深基坑降水回灌结合技术

深基坑降水回灌结合技术

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发表时间：2010-11-02来源：鸣网作者：

摘要：在当前深基坑施工中，一般往往只编制降水方案，但施工中常常发生因降水过度而造成周围建筑物沉降、开裂或倾斜现象。本文着重介绍了一种全新的降水与回灌同时进行的工艺，对降水和回灌进行相应设计，并运用到工程实践中，收到了很好的效果，为今后类似工程提供借鉴。

关键词：深基坑，地下水，降水，回灌，技术

一、前言

在建筑物密集的场地上进行深基坑施工时，仅仅考虑基坑降水问题是不够的，还要考虑到因过度降水而引起周围原有建筑物地基的不均匀沉降和位移问题，这些不均匀沉降和位移会导致原有建筑物产生沉降、开裂或倾斜。另外，若大量抽起的地下水不加以回灌，会造成水资源的大量浪费。因此，将抽出的地下水重新回灌利用，是降水施工的必然趋势。

当前，在深基坑施工中，一般只注重降水，很少注重地下水回灌问题，我国在这方面的研究还不成熟，国家和地方没形成任何规范，也很难查到相关资料，学者们对地下水的抽取和补给机理也存在不同认识。本文结合安溪金龙.现代广场工程实例，着重介绍深基坑降水和回灌相关设计与施工注意事项，抛砖引玉，为今后类似工程提供借鉴。

二、降灌工艺原理

井点回灌是在井点降水的同时，将抽出的地下水通过回灌井点再灌入地基土层内，水从井点周围土层渗透，在土层中形成一个和降水井点相反的倒转降落漏斗，使降水井点的影响半径不超过回灌井点的范围。这样，回灌井点就以一道隔水帷幕，阻止回灌井点外侧的建筑物下的地下水流失，使地下水位基本保持不变，土层压力仍处于原始平衡状态，从而有效地防止降水井点对周围建筑物的影响。工艺原理如下图：

三、降水井设计

（一）设计资料

金龙.现代广场位于福建安溪县城内河滨北路西侧。地下室基坑北侧距民房仅15米，基坑面积5420.8m2，基坑开挖深度一般为5.30m。地层自上而下主要土层有：（1）、杂填土：平均厚度3.55m；（2）、填砂：平均厚度2.25m；（3）素填土：平均厚度2.6m；（4）、中砂、卵石混砂：平均厚度9.35m；（5）、残积砂质粘性土：平均厚度4.60m。其它地层与计算无关，忽略。

本工程地下水主要为潜水，赋存和运移于中砂、卵石混砂孔隙中，地下水稳定水位为4.5m左右。中砂、卵石混砂中的地下水渗透系数为3.8×10-2cm/s，而残积砂质粘性土的渗透系数为5.0×10-5cm/s。

现拟在基坑北侧临近民房建筑物附近施打回灌井，在基坑开挖及降水的同时进行地下水回灌，以控制民房附近地下水位不至于变化过大。

（二）、基坑涌水量Q计算

根据地勘报告，基坑涌水量可按照均质含水层潜水完整井考虑，基坑离大龙湖最近处约35米，而降水影响半径R=54.229m，基坑中心到河水边距离b=76.54＞

0.5R=27.114m；因此，基坑涌水量按基坑远离边界计算。

（1）基坑等效半径r0=(A/π)0.5=(5420.8/3.1415926)0.5=41.54m；

（2）基坑水位降深S=5.3–4.5+0.5=1.3m

（3）承压含水层厚度H：H=3.55+2.25+2.6+9.35-4.5=13.25m

（4）降水影响半径：R=2×S×(k×H)0.5=54.229m

（5）k为渗透系数，k=3.8×10-2㎝/s=32.832m/d

按照《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99中F.0.1-1公式计算如下：

Q=1.366×k×(2H-S)×S/lg(1+R/r0)=4050.181m3/d

（三）、单个管井出水量q:

1、按《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99中8.3.4公式计算：

q=120×π×rs×L×(k)1/3=1646.924m3/d

其中：rs——过滤器半径，本处取0.175m；

L——过滤器进水部分长度L,L=13.25-1.3-41.54×i=7.796m，其中i为水力坡度，i=0.1；

k为渗透系数，k=32.832m/d

2、按《建筑与市政降水工程技术规范》JGJ/T111-98中6.4.5-1计算：

q=L’×d×24/α’=1309.728m3/d

其中：L’——过滤器进水部分长度L=13.25-1.3-41.54×i=7.796m，其中i为水力坡度，i=0.1；

d——过滤器外径（㎜），d=350㎜；

α’——与含水层渗透系数有关的经验系数，查表α’=50

3、按潜水完整井单井出水量计算（无干扰）

q=π×k×(h02-hw2)/ln(R/rw)=2064m3/d

其中：h0——未抽水时井水位到含水层底部的距离，h0=13.25m；

hw——抽水时井内水位到含水层底部的距离，hw=7.796m；

k——渗透系数，k=32.832m/d；

R——降水影响半径：R=2×S×(k×H)0.5=54.229m

rw——降水井半径，rw=0.175m

4、群井抽水影响系数η的确定方法：

三口群井排成一排，间距S取nR（R为抽水影响半径,n=S/R），中间的那口井的出水量非常接近群井抽水时的单井出水量，因此以此作为群井抽水时的单井出水量理论值。

在仅有1#、3#井抽水图中，阴影部分水体的面积为：

S1=0.5×nR×0.5nSw=(1/4)×n2×R×Sw；(1)

等效成梯形后的高度设为hx，该梯形的面积为：

S2=0.5×(nR+nR+2Rhx/Sw)×hx(2)

因为S1=S2，联解（1）、（2）可得：

hx=n×Sw×[(2)0.5-1]/2=0.2071nSw

而Sw=h0-hw。故

h2=0.7071×nh0+(1-0.7071n)hw

依据裘布依公式：影响系数η=Q群/Q单=(h22-hw2)/（h02-hw2），代入h2，并设hw=mh0，代入得：

η={[（0.7071×n）+(1-0.7071×n)m]2–m2}/(1–m2)

其中：n——井的间距S与降水影响半径之比；

m——hw/h0

h0——未抽水时井水位到含水层底部的距离（m）；

hw——抽水时井内水位到含水层底部的距离（m