K：渗透系数；ω：过水断面；J：水力坡度；

1.2.2．裘布依公式

进行均质地层、潜水完整井计算，裘布依公式是最常用的公式之一。这个公式是法国水力学家裘布依（JulesDupuit，1804～1866)在达西定律的基础上导出的。裘布依推导公式时的假定条件是：①含水层是均质、各向同性、等厚、水平的；②地下水为层流，符合达西定律，地下水运动处于稳定状态；③静水位是水平的，抽水井具有圆柱形定水头补给边界；④对于承压水，顶底板是完全隔水的，对于潜水，井边水力坡度不大于1/4。

进行该公式推导有许多方法。本文选下述推导进行问题的论述。均质地层、潜水、稳定流、计算点为圆心的条件下，过水断面为等轴园柱曲面。表达式中：式中r：圆半径；h：水头高度；则变为代入边界条件，井径：r0、R，水头：h0、H。并对该式进行积分：化自然对数为常用对数，

因H-h0=S0，所以2、基坑涌水量计算

2.1面状基坑涌水量计算进行面状基坑涌水量计算所依据的主要工作规范有JGJ/T111-98《建筑与市政降水工程技术规范》（以下简称为市政规范）、YB9258-97《建筑基坑工程技术规范》（以下简称为冶金规范）、JGJ120-99《建筑基坑支护技术规程》（以下简称为建筑规程）、GB50307--1999《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》（以下简称为地铁规范）。现将各规范有关潜水完整井降水计算的规定，摘录如下：市政规范第6.4.3条、按下列公式计算：6.4.3-1或

6.4.3-2式中Q：基坑出水量；

S：基坑设计水位降深值；

R：影响半径。冶金规范第13.2.4.⑶规定：按圆形（矩形、不规则形换算为圆形）或线形基坑计算基坑涌水量Q，计算方法见表13.2.4。表中规定圆形潜水完整井计算式为：

式中Q--基坑计算涌水量；

S---设计水位降深；建筑规程8.3.3条规定“Q----基坑总涌水量,可按附录F计算”。其附录F的F.0.1-1式为:

F.0.1-1式式中Q---基坑涌水量;S---基坑水位降深;

r0:基坑等效半径,按本规程第F.0.7条规定计算。F.0.7条规定：降水井影响半径……可按下列经验公式计算，潜水含水层

式中R---降水影响半径；

S---基坑水位降深；市政规范第6.4.3条、按下列公式计算：6.4.3-1或

6.4.3-2式中Q：基坑出水量；

S：基坑设计水位降深值；

R：影响半径。冶金规范第13.2.4.⑶规定：按圆形（矩形、不规则形换算为圆形）或线形基坑计算基坑涌水量Q，计算方法见表13.2.4。表中规定圆形潜水完整井计算式为：式中Q--基坑计算涌水量；

S---设计水位降深；2.2条状基坑涌水量计算

我国降水设计所依据的JGJ/T111-98《建筑与市政降水工程技术规范》（以下简称为市政规范）、YB9258-97《建筑基坑工程技术规范》（以下简称为冶金规范）、GB50307--1999《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》（以下简称为地铁规范）中给出了条状（线性）基坑涌水量的计算公式。现将各规范有关潜水完整井降水计算的规定，摘录如下：市政规范第6.4.4条、按下列公式计算：6.4.4-1式中Q：条状基坑出水量；

L′：条状基坑长度；

：抽水前与抽水时含水层厚度的平均值；冶金规范第13.2.4.⑶规定：按圆形（矩形、不规则形换算为圆形）或线形基坑计算基坑涌水量Q，计算方法见表13.2.4。表中规定线形潜水完整井计算式为：式中Q--条状基坑计算涌水量；

L：条状基坑长度；地铁规程8.5.8—2条规定“流向切穿含水层的条形基坑，出水量,可选择表8.5.8---2中的公式计算”。

式中Q---条状基坑出水量;

L：条状基坑长度；B：条状基坑宽度；

这几个公式基本就是同一个计算公式，只是地铁规范采用的是考虑条状基坑两端进水的的计算式，而其它公式是不考虑条状基坑两端进水的计算式。

公式中几个参数的意义1、含水层厚度（1）非完整井的含水层厚度的确定（2）非完整井的含水层厚度与完整井的含水层厚度关系含水层厚度越大涌水量越大，布井越多，降水方案越可靠。含沙量越高；2、渗透系数（1）地层渗透系数、井壁渗透系数、井管渗透系数；（2）成都市各地渗透系数DB51/T5072---2011-J0.6：西部22.0m/d,南部20.0m/d,东部17.0m/d,北部15.0m/d；渗透系数越大涌水量越大，布井越多，降水方案越可靠。含沙量越高；3、降深降深越大涌水量越大，布井越多，降水方案越可靠；含沙量越高；4、影响半径影响半径越大涌水量越小，布井越少，降水方案越不可靠；降水计算中应注意的问题1、计算基坑涌水量是无意义的！大井法:由C.B.特罗扬斯基提出.实际计算的是所布置的干扰井群总涌水量。所谓“基坑涌水量”只是干扰井群总涌水量的代名词！只需计算干扰井群中单井的涌水量即可！

2、降水计算只是一种近似计算！达西公式、裘布依公式是理论计算公式。但是实际工作中公式所规定的基本条件都是不具备的。降水半径是经验公式。所得计算成果只能是近似结果！

3、完整井与非完整井单井涌水量相差约20%。

可将非完整井采用完整井计算，得到的涌水量再增加20%。4、成都地区降水井的布置一般井间距20---25m。井深确定，降水井深度应根据场地静止水位、井内降深以及基岩埋深情况综合确定。当场地有足够的含水层厚度时，可按基坑挖深加8~10m作为井深，当场地含水层厚度有限时，井深按进入基岩3~5m为宜。

5、降水计算正确与否的唯一衡量标准：场地内各个地点地下水位的下降位置是否满足规定值。6、成都的西、南部宜以降水为主，东、北部宜以降水加明排为主，部分地区只能明排；

3、管井出水能力3.1管井的出水能力这里的q表示的是管井的出水能力。这是同一源于C.K.阿不拉莫夫允许临界速度的钻孔出水能力的经验公式。3.2井的涌水量这是干扰井群中单井的涌水量。井与管井是两个完全不同的概念。4、管井的含砂量4.1管井的含砂量管井抽水流量不低于管井设计流量，抽水稳定后，井水含砂量应小于1/2万（体积比）。含砂量是针对管井而言；含砂量与管井抽水量有关；含砂量与测定时间有关；含砂量的规定是针对管井的运行寿命制定的。含砂量的体积比与重量比大体为2倍关系。4.2含砂量是抽水的附带物，降水的目的是抽水，不是抽砂。含砂量只能控制在一定的范围，不能因噎废食；5.1滤水管1、过滤器阻砂，是由井管、过滤管的孔隙率、缠丝、砾料所完成的；2、包网过滤器只用于粉细砂层；3、DB51/T5072---2011规范J0.20中根本没有包网过滤器。7.3.3--3中规定包网过滤器的孔隙率不宜小于15%.所以、一般情况下，最好不用包网过率器；5.2井壁管没有孔隙率的管材。井壁管的作用：1、封闭地层；2、收集沉砂；（滤水管也可用作沉砂管）5.3井的结构1、井的结构应根据地层、出水量的不同，进行针对性的设计。6.井的平面布置1、地铁基坑一般横向尺寸均在20---30m，降水井一般可在基坑两侧布置。注意应采取三角型布置；2、基坑两端头部位应视具体情况布置或不布置井位。但井排布井必需超越端头一定位置。一般宜为基坑宽度的1—2倍长度。7、井的运行6.1抽水时间6.2洗井6.3水泵选型与换泵基坑降水设计中，抽水设备的选择，是一个至关重要的环节。设计中降水设施处的水头降低值，不是自然条件所提供的，而是抽水设