一种采用降水井的防渗帷幕临河基坑及设计方法与流程

本发明涉及一种采用降水井的防渗帷幕临河基坑及设计方法，属于基坑设计施工领域。

背景技术：

在强渗透性土质条件下的临河深基坑均需要设置封闭防渗帷幕及帷幕内降水井，以降低地下水位，使地下水位始终在开挖面或结构物施工面以下。当基坑附近的河流或长江水位在汛期或风暴潮时会上涨得很高，则会在短时间内给临近的基坑防渗帷幕增加水头差，在突然增高的水差作用下，则帷幕会产生渗漏。以前遇到这种情况时，在基坑内灌水，以减少帷幕内外水头差，避免帷幕产生渗漏。但基坑受水浸泡，基坑底会受到扰动，也会使结构物或施工机具因水浸受损。另外，抽除基坑内灌的水也会拖长工期。

防渗帷幕结合降水井的方法能够有效、顺利地将确保基坑干地施工，但有可能出现以下问题：1、防渗墙本身质量缺陷；2、防渗墙施工遇到地下障碍物；3、降水井抽水时，防渗墙两侧受到的水压力出现不平衡状态，即外侧的水压力将大于内侧的水压力，防渗墙有可能受压破损出现薄弱段。

技术实现要素：

本发明根据上述不足提供了一种采用降水井的防渗帷幕临河基坑及基坑设计方法。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的一种采用降水井的防渗帷幕临河基坑，位于临河的基坑采用截水帷幕阻碍渗透，临河与基坑之间采用设置若干根降水管井，基坑内的截水帷幕内侧设有若干根降水管井。

本发明所述的采用降水井的防渗帷幕临河基坑，所述的降水管井由滤料，滤网，管井组成；所述的管井外侧设有滤料；管井与滤料之间设有滤网；管井底端设有封头。

本发明一项所述的采用降水井的防渗帷幕临河基坑的设计方法，步骤如下：

1)、按照施工要求初步设计临河基坑；

2)、在设计完成步骤1)临河基坑后，在基坑与临河之间设计降水管；

3)、根据如下公式计算步骤2)中的降水管采用规格

4)、根据如下公式计算步骤2)中的降水管采用的流量规格

5)、根据上述步骤3)及步骤4)的降水管规格，模拟计算均质含水层非完整井的基坑涌水量；

6)、根据基坑涌水量确定应急降水管井数量；

7)、验算潜水含水层基坑渗流稳定性，完成计算。

本发明所述的采用降水井的防渗帷幕临河基坑的设计方法，步骤5)中通过如下公式

计算基坑涌水量。

本发明所述的采用降水井的防渗帷幕临河基坑的设计方法，步骤7)中通过如下公式

验算含水层基坑渗流稳定性。

有益效果

本发明所述的采用降水井的防渗帷幕临河基坑及基坑设计方法，能够在防渗墙发生缺陷渗透系数变大时快速启动将外侧地下水位降低，减小防渗墙内侧降水井降水压力，确保基坑处于干地施工状态。

附图说明

图1是现有技术中施工方案图；

图2是本发明的施工方案图；

图3是本发明的降水井管结构示意图；

图4是图3降水井管俯视结构示意图；

图5是均质含水层潜水非完整井基坑涌水量模拟示意图；

图6是本发明的流土验算模拟图；

图7是本发明粉砂土质临河深基坑帷幕外应急降水井布置断图；

图8是本发明防渗墙后快速降水井工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围：

如图所示：一种采用降水井的防渗帷幕临河基坑，位于临河的基坑采用截水帷幕6阻碍渗透，其特征在于：临河与基坑之间采用设置若干根降水管井5，基坑内的截水帷幕6内侧设有若干根降水管井5。降水管井由滤料1，滤网2，管井3组成；所述的管井3外侧设有滤料1；管井3与滤料1之间设有滤网2；管井3底端设有封头4。

降水管井设计

式中：q₀----单井出水能力(m³/d)；

r_s--过滤器半径(m)；

l--过滤器进水部分长度(m)；

k-----含水层渗透系数(m/d)；

k----含水层渗透系数采用项目地质勘察报告提供的室内渗透系数，当条件允许，也可以现现场进行抽水试验，根据抽水试验数据计算土层的渗透系数。

降水井单井的设计流量可按基坑总通水量如式如下：

根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-2012)中记载；

式中：q----单井设计流量；

Q----基坑降水总涌水量(m³/d)，按基坑附录E中相应条件公式计算。

n----降水井数量。

均质含水层非完整井的基坑涌水量计算

H----降水后基坑内的水位高度(m)；

l----过滤器进水部分的长度(m)。

r₀----基坑等效半径(m)；可按计算；

确定应急降水管井数量

根据防渗墙外靠近的河道内水位、渗透系数、单口管井出水量及基坑总涌水量，计算出需要设置的管井数量。必要时在实地打设试验井，并按预先估算降水井内放置的潜水泵功率放置潜水泵。经抽水试验后，优化应急管井设置管井距离防渗帷幕距离、井深、间距及潜水泵功率等参数后实施应急降水井。

应急降水管井日常需要维护，需要间隔性地抽水，以防止管井淤塞。事先安排好应急降水管井值班员，遇到河水暴涨等导致帷幕后水位急升的情况，在请示项目部领导后立即启应急降水井，降低防渗帷幕后地下水位，直至符合安全水位为止。

潜水含水层基坑渗流稳定性验算

本基坑为粉土、砂土含水层，设置悬挂式帷幕，悬挂式截水帷幕的底端位于砂土或粉砂土含水层中，地下水渗流的流土稳定性按照据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)附录式C.0.2计算，参见下图5。

式中：K_f----流土稳定性安全系数；安全等级为一、二、三级的支护结构，K_f分别不应小于1.6、1.6、1.4。

l_d----截水帷幕在坑底以下的插入深度(m)；

D₁----潜水面顶面至基坑底面的土层厚度(m)；

R’----土的浮重度(kN/m³)；

Δh----基坑内外的水头差(m)；

r_w----水的重度(kN/m³)；

基坑上口尺寸100×35m，基坑深6m,距离32.5m处有一河道，常年有水，受暴水影响河水上涨较快，会危及在坑防渗帷幕安全，为此预先在河道与基坑间打设一排应急降水管井。管井布置如图7和图8所示，在汛期或降雨集中季节及时开动应急降水井降低帷幕后地下水位，保障了该项目基坑的安全和工期。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。