引黃入冀補(bǔ)淀工程沉沙池施工降水計算

程靜

（河南省水利第一工程局，河南 鄭州 450000）

1 工程概況

引黃入冀補(bǔ)淀工程沉沙池布置在樁號2+503.07～4+994.87，307國道以北，在巴寨村、安邱村、任稱灣等村莊之間一塊長2.50 km、寬1.45 km 的地塊。沉沙池由進(jìn)口樞紐、沉沙條渠、出口樞紐三部分組成。

進(jìn)口樞紐由1#條渠進(jìn)水閘、2#條渠進(jìn)水閘、2#條渠引水渠組成。沉沙條渠設(shè)1#沉沙條渠和2#沉沙條渠，四周設(shè)圍堤，兩條渠之間設(shè)隔堤，圍堤及隔堤頂部為5 m 寬瀝青混凝土路面；沉沙池單條條渠開口寬352.50 m，底寬約323 m，1#條渠軸線長2 356 m，2#條渠軸線長2 205.51 m。開挖底高程為1#條渠53.18～52.40 m，2#條渠53.15～52.42 m，開挖深度約4 m；圍堤及隔堤內(nèi)側(cè)坡比1∶2.50，M7.5 漿砌石防護(hù)，外坡坡比1∶2，草坡防護(hù)，左右圍堤外側(cè)設(shè)有截流溝，底寬1 m，邊坡1∶1。

出口樞紐由1#條渠退水閘、2#條渠退水閘組成。在2#條渠進(jìn)水渠及2#條渠退水渠分別布置兩座5 m寬交通橋，橋梁荷載等級為公路-Ⅱ級。沉沙池工程為3 級建筑物，抗震設(shè)防烈度為7度，工程合理使用年限50年。

2 沉沙條渠降水計算

2.1 導(dǎo)流明渠及計算

根據(jù)現(xiàn)場咨詢南湖干渠灌溉輸水期間過水流量為8 m3/s。施工期建筑物導(dǎo)流明渠底寬b=3.50 m，明渠深度2.50 m，正常水深h0=2.00 m，邊坡系數(shù)m=2，底坡坡降i=2.00×10-3。根據(jù)招標(biāo)文件提供的建筑物施工區(qū)域地質(zhì)資料，初步選定糙率n=2.40×10-2。按照均勻流考慮，試算導(dǎo)流明渠的過水流量。

式中：Q—過水流量，單位m3/s；A—過水?dāng)嗝婷娣e，單位m2；C—謝才系數(shù)，C=R1/6/n，單位m1/2/s；R—水力半徑，單位m；R=A/x，X=b+2h0（1+m2）1/2，i—坡降。

經(jīng)計算施工導(dǎo)流明渠流量為9.94 m3/s，經(jīng)復(fù)核，設(shè)計導(dǎo)流明渠的過水流量為9.94 m3/s。該數(shù)值大于南湖干渠現(xiàn)狀放水流量。導(dǎo)流渠滿足施工導(dǎo)流要求。

2.2 管井降水方案及計算

在左右圍堤、進(jìn)出口圍堤及隔堤內(nèi)側(cè)距圍堤及隔堤28 m周圈布置管井，以降低圍堤及隔堤內(nèi)側(cè)的地下水位，保證漿砌石施工過程中達(dá)到干場作業(yè)。

2.2.1 井點管埋深計算：

式中：H1—地面至基坑底的距離，取5.5 m；h1—基坑中心處底面至降低水位后的距離，取0.50 m；I—地下水降落坡度，環(huán)形井點為1/10；L—井點管至基坑中心水平距離，取16 m；h2—過濾器長度，取1 m；h3—井點管外露高度，取0.20 m。經(jīng)計算井點管埋深7.60 m，取8 m。

2.2.2 基坑總出水量

根據(jù)《建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范》和《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，按照無壓非完整井計算基坑總出水量。Q總計算公式為：

式中：k—含水層滲透系數(shù)，取3.46×10-1m/d；H—含水層有效厚度，按照1.84（S+h2）計算，計算得9.79 m；s—基坑降水深度，取降至建基面以下0.50 m，取4.32 m；R—影響半徑，R=2S，計算得15.90 m；X0—基坑等效半徑，根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，矩形基坑等效半徑X0=0.29（a+b），a=2 300 m，b=350 m，X0=768.50 m。經(jīng)計算基坑總出水量3 462 m3/d。

2.2.2.1 單井出水量q

根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，管井的出水量q（m3/d）按下列經(jīng)驗公式確定：

式中：rs—過濾器半徑（m）取0.15 m；L—過濾器進(jìn)水部分長度（m），取1 m；K—含水層滲透系數(shù)（m/d），取0.35 m/d。將上述參數(shù)代入公式中，得單井出水量為39.67 m3/d

2.2.2.2 管井總數(shù)n

根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，降水井的數(shù)量n可按下式計算：

式中字母含義同上。

經(jīng)計算1#條渠共需114 眼管井。2#條渠管井計算同1#條渠，共需114眼。

2.2.3 水泵選型

根據(jù)單井每天或每小時出水量，選擇100QJD1100潛水泵，電動機(jī)功率1 kW，小時出水量6 m3，電壓220 V，連續(xù)抽水作業(yè)，地下水位可穩(wěn)定保持設(shè)計降水深度。

永久征地正式移交后，在沉沙池內(nèi)首先進(jìn)行管井的抽水試驗，以獲得現(xiàn)場真實的降水參數(shù)，對降水計算進(jìn)行復(fù)核，從而調(diào)整井深、間距及水泵型號。

3 沉沙池進(jìn)出口樞紐施工降水計算

3.1 井點管埋深計算

井點管埋深計算采用式（6）計算。

式中：H1—地面至基坑底的距離，取5.50 m；h1—基坑中心處底面至降低水位后的距離，取0.50 m；I—地下水降落坡度，環(huán)形井點為1/10；L—井點管至基坑中心水平距離，取16 m；h2—過濾器長度，取1 m；h3—井點管外露高度，取0.20 m。

經(jīng)計算井點管埋深7.60 m，取8 m。

3.2 管井計算

3.2.1 基坑總涌水量計算按照無壓非完整井進(jìn)行計算基坑總涌水量計算。

式中：k—含水層滲透系數(shù)，取0.35 m/d；H—含水層有效厚度，按照1.84（S+h2）計算，計算得9.79 m；s—基坑降水深度，取降至建基面以下0.50 m，取4.32 m；R—影響半徑，R=2S，計算得15.90 m；X0—環(huán)形系統(tǒng)的假想半徑，X0=（F/π）1/2，其中F=110×80=8 800 m2，X0=52.94 m。得基坑總涌水量492.17 m3/d。

3.2.2 單井出水量q

地下水以潛水形式存在，管井為非完整井，根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》，管井出水量q按下列經(jīng)驗公式確定：

式中：rs—過濾器半徑（m）取0.15 m；L—過濾器進(jìn)水部分長度（m），取1 m；K—含水層滲透系數(shù)（m/d），取0.35 m/d。將上述參數(shù)代入公式中，得單井出水量為39.68 m3/d。

3.2.3 管井總數(shù)n

根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，降水井的數(shù)量n可按下式計算：

式中字母含義同上。

經(jīng)計算，管井共需17眼。出口樞紐管井共需15眼。

3.3 水泵選型

根據(jù)單井每天或每小時出水量，選擇100QJD1100潛水泵，電動機(jī)功率1 kW，小時出水量3 m3，電壓220 V，連續(xù)抽水作業(yè)，地下水位可穩(wěn)定保持設(shè)計降水深度。

首先進(jìn)行管井抽水試驗，以獲得現(xiàn)場真實的抽水參數(shù)，對降水計算進(jìn)行復(fù)核，從而調(diào)整井深、間距及水泵型號。

3.4 管井布置

按照管井間距33 m布置，管井布置在基坑開挖邊線外2 m。

4 結(jié)語

項目組對施工現(xiàn)場安全管理和施工過程的安全控制進(jìn)行全面策劃，編制安全技術(shù)措施，并進(jìn)行動態(tài)管理；編制沉沙池專項施工方案，做好論證、審查；施工組織設(shè)計、施工方案等技術(shù)文件的編制、審核、批準(zhǔn)、備案規(guī)范；施工前按規(guī)定分層次進(jìn)行施工組織設(shè)計、施工方案交底，并在交底書上簽字確認(rèn)；專項施工方案實施時安排專人現(xiàn)場旁站、監(jiān)督。施工總體布局與分區(qū)合理，規(guī)范有序，各項指標(biāo)均符合相關(guān)規(guī)定。