围堰渗水和基坑抽水强度计算书(002)

设计计算书计算[2010]002号共5页第一页围堰渗水和基坑抽水强度计算书1围堰渗流计算围堰渗流计算分为两个部分（围堰帷幕部分，堰基部分）分别进行渗流计算。然后将两部分渗流计算的渗流量累加，既为该围堰的总渗流量。一般情况下，这样求得的总渗流量较整体计算渗流量较小，所以在最后累加后会乘以约30%做为较小值的进一步精确。以下来做分别计算(计算为单宽渗流量，单位为m3/d，即立方米每天)。1.1帷幕灌浆部分的渗流计算查阅相关资料，帷幕灌浆体的渗透系数约为1×106cm/s。根据水利水电出版社《土坝设计》第171页达塞定理计算渗流量的方法和以取定的相关参数，帷幕灌浆渗流量：kiAq11q——渗流量A——帷幕水流断面面积18.36×1m2(帷幕平均总长808m，总计44个灌浆孔，均深18.36m，渗水断面面积即为18.36×1)。k——高喷射墙渗透系数(1×106cm/s=8.64×104m/d)i——水力坡降，210.1/21LHi；H——水头（H=21.00m）L——渗透途径长度(L=1m～1.5m)计算得kiAq1=dm/333.036.1821000864.03图3-1堰基部分渗流计算简图1.2堰基透水部分渗流计算堰基渗流部分计算则根据《土坝设计》第197页堰基渗流量计算公式来进行计算。1.2.1渗流参数的取定上游围堰上游水位H=1201.50m（设计堰顶5年一遇37.1m3/s的水位高程）。堰底的高程H2=1191m。上游围堰上游最大水头H1=20.50m。帷幕灌浆孔钻入强风化岩层1.0m，地质资料中确定：河床覆盖层为10m～15m厚的全透水层，其下为强风化岩层，强风化岩层也为较强透水层，其厚度为3m～5m，渗透系数由于无试验确定，拟定其渗透系数值为1m/d～8m/d，计算取值为4m/d。强风化岩层之下为弱风化层，弱风化岩层厚度约10m～15m，弱风化层也具有透水性，渗透系数同样根据经验取定0.15m/d～2.3m/d，计算时取值0.8m/d。计算时将强风化层与弱风化层分开计算，拟定其下微风化层为不透水层。1.2.2强风化层渗流计算强风化岩层堰基渗径L=39.00m，渗水厚度T=4.0m，渗透系数K=4m/d，（T=4m,K=4.0m/d）L/T=9.75，公式中的系数n可根据下表进行取定：表3-1计算参数取定表L/T2054321N值1.151.181.231.301.441.87根据以上数据确定系数n=1.17堰基的渗流计算可根据《土坝设计》第197页堰基渗流量计算公式来进行计算。计算参数如下：围堰上游水位H1=1201.50m，堰底高程H2=1191m，围堰上游水头H1=20.50m。其渗流量nLHTKqK——堰基的渗透系数，取定K=4m/dL——围堰渗径，L=39.00mH——围堰上游水头，H=21.00mT——堰基的渗水深度，T=4m强风化岩层渗流量dmnLHTKq/36.73917.14214321.2.3弱风化层渗流计算强风化岩层堰基渗径同样也为L=39.00m，渗水厚度取值T=15m，渗透系数K=0.8m/d，（T=15,K=0.8m/d）L/T=2.6，n=1.37。其渗流量nLHTKqK——堰基的渗透系数，取定K=0.8m/dL——围堰渗径，L=39.00mH——围堰上游水头，H=21.00mT——堰基的渗水深度，T=15m强风化岩层渗流量dmnLHTKq/72.43937.115218.033围堰分开进行渗流计算,其计算出的渗流量一般偏小于整体计算,根据前面所述将计算出的下游围堰渗流量扩大30%。最后得出其渗流量q=12.73m3/d则总围堰单宽计算总渗流量dmqqqq/413.123321，总渗流量应计算方法较实际情况会略为偏小，所以将计算值扩大30%则实际围堰单宽渗流量16.14dm/3。2基坑排水强度计算在上游围堰闭气之后，就要排除基坑的积水和渗水，以利开展基坑施工工作。基坑排水工作按排水时间及性质可分为①基坑开挖前的初期排水、②基坑开挖及建筑物施工过程中的经常性排水。2.1基坑初期排水2.1.1排水量的估算初期排水主要包括基坑积水、围堰渗水、天气降水三大部分。对于降雨根据规范要求按多年平均日降水量进行计算。（1）基坑积水的计算基坑积水的计算首先确定基坑内的平均水深；其次进行上游围堰下游基坑内部同位置的横断面面积；然后计算上游围堰直至下游落水洞的距离；进而利用这三要素确定出基坑的总积水体积。○1上游围堰闭气后若无较大洪水，基坑的水位高程应为1195m。若上游围堰在闭气前出现超标洪水（11～3月，P=20%五年一遇洪水标准smQ/1.373），来洪流量大于导流洞过流量45sm/3则会出现围堰前水位雍高。基坑水位高程会达到EL1198m以上。计算按EL1198m水位高程进行计算。由于本工程在坝址坝轴线下游约700m位置有一天然落水洞，河流直接从坝下游700m后的落水洞下泄，所以在上游围堰截流后随即开始基坑初期抽水，待基坑内抽水基本完成后（基坑形成干地后或积水较浅）进行下游围堰的施工。基坑积水总量按上游围堰以下直至落水洞的积水总量。分别在坝轴线上游23m与62m，下游69m与100m分别截取4个横断面，在EL1198m河床水位高程下横断面面积分别为113.64m2、108.91m2、104.08m2、196.63m2。取其平均横断面面积130.82m2，取上游围堰至落水洞的河流长度790m计算，基坑积水总量为10.335万m3。（2）基坑抽水时间的计算根据中国水利水电出版社《水利水电工程施工组织与管理》第87页中说明，应限制在0.5～1.0m/d。由于是小型基坑，计算按1.0m/d的基坑水位下降速度。基坑水位高程EL1198m，基坑最低高程EL1190m。按水深8m计算。所以可基本确定其水位下降时间即基坑抽干时间为8d。（3）基坑渗水的计算基坑渗水主要为上下游围堰的渗水，通过对围堰设计结构和地质结构形式，其渗流量都已通过公式计算出。其单宽渗流量为16.14dm/3，围堰轴线长度44.22m，所以上游围堰，上游围堰总的渗水方量为35710822.4414.16m。（4）基坑排水期降雨的计算基坑降水按多年平均降水量计算，多年平均降雨量为1007.3mm。取8天的降雨量为33mm，基坑汇水面积为2m27300900万m计。按12天的初期排水期计算出相应总降水量59613m。（5）其它途径来水初期排水过程中，坝肩其他作业面并无施工用水，并无施工废水排除。其他途径来水主要为坝肩和山体的渗水，可按300dm/3每天进行计算，8天的初期排水工期下，其他途径来水总量为24003m。将基坑积水、围堰渗水、降雨、其他途径等水体总量为1174213m。2.1.2初期排水量的计算根据水利水电出版社《水利工程施工》第44页初期排水量计算公式：TVQV——基坑初期排水总量，3mT——初期排水时间（按每天20小时计算），h根据以上公式，按2倍积水体积计算排水量，TVQ=hm/73420811742132.2基坑经常性排水在基坑初期排水初步完成后，进行下游围堰的施工（同步于经常性排水）。下游围堰的目的是在坝下游地势较高处兴建围堰，防止回水倒灌和集水排出。排水内容为围堰渗水及基岩渗水、降水、基坑内施工废水及其它途径来水等四个方面的水情。2.2.1围堰渗水上游围堰按16.14m3/d的单宽渗流计算，44.22m的上游围堰轴线长度下，日平均渗流量为713.7m3/d。2.2.2降水取排水时段内最大日降水24h内排出计算。按年平均降雨量计算每天为2.76mm，按8.5万m2的汇水面积计算（进入经常性排水阶段，下游围堰形成，基坑范围减小），日需排出降水235m3。2.2.3施工废水：围堰发挥效益的一个枯水期中，基坑主要进行混凝土浇筑、固结灌浆、帷幕灌浆等施工作业任务。根据《水利水电工程施工组织设计手册》施工用水概算指标确定用水量标准。主体工程：土石方工程：20升/m3。砼工程：10000升/m3。灌浆工程：固结灌浆450升/m2。帷幕灌浆500升/m。截止2011年5月31日汛前，坝体将实现92500m3的土石方开挖、混凝土浇筑26900m3、帷幕灌浆4800m、固结灌浆5480m。总需水量29.73万m3。总历时自围堰形成2010年11月2日自2011年5月31日，总天数211天。则平均每天用水量1409m3/d。废水量按用水量的约30%来计算，所以每天废水产量为423m3/d。2.2.4其它途径来水：经常性排水过程中，坝肩其他作业面并无施工用水，并无施工废水排除。其他途径来水主要为坝肩和山体的渗水，可按200dm/3每天进行计算。经常性排水每天总排水量1572dm/3，每小时排水强度78.6hm/3（以每天20小时计算）。贵州黔水公司打鱼凼项目部技术部2010年11月10日