深基坑人工降水水位预测与降水方案优化(附带公式说明)

深基坑人工降水水位预测与降水方案优化（附带公式说明）
目前长春市深基坑降水的数量比较多，由于多种原因，绝大多数隆水工程都不进行降水的水位预测，其开挖日期预测出是凭个人感觉推断出的。

其开挖速度也是按其叶祖奇开挖的能力，自行决定的，根本没有水位预测的依据。

其降水井的布局，多数是依据相邻工地情况加上设计者的感性认识而平均布井。

更有甚者，在以井数给钱的思想督导下，竟达到井距4m。

上述种种情况的出现，其一影响工作进度;其二造成很大浪费。

笔者认为用计算机对降水进行水位预测，能够解决上述问题，具有较多的社会效益与经济效益。

降水方案的水位预测一般是应用地下水动力学中的稳定流和非稳定流潜水完整井与承压水完整井干扰井群公式，其具体公式如下;
1.潜水基本井干扰井群公式（1）稳定流
一、开挖日期的预测
众所周知，深基坑人工降水目的之一就是为开挖土方创造良好的作业条件。

因此，从打完降水井合笼后到年份取土日期确定也是重要的问题，若过早开挖会出水，造成停工;若过晚开挖则影响施工进度，造成很大浪费。

为解决此问题，我们采用非稳定流的泰斯公式，对降水进行地下水位预测，从而确定开挖日期。

1.群井的泰斯公式与计算机程序框图
（1）群井的泰斯公式∶在降水工程中，想要知道同一地点不同关头的水位降深，不同地点，不同关头的水位降深，就行了就要用群井的泰斯公式进行计算∶
（2）预测的计算机框图见图4-3示。

2.开挖日期估测实例
为了说明开挖出厂日期预测，列举长春市两个所列降水二期工程实例。

（1）长春地质学学院车库油库基坑降水开挖日期预测∶长春地质
学院车库油库长春地院新村院内，其油库基坑长24m，宽2】m，开挖
深度—4∶5m。

基坑为不具支护开挖。

基坑所处的地质市场条件由上而
下为;
①1～1.8m为杂填土;
②有机质土，局部分布，厚度1.2～2.0m;
③粉质粘土，可塑-可塑偏软，厚度3～4n，含水较多;
④粉质粘土-粘土可塑偏硬-硬塑，含水较少，厚度1.3～1.5m;
⑤粉质粘土，厚度4～5m，含水较少。

地下水位埋深1.5～1.7m。

据上述地质条件，在基坑周围布了11
眼井，每眼井径0.35m，井深10～12m。

基坑用机械开挖，据上述条件，利用伊斯群井非稳定流的泰斯公式进行中心孔，不同时刻的水位预测，其结果是从降水井合笼后4天可以开挖。

实践证明按此开挖日期开挖
没有出现明显任何问题。

现将其中孔水位降深预测结果与实测结果用
图4-4表示。

由图4-4口见，计算机预测4天中心孔水位降为3.7m，
加上水位埋深1.6m，计5.3m，完全满足了开挖深度4.5m的要求。

（2）长春市红旗大厦基坑降水估计开挖日期预测∶红旗大厦锦利
位于德昌路与红旗街交汇处，总参医院东南侧，原红旗商场处。

基坑
长68m，宽58m，开挖深度裙楼为6m，主楼为10.5m。

通过勘察资料可知，其地层科玄珠为∶
①杂填土厚0.9～3.10m;
②）粉质粘土，黄褐色，可塑夹软塑，层厚2.3～4.5m;
③粉质粘土，黄褐色，软塑，层厚0.9～2.3m;
④粉质粘土，黄褐色或灰黄色，可塑，含少量铁锰结核，层厚
1.0～3.1m;
⑤粉质粘土，黄褐色或灰黄色，硬塑-坚硬，含铁锰结核，层厚
3.2m;
⑥粉质粘土，黄褐色，可塑含铁锰结核，层厚0.7～3.2m;
⑦）粉质粘土，黄褐色，硬塑-坚硬，含铁锰结核，层厚14.5～
15.10m。

地下水位埋深2.8～3.2m。

据上述条件，该场地布降水井30眼，
井距7～9m，井深16～17m，井径0.4m。

用群井非稳定流泰斯公式进行水位降深预测，其结果是降水井合笼8天后可以开控，实际证明按出，日期开挖，取得了满意效果。

将计算机预测的中心孔.水位降深曲线与
实测曲线对比（图4-5），可看出，8七天预测水位降深与水位埋深之
和为6.2m，完全满足了开挖6m的要求。

二、基坑土质降深的预测
在降水井合笼后，随着抽水时间的延续，基坑内外地下水位在不
断地渐次下降。

了解基坑，内外不同地点，不同时刻地下水位的变化，可借助群井非稳定流泰斯稳定流公式。

此外利用该公式时刻可以预测
同一地点不同还地下水位的变化。

知道了上述地下水位的变化，就能
够指导基坑开挖和调整井的布局，优化降水方案。

1.莫拉利用非稳定流群井泰斯公式预测
（1）利用非稳定流群井泰斯公式基坑内外不同地点不同时刻地下
水位降深，以长春市西安大路建筑群九号工地为例。

百货大楼工地位
于西安大路至长春该之间重庆路拐弯处的西北侧，基坑开挖深度10m，地下水位埋深2.5m左右。

基坑长133m，宽87m，呈不规则形。

经勘察
其地层自上而下为;
①回填土，1.5m左右;
②粉质粘土，黄褐色，稍湿偏硬塑，中密，局部软塑，层厚11.2m;
③粘土，褐黄色，稍湿，硬塑-坚硬，含较多的铁锰结核，层厚14m左右;
④砾砂，黄色，密实，粗砂和砾石各占40%左右，混少量粘性土，层厚3m左右。

据上述条件，共布62眼降水井，井深18～20m，井距6～8m，井径0.35m，按照上述布井方案预测了5天、15天基坑内外地下水水流量降深，见图4-6、图4-7。

（2）利用非稳定流群井泰斯公式预测同一地点不同时刻地下水位降深，还以西安路建筑群主楼九号工地为例，预测其中心孔水位降深曲线，井与实测曲线进行对比，见图4-8。

2.利用预测潜水完整井的裘布依公式稳定流基坑内外地下水位降深
用潜水完整井求布依公式，基岩预测基坑内外最终稳定时地下水位降深。

涌过该水位盛深可
以看出降水方案能否满足要求，若不能这样一来就要对方案进行更动调整、优化群井潜水完整井裘布依公式;
以西安路南建筑群九号工地为例，其预测侵蚀作用见图4-10。

三、利用非稳定流的水位降深预测，确定开挖速度
如前所述，利用非稳定流群井计测泰斯公式，可以预测基坑内某一地点不同前夜的水位降深曲线，利用该曲线，可以指导分层开挖及开挖的速度。

从北路西安大路建筑群九号工地预测的中心孔位降深曲线（图4-8），可以看出，开挖第二层从降水井合笼到第二层开挖要15～20天时间。

根据这个时间，可以确定第一层每天的开挖量及开挖。

若认为该时间长叶，还需要提前几天，这就要对现有降水方案进行调整，之后再进行预测，直到办到为止。

通过计算机的电脑水位降深预测，结合工程方面推土机运输车的数量及能力，对方案进行调整，机构调整到能够与挖运能力相适应的程度，这就是最佳方案。

四、利用水位降深预测、调整井的布局，优化降水方案达到最佳
设计的降水方案能否满足基坑开挖施工要求，除需要科学合理的井数、井深和井距外，还要满足降水井合签到基坑开校日期的要求，该降水工期句括两个方面的内容，其—是满足从
降水井合笼到基坑修整堆土日期的要求，其二是满足整个基坑开挖时间和分层取土开挖时间的要求，即在层呈开挖和整个开挖时间辐花之内，没有地下水渗出。

为达到上述目的，就要对热索乡洛日寺降水方案进行是非稳定流的群井泰斯公式和稳定流群井求布依公式的地下水位降深预判。

通过预测看是否满足上述要求，若不满足，则调整方案，再进行地下水位降深预测，直至满足为止。

通过这样调整优化的降水方案，称为最佳方案。

长春市经济技术开发区大厦位于二道河子区政府对面，原二道河子区福利蔚县铸铁厂院内。

该大厦主楼23层，二层地下室;面积
45m×58m，开挖深度—8.5m，裙楼3层无地下室。

通过工程勘查得知其地层由上而下勘察为∶①0～0.9m为杂填土;②0.9～4.5m为黄褐色粉质粘土夹0.5～1.6m平摊的淤泥质粉质粘土，灰黑色软塑-流塑;③中粗砂0.8～1.5m;④砾砂0.9～1.5m;⑤泥岩与中细砂岩互层。

地下水为微承压水，埋深1.82～2.5m，主要补给为大气降水，含水层的平均内径4.0m。

利用预测计算，对设计的三个降水方案进行对比，对比结果见表4-6，由表4-6可知，应采用第二方案，经开挖实践证实，该方案符合实际。