洪泥河倒虹吸基坑降水計算及分析

2016-07-29 10:30:09張磊

海河水利 2016年2期

張磊

（河北省水利水電勘測設(shè)計研究院，天津　300250）

洪泥河倒虹吸基坑降水計算及分析

張磊

（河北省水利水電勘測設(shè)計研究院，天津300250）

摘要：由于工期緊張，洪泥河倒虹吸圍堰內(nèi)河水排完后即開始進(jìn)行基坑開挖。由于地下水位較高，基坑開挖過程中出現(xiàn)塌坡和流砂現(xiàn)象。為保證干場施工和控制塌坡與流砂現(xiàn)象的發(fā)生，通過對基坑降水的計算及分析，結(jié)合工程實際，提出了井點降水法降低地下水位。

關(guān)鍵詞：基坑開挖；降水的計算與分析；井點降水法

1　工程概況

為保證雙白引河連通以及雙白引河與洪泥河的水系溝通，設(shè)計新建雙白引河穿洪泥河倒虹吸及連通閘工程。倒虹吸與洪泥河呈54.5°角斜交布置。倒虹吸采用2孔2.2 m×2.2 m鋼筋混凝土箱涵，管身段長81 m，其中底部水平管段長33 m、進(jìn)出口斜管段各長24 m。進(jìn)出口底高程為-2.0 m，水平段箱涵底高程為-6.4 m。雙白引河與洪泥河互通涵閘與倒虹吸合并布置，采用2.2 m×2.2 m鋼筋混凝土箱涵，閘底板頂高程-2.0 m。由于工期緊張，圍堰穩(wěn)定后，即開始洪泥河倒虹吸的基坑開挖工作，但由于地下水位較高，開挖初期洪泥河基坑邊坡均出現(xiàn)了不同程度的塌坡和流砂現(xiàn)象。

為保證干場施工，并有效控制塌坡和流砂現(xiàn)象的發(fā)生，擬采用井點降水法降低地下水位。

2　降水計算基本數(shù)據(jù)

根據(jù)施工單位給出的資料，兩個圍堰之間的距離140 m，視為基坑長度L；兩岸河堤之間的距離48 m，視為基坑寬度b。

洪泥河段主要含水層為粉土（砂壤土），根據(jù)勘察報告，滲透系數(shù)建議值K=2.6×10-4cm/s≈0.25 m/d。

按照勘察期間地下水位，確定以下技術(shù)指標(biāo)［1］:左岸鉆孔水位0.72 m，右岸鉆孔水位0.16 m，但因為河床有明水，水位高程約1.5 m，水位值取高值0.72 m。

因渠底高程-6.9 m，應(yīng)將降水后水位控制在-7.9 m以下（建基面以下1.0 m），則地下水降深值Sd=0.72+7.9=8.62（m）。

含水層厚度H取地下水位至粉土層底部距離，左側(cè)鉆孔H1=0.72+10.48=11.2（m），右側(cè)鉆孔H2= 0.16+14.94=15.1（m），取平均值H=（H1+H2）/2=13.2 （m）。

潛水含水層降水影響半徑R=2SdKH=2×10×0.25×13.2=36.33（m）（Sd小于10 m按10 m計算）。

基坑等效半徑r0=A π，當(dāng)基坑L=140 m、b= 48 m時，r0=46.26 m。

3　基坑涌水量計算

按潛水完整井計算公式進(jìn)行計算［2］:

式中:Q為基坑涌水量（m3/d）；K為滲透系數(shù)（m/d）；H為潛水含水層厚度（m）；Sd為降深（m）；r0為基坑等效半徑（m）；R為降水影響半徑（m）。

當(dāng)K=0.25m/d、H=13.2m、Sd=8.62m、R=36.33m、r0=46.26 m時，Q=207.57 m3/d。

由于本工程基坑開挖不規(guī)則，基坑長度取兩圍堰距離偏大，當(dāng)基坑數(shù)據(jù)取值不同時計算結(jié)果有所差異。粉土滲透系數(shù)k取值為2.6×10-4cm/s≈0.25 m/d、5.2×10-4cm/s≈0.45 m/d、7×10-4cm/s≈0.60 m/d時，各種不同工況計算結(jié)果見表1。

粉土層黏粒含量5%左右，干密度偏小，孔隙比較大，且粉土層埋藏較淺，根據(jù)經(jīng)驗綜合分析認(rèn)為K值取5.2×10-4～7×10-4cm/s較為適宜。