井点降水计算例题

重点：轻型井点的设计1）设计的基础资料轻型井点布置和计算井点系统布置应根据水文地质资料、工程要求和设备条件等确定。一般要求掌握的水文地质资料有：地下水含水层厚度、承压或非承压水及地下水变化情况、土质、土的渗透系数、不透水层的位置等。要求了解的工程性质主要有：基坑（槽）形状、大小及深度，此外尚应了解设备条件，如井管长度、泵的抽吸能力等。2）平面布置当土方施工机械需进出基坑时，也可采用U形布置（图d）。3）高程布置高程布置系确定井点管埋深，即滤管上口至总管埋设面的距离，可按下式计算（图）：式中：h——井点管埋深（m）；h1——总管埋设面至基底的距离（m）；Δh——基底至降低后的地下水位线的距离（m）；i——水力坡度；L——井点管至水井中心的水平距离，当井点管为单排布置时，L为井点管至对边坡角的水平距离（m）。玄武湖城墙侧湖底段采用围堰挡水，二级轻型井点降水，辅以管井井点降水，放坡大开挖，挂网喷浆护坡。法国水力学家裘布依（Dupuit）的水井理论裘布依理论的基本假定是：抽水影响半径内，从含水层的顶面到底部任意点的水力坡度是一个恒值。并等于该点水面处的斜率；抽水前地下水是静止的，即天然水力坡度为零；对于承压水，顶、底板是隔水的；对于潜水适用于井边水力坡度不大于1/4，底板是隔水的，含水层是均质水平的；地下水为稳定流（不随时间变化）。当均匀地在井内抽水时，井内水位开始下降。经过一定时间的抽水，井周围的水面就由水平的变成降低后的弯曲水面，最后该曲线渐趋稳定，成为向井边倾斜的水位降落漏斗。（2）无压完整井涌水量计算设水井中水位降落值为S，l‘=H-S则式中R——为单井的降水影响半径（m）；r——为单井的半径（m）在实际工程中往往会遇到无压完整井的井点系统（图b），这时地下水不仅从井的面流入，还从井底渗入。因此涌水量要比完整井大。为了简化计算，仍可采用公式（3）。此时式中H换成有效含水深度H0，即（m3/d）无压非完整井计算有效深度H0值S/（S+l）的中间值可采用插入法求H0。S/（S+l）0.20.30.50.8H01.3(S+l)1.5(S+l)1.7(S+l)1.84(S+l)上表中，S为井点管内水位降落值（m），l为滤管长度（m）。有效含水深度H0的意义是，抽水是在H0范围内受到抽水影响，而假定在H0以下的水不受抽水影响，因而也可将H0视为抽水影响深度。应用上述公式时，先要确定x0，R，K。应用上述公式时，先要确定x0，R，K。由于基坑大多不是圆形，因而不能直接得到x0.。当矩形基坑长宽比不大于5时，环形布置的井点可近似作为圆形井来处理，并用面积相等原则确定，此时将近似圆的半径作为矩形水井的假想半径：x0——环形井点系统的假想半径（m）；F——环形井点所包围的面积（m2）。抽水影响半径，与土的渗透系数、含水层厚度、水位降低值及抽水时间等因素有关。在抽水2~5d后，水位降落漏斗基本稳定，此时抽水影响半径可近似地按下式计算：式中，S，H的单位为m；K的单位为m/d。（3）井点管数量计算井点管最大间距便可求得；q为单根井管的最大出水量；d——为滤管直径L——总管长度（m）；总管长度一般不大于120m；n'——井点管最少根数。实际采用的井点管间距D应当与总管上接头尺寸相适应。即尽可能采用0.8，1.2，1.6或2.0m且DD'，这样实际采用的井点数nn'，一般n应当超过1.1n'，以防井点管堵塞等影响抽水效果。井点降水计算实例例1某车间地下室平面尺寸见图2-16a，坑底标高为-4.5m，根据地质钻探资料，自然地面至-2.5m为亚黏土层，渗透系数K=0.5m/d，-2.5m以下均为粉砂层，渗透系数K-4m/d，含水层深度不明，为了防止开挖基坑时发生流砂现象，故采用轻型井点降低地下水位的施工方案。为了使邻近建筑物不受影响，每边放坡宽度不应大于2m，试根据施工方案，进行井点系统的平面及高程布置。解：2.1井点系统的平面布置（见图a）根据基坑平面尺寸，井点采用环形布置，井管距基坑边缘取1m，总管长度L=[(66+2)+(20+2)]X2=180(m)2.2井点系统的高程布置（见图b）采用一级轻型井点管，其埋深（即滤管上口至总管埋设面的距离）hh≥h1+△h+iL=4.2+0.5+0.1X11=5.8m(长度)井点管布置时，通常露出总管埋设面0.2m，所以，井点管长度l=5.8+0.2=6m滤管长度可选用1m例2某工程基坑开挖的平面尺寸为长40m，宽18m，坑底标高为-6.0m，自然地面标高为±0.00，地势平坦，地下水位为-2.5m。根据地质钻探资料查明，地面下-2.5m为不透水黏土层，-2.5~-9.0m为细砂层。-9.0m以下为砂岩不透水层，所以含水层厚度为6.5m，细砂层渗透系数K=6m/d，基坑开挖边坡1:0.25，试求：1、拟定降低地下水方案；2、作出降水系统的竖向布置；提示：根据已知条件，含水层最大厚度为6.5m，其下均为不透水层，可采用承压轻型井点管降水方案。当选用的井管长度较短时，可将总管埋于自然地面之下，但应位于地下水位的上面。解：基坑降水面积较大，宜采用环形井管布置，按照承压完整井点的要求，将滤管埋至不透水层，若采用一级轻型井点系统，井点管长度取6m，滤管长1.2m，井管与总管接头高出地面0.2m，其井点管最大埋深HA=5.8m，再加滤管共长7m，所以必须从地面以下算起，向下挖深2m排放总管，井点系统的竖向布置图见图。例3计算例2所示承压完整井的涌水量解：根据承压完整井环形井点系统涌水量计算公式及含水层厚度M=6.5m。降水深s=6-2.5+0.5=4m抽水影响半径：基坑假想半径：将左边数值代入公式，其涌水量为：例4