工程各类地下水控制施工措施及计算方法

地下水控制方案及计算方法

基坑工程中的降低地下水亦称地下水控制，即在基坑工程施工过程中，地下水要满足支护结构和挖土施工的要求，并且不因地下水位的变化，对基坑周围的环境和设施带来危害。

6-2-8-1 地下水控制方法选择

在软土地区基坑开挖深度超过3m，一般就要用井点降水。开挖深度浅时，亦可边开挖边用排水沟和集水井进行集水明排。地下水控制方法有多种，其适用条件大致如表6-123所示，选择时根据土层情况、降水深度、周围环境、支护结构种类等综合考虑后优选。当因降水而危及基坑及周边环境安全时，宜采用截水或回灌方法。

地下水控制方法适用条件表6-123

当基坑底为隔水层且层底作用有承压水时，应进行坑底突涌验算，必要时可采取水平封底隔渗或钻孔减压措施，保证坑底土层稳定。否则一旦发生突涌，将给施工带来极大麻烦。

6-2-8-2 基坑涌水量计算

根据水井理论，水井分为潜水（无压）完整井、潜水（无压）非完整井、承压完整井和承压非完整井。这几种井的涌水量计算公式不同。

完整井(fully penetrating well)：贯穿整个含水层，在全部含水层厚度上都安装有过滤器并能全断面进水的井。揭穿整个含水层，并在整个含水层厚度上都进水的井。

非完整井(partially penetrating well)：未揭穿整个含水层、只有井底和含水层的部分厚度上能进水或进水部分仅揭穿部分含水层的井。未完全揭穿整个含水层，或揭穿整个含水层，但只有部分含水层厚度上进水的井。

潜水井(well in a phreatic aquifer)：揭露潜水含水层的水井。又称无压井。

承压水井(well in a confined aquifer)：揭露承压含水层的水井。又称有压井。当水头高出地面自流时又称为自流井（artesian well,flowing well ）；当地下水埋深很大时，可出现承压-无压井。

1．均质含水层潜水完整井基坑涌水量计算 根据基坑是否邻近水源，分别计算如下： （1）基坑远离地面水源时（图6-168a ）

)

1lg()2(366.10

r R S

S H K

Q +-= （6-124） 式中 Q ——基坑涌水量；

K ——土壤的渗透系数； H ——潜水含水层厚度； S ——基坑水位降深；

R ——降水影响半径；宜通过试验或根据当地经验确定，当基坑安全等级

为二、三级时，对潜水含水层按下式计算：

kH S R 2= （6-125）

对承压含水层按下式计算：

k S R 10= （6-126）

k ——土的渗透系数；

r 0——基坑等效半径；当基坑为圆形时，基坑等效半径取圆半径。当基坑

非圆形时，对矩形基坑的等效半径按下式计算：

r 0＝0.29（a ＋b ） （6-127）

式中 a 、b ——分别为基坑的长、短边。

对不规则形状的基坑，其等效半径按下式计算：

π

A

r =

0 （6-128）

式中 A ——基坑面积。

（2）基坑近河岸（图6-168b ）

2lg )2(366.1r b S

S H k

Q -= （b ＜0.5R ） （6-129） （3）基坑位于两地表水体之间或位于补给区与排泄区之间时（图6-168c ）

]

)

()(2cos )(2lg[)2(366.12121021b b b b r b b S

S H k

Q +-+-=ππ （6-130）

（4）当基坑靠近隔水边界时

)

2(lg )lg(2)2(366.1000r b r r R S

S H k

Q +-+-= （6-131）

图6-168 均质含水层潜水完整井基坑涌水量计算简图

（a ）基坑远离地面水源；（b ）基坑近河岩； （c ）基坑位于两地表水体之间；（d ）基坑靠近隔水边界

2．均质含水层潜水非完整井基坑涌水量计算

（1）基坑远离地面水源（图6-169a ）

)

2.01lg()1lg(366.10

02

2r h l l h r R h H k

Q m m m +-++-= )2

(h

H h m += （6-132） （2）基坑近河岸，含水层厚度不大时（图6-169b ）

]14.0lg 25.066.0lg 2lg [

366.12

2

200l M b M l r l l r b s l ks Q -+++= （b ＞M/2） （6-133） 式中 M ——由含水层底板到滤头有效工作部分中点的长度。

（3）基坑近河岸（含水层厚度很大时）：

]44.022.066.0lg 2lg [

366.100b l arsh r l l

r b s l ks Q -++= （b ＞l ） （6-134） ]11.066.0lg 2lg [

366.100b

l r l l

r b s l ks Q -++= （b ＜l ） （6-135）

图6-169 均质含水层潜水非完整井涌水量计算简图

（a ）基坑远离地面水源；（b ）基坑近河岸，含水层厚度不大；

（c ）基坑近河岸，含水层厚度很大

3．均质含水层承压水完整井基坑涌水量计算 （1）基坑远离地面水源（图6-170a ）

)

1lg(73.20

r R MS k

Q += （6-136）

式中 M ——承压含水层厚度。

（2）基坑近河岸（图6-170b ）

)2lg(73.20

r b MS

k

Q = （b ＜0.5r 0） （6-137） （3）基坑位于两地表水体之间或位于补给区与排泄区之间（图6-170c ）

]

)

()(2cos )(2lg[)2(73.22121021b b b b r b b S

S H k

Q +++-=ππ （6-138）

图6-170 均质含水层承压水完整井涌水量计算简图

（a ）基坑远离地面水源；（b ）基坑近河岸；（c ）基坑位于两地表水体之间

4．均质含水层承压水非完整井基坑涌水量计算（图6-171）

)

2.01lg()1lg(7

3.20

0r M l l M r R MS

k

Q +-++= （6-139）