潛水非完整井井群降水在亦莊退水工程中的應用

【摘要】降水施工的成敗對工程進度、質量、安全影響重大，選擇與實際工程條件相適應的公式進行計算是非常必要的，在實際工程中，潛水非完整井井群最為多見，本文利用潛水非完整井計算理論及CY疊加理論設計的北京亦莊退水工程降水方案取得了良好效果。

【關鍵詞】潛水非完整井；井群；CY疊加原理

1、工程概況

1.1工程位置

北京經濟開發區路南區亦莊退水工程位于亦莊新城西南部，因路南區雨水規劃下游12平方公里建設范圍以外，亦百路及博興路雨水下游目前暫不能按照規劃實施；在路南區南區三街與南區九路交叉口西南角綠地建設3#退水點，泵池基坑尺寸（15×10×8.5）m；

1.2地質特性

勘察揭露表層為人工填土，其下為一般第四紀沖積物。從地層空間分布規律看，土層在水平向分布比較穩定；垂直向變化顯著。現從上至下分別描述如下：

人工填土（Q4ml）

①低液限粉土素填土：黃褐色，稍濕～濕，松散～稍密；以粘質粉土填充，局部夾①1雜填土層：雜色，稍濕，松散，由碎磚塊、石灰、樹根等組成。為近期拆遷和施工堆積在原地面的填土。

一般第四紀沖積物（Q4al）

②低液限粘土：褐黃色，濕，可塑；含云母、氧化鐵，中高壓縮性-高壓縮性。

②1粉細砂：褐黃色，稍濕，稍密；礦物成份以長石、石英為主。

②2低液限粉土：灰褐色，濕～很濕，中密，含云母、氧化鐵。

③低液限粉土：灰褐色，濕～很濕，中密，含云母、氧化鐵。

1.3水文地質

本次勘察期間揭遇一層地下水，其類型為潛水，實測地下水位埋深8米，水位標高EL16.8，主要受大氣降水補給；含水層滲透系數取0.1m/d；本次勘探深度20m，未見底，根據區域資料，潛水含水層厚度M大于75m；

2、降水管井設計

2.1降水方案選擇

地下水位高于基坑底0.5m，需要進行降水，《建筑基坑支護技術規程》JGJ120-2012（以下簡稱“規程”）要求降低到基坑底以下0.5m～1.0m，考慮要求地基承載力達到230Kpa，水對承載力不利影響較大，應將地下水位降低至基坑底以下1.0m，即地下水位最少降低1.5m；由水文地質資料可知，含水層滲透系數0.1m/d，根據規程選用管井降水方案，含水層厚度大于75m，厚度很大，管井深不可能達到含水層底部隔水層，管井應為潛水非完整井；基坑開挖采用放坡大開挖方式，邊坡坡度1：1，上開口尺寸32m×27m，地面標高EL24.8，基坑底板標高EL16.3，要求中心o點水位降低到EL15.3，為便于土方開挖及降水井運行，管井采用間距L=30m正方形布置，位于基坑開挖四角處，井徑0.3m；井底設沉砂段，沉砂段井壁不進水；管井井群定性為潛水非完整井井群；（見圖1）

2.2條件擬定

根據地勘資料，井群定性為潛水非完整井井群，計算模型擬定條件為：a不考慮井底板進水；b井為穩定流；c含水層厚度很大，遠大于過濾器長度；

2.3井群分解

根據大學教材《地下水動力學》[1]潛水非完整井分解理論，潛水非完整井井群（見圖2）在擬定的虛擬隔水層N-N面分解為潛水完整井井群（見圖3）及承壓非完整井井群（見圖4）

分解后潛水完整井形成降落漏斗，并為虛擬隔水層N-N面下分解后承壓非完整井含水層提供水頭，形成坡降，各處水頭即為分解后潛水完整井所形成的降落漏斗對應位置的含水層高度；

2.4分解后潛水完整井井群計算

2.4.1影響半徑R

因地勘數據未提供潛水含水層影響半徑R數值，分解后潛水完整井影響半徑R使用規程P95 公式7.3.11-1（）進行計算；首先假定圖2中參數：H0=10m，Sw=7m；計算影響半徑=14m；

2.4.2單井出水量

2.4.3計算中心o點Swo

使用公式（2）、公式（3）計算中心o點降深Swo，因四眼井結構形式完全一致，故而公式中Qaj即為2.4.2所計算的Qa，Rj即為2.4.1計算的R值，ho為降水穩定后o點含水層厚度；

其中，j為井編號，各井Rj相等為R，各井Qaj相等為Qaroj=，井數n=4；So=H0-ho推導出：

經過計算，Swo為負值，不滿足要求值1.5m，按照步距0.1m加大Sw（Sw

3、結論及問題

3.1結論

潛水非完整井井群計算推導過程充分利用潛水非完整井理論及CY疊加理論，分解后潛水完整井井群使用地下水動力學的疊加理論進行計算，分解后承壓非完整井使用CY疊加理論計算，而后將結果疊加即為潛水非完整井井群單眼井的數據；此計算方法與采用潛水非完整井井群降水的實際情況吻合良好；通過使用excel軟件，可大幅度簡化試算過程，提高設計速度；

3.2問題

本計算過程未考慮地下水位降低到規范要求所需的天數，目前，規程中也未進行相關規定，因此，在今后的降水實施中，尚應積累降水日歷天數與降水效果之間關系的數據，并應參照《地下水動力學》中管井非穩定流的計算理論及公式進行反復驗證、論述，進而使降水方案在保證降水質量的前提下更能保證施工工期的要求；

參考文獻

[1] 薛禹群，朱學愚，吳吉春，李同斌，林紹志，賈貴庭.地下水動力學[M].北京：地質出版社，1997：61-156

[2] 曹松寶，裴習軍，趙國彬.儀征市三元溝泵站工程管井的探討[J].水利建設與管理，2013，33（9）：26-29.

作者簡介：陳瑜，（1982.11.03-），男，漢族，出生地：河北省保定市易縣，職位：副總工，研究方向：水務工程，鑿井工程！