深井降水計算方法

2023年12月18日發(作者：重陽節干什么)

深井降水計算方法

一、前言

近幾年，深井降水利用較多，但有些單位在計算過程中采用的公式不當，或者考慮的因素不周，最終會造成降水的失敗，最后不得不加井，這樣既費錢又費時間，下面就以本人在深井降水方面的經驗來和大家探討。

二、深井降水概念

深井（管井）井點，又稱大口徑井點，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單等特點。適用于滲透系數大

（20-250m3/d），土質為砂類土，地下水豐富，降水深，面積大、時間長的降水工程應用。

三、深井設計

1、計算思路

第一步將基坑進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

水位降深在滿足施工要求的時候，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，對地層擾動大，如建筑物對地基要求高時，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帶來較大的不利影響；后一種方法可能布井較多，但對地層擾動小，對原有建筑的危害也較小，因此條件允許時應優先選用后一種方法。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、水泵的進水口的位置、含水層的厚度、及泥漿淤積深度等因素進行選擇。

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，如選用市場常用的規格，價格可能會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重要的參數，但地質報告中一般不給出，如果沒有地區經驗，只能通過

綜合考慮以往施工經驗和降水井的深度及地層的規律來確定。也可事先假定一個數值，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，最終你會發現，它們會有一個重合點，這樣你可以利這一重合點，并結合以往經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單，計算結果一般與實際較為吻合。但群井計算結果就千萬別（群井中單井的出水量）。由于降水時，一般要采用一個以上的井，降水井同時抽水時，互相形成干擾，無法以單井的計算來判斷水位的降深，實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，總涌量各個規范或者計算手冊上所列公式的計算結果一般相差無幾，且物理意義明確，很容易理解，具體施工時可以參看《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120-99）、《建筑與市政降水工程技術規范》（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——分別為基坑的長短邊邊長；

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、均質含水層潛水完整井計算公式

B、均質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——過濾器長度；

（4）、單井出水量

前面已經說明，總涌量各個公式計算結果基本相同，且在實際施工中吻合較好，但單井出水量就難以確定。下面以一個實例來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.

①按《建筑與市政降水工程技術規范》（JGJ／T111－98）公式進行計算。

=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`——淹沒部分的過濾器長度（m）；a`——與滲透系數有關的經驗系數（

②按《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120-99）中給出公式進行計算：

=120×3.14×0.2×10× =3105 m3/d

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

③按完整井單井出水量計算（無干擾）

q=1.366K =3735 m3/d

=324m

式中：q——單井出水量（m3/d）；rw——過濾器半徑（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；——淹沒部分的過濾器長度（m）；

從以上三項計算結果可以看出，最小的為第一項（與實際最接近）。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？根幾個工程的分析，主要是單井出水計算誤差太大。實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，當為群井時每個井的出水量就會大為減少，也許在施工時你會說個別井出水量很大，但這只能代表一點，不能以此作為計算井數的單井的出水量。實際的單井出水量只能用所有井的平均值來代表。但在施工前無法知道平均值的情況怎么計算，方法有兩個：第一在計算的基礎上乘以一個小于1的系數；第二統計以往工程的數值對計算結果進行修正，修正的原則在后的敘述中說明。

（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

深井一般沿基坑周圍離邊坡上緣2米左右環形布置，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，一般要進行修正。這其中還要考慮到有些水泵壞時，維修的間隔不能給附近水位造成過大的提升，也就是說要有一定的富余度。

四、降水對周圍環境的影響及其防范措施

在降水過程中，由于會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，使土壤產生固結，因而會引起周圍地面的沉降，在建筑物密集地區進行降水施工，如因長時間降水引起過大的地面沉

降，會帶來較嚴重的后果。

為防止或減少降水對周圍環境的影響，避免產生過大的地面沉降，可采取下列一些技術措施：

（1）采用回灌技術：降水對周圍環境的影響，是由于土壤內地下水流失造成的?；毓嗉夹g即在降水井點和要保護的建（構）筑物之間打設一排井點，在降水井點抽水的同時，通過回灌井點向土層內灌入一定數量的水（即降水井點抽出的水），形成一道隔水帷幕，從而阻止或減少回灌井點外

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，將降水井點抽出的水，適時、適量排入砂溝、再經砂井回灌到地下，實踐證明亦能收到良好效果。

（3）使降水速度減緩：在砂質粉土中降水影響范圍可達80m以上，降水曲線較平緩，為此可將井點管加長，減緩降水速度，防止產生過大的沉降。亦可在井點系統降水過程中，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，將井點管間距加大，需要時甚至暫停抽水。

為防止抽水過程中將細微土粒帶出，可根據土的粒徑選擇濾網。另外確保井點管周圍砂濾層的厚度和施工質量，亦能有效防止降水引起的地面沉降。

五、降水施工時應考慮的因素

1、布井時，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、布井時應根據地質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，根據洗井擱置的時間的長短，宜多鉆進2——3m，避免因洗井不及時泥漿沉淀過厚，增加洗井的難度。洗井不應擱置時間過長或完成鉆探后集中洗井。

4、水泵選擇時應與井的出水能力相匹配，水泵小時達不到降深要求；水泵大時，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，在現場實際調配。

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

6、抽水設備應進行定期保養，降水期間不得隨意停抽。當發生停電時應及時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行估算分析，如分析出沉降過大時，應采取必要措施。

8、降水時應對周圍建筑物的觀測。首先在降水影響范圍外建立水準點，降水前對建筑物進行觀測，并進行記錄。降水開始階段每天觀測兩次，進入穩定期后，每天可以只觀測一次。