深井设计计算.docx
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深井设计计算
神塘河排灌站拟建站址位于无为县南端凤凰颈闸西侧约400m,距西河约240m,夹江约400m左右,站址处为一片水稻田,地面高程▽8.9~9.36m,所做《神塘河排灌(抽水)站工程地质报告》站身基本在ZK3、ZK4、ZK5、ZK8、ZK9、ZK10ZK13、ZK14、ZK15位置。
站址处地基主要为①(淤泥质)重粉质壤土,底高程▽-13.3~1.47m;②极细砂层,层底高程-33.09m;③砂砾石、中粗砂层,钻孔未揭穿。
地下水位情况:
场地地基层上部以粘壤性土为主,形成覆盖层,基土体孔隙赋存潜水,下部砂层赋存承压水,与江水联系较密切,勘探期间测得站址地下水位为▽8.3m左右。
勘测报告渗透系数结果
水平渗透系数
垂直渗透系数
1层
1.45*10-4cm/s
5.81*10-4cm/s
2层
9.12*10-4cm/s
9.39*10-4cm/s
3层
/
/
野外抽水试验的砂层渗透系数为1.42*10-3cm/s。
一.有关设计参数的确定
1.深井布置
根据基坑开挖要求,最低开挖高程▽-5.5m,基坑中心点地下水位降至▽-6.0m-6.5m以下,其次要保证无为大堤的安全和全年能顺利施工。
由于站厂房两侧护坦上须布置4排砂井(计28口)。
利用其中的6口作降水深井,另外,根据翼墙等基坑开挖要求,在其另外两侧布置20口深井,由此布置,各井间距及井围面积等参数如下:
利用砂井间距为10m(间隔利用);
其它深井间距为13~17m
井围面积为4309m2
2.渗透系数k的选择
由于未做现场抽水试验,勘探资料中各层渗透系数只能为一参考值,根据地质资料及附近工程(凤凰颈排灌站)实际施工情况,
初设阶段取k=5.68*10-3cm/s=4.91m/d
施工图阶段须经抽水试验确定并进行相应的修改。
3.影响半径R
初设阶段未做抽水试验,根据勘探地质资料取经验值。
由《供水水文地质手册》p272,表1-6-6取R=60m
附表根据颗粒直径确定影响半径R值
地层
地层颗粒
R值(m)
粒径(mm)
占重量(%)
粉砂
0.05~0.1
>0以下
25~50
细砂
0.1~0.25
>70
50~100
中砂
0.25~0.5
>50
100~300
粗砂
0.5~1.0
>50
300~400
极粗砂
1.0~2.0
400~500
小砾石
2.0~3.0
500~600
中砾石
3.0~5.0
600~1500
4.降深及水位
由水工设计要求基坑开挖至▽-5.5m高程,地下水位一般应低于0.5~1.0m,即水位降至▽-6.0~6.5m,地表水位取▽8.9m,则降深S=8.9-(-6.5)=15.4m
水位:
汛期亦须降水,施工期西河10年一遇水位为12m,则水位差为H=12-(-6.5)=18.5m
5.含水层厚度M
由于地质钻孔均未钻到隔水层,中粗砂及砾石层均未揭露,无法判定真正的含水层厚度,对于非完整井,按其有效带深度计算,
基坑总挖深S=9.0-(-5.5)=14.5m
初估井深在地下水位以下约30m
有效带深M=48.1m
二.基坑总涌水量的计算
计算基本参数
k=4.91m/d(渗透系数)
M=48.1m(含水层厚度)
rw=0.45m(深井半径)
L=12m(滤管长度)
R=60m(影响半径)
Sw=15.4m(水位降深)
ro=39.8m(各井中心至基坑中心距离均值)
a=4309m2(井围面积)
算法1
公式《供水水文地质》p340
由α=L/M=12/48.1=0.25查附图1(p944)得A=2
将各基本参数代入以上各式即得
Q=1093.4m3/d.口
总涌水量为1093.4*26=28428m3/d
算法2
按短沟处理《多层地基和减压沟井的渗流计算理论》p214,将梯形断面基坑转化为矩形断面(取基坑底宽与顶宽均值)
2a=(50+78.7+(9-4)*2*2)/2=74.35m
2b=(33.9+83.3+(9-1.5)*2+(9-4)*2)/2=71.1m
由b/a=0.96查p216图111知r0/a=1.16
r0=1.16*74.35/2=43.1m
r0/T=43.1/48.1=0.896
(1)
S/T=15.4/48.1=0.32
(2)
由
(1)、
(2)查p370图111知f0=0.3
非完整井等效半径ro˙=ro/ef0=31.9
总流量Q
2L1—等效补给距离,取西河侧补给距离237m
将各基本参数代入上式求出
Q=2π*4.91*48.1*18.5/ln(237/31.9)=13682m3/d
算法3
公式《多层地基和减压沟井的渗流计算理论》p313
h=f(H1,H2。
。
。
L1,L2。
。
。
x,y)-ΣCnφ(L1,L2。
。
。
xn,yn)………………
(1)
Cn=Qn/2πkT………………(3)
计算有关参数(以沿河岸为y轴,与其垂直且经过围井中心为x轴)
各井座标值为
x1=226y1=23x10=287y10=13x19=210y19=34
x2=235y2=28x11=293y11=26x20=208y20=18
x3=244y3=32x12=265y12=12x21=202y21=7
x4=247y4=58x13=256y13=16x22=196y22=5
x5=252y5=47x14=247y14=21x23=191y23=17
x6=258y6=35x15=238y15=25x24=185y24=28
x7=264y7=23x16=229y16=29x25=208y25=15
x8=269y8=12x17=223y17=61x26=217y26=19
x9=280y9=1x18=216y18=47
计算结果及计算程序附于后,所有井总出水量为Q=10200m3/h
算法4
公式《基础工程原理》p81承压非完整井式(4-7)
将所有参数代入上式得
Q=14064m3/h
算法5
公式“凤凰颈降水深井修改设计”采用公式
由α=L/M=12/48.1=0.25查附图1(p944)得A=2
将各基本参数代入以上各式即得
Q=597.1m3/d.口
总涌水量为597.1*26=15525m3/d
结论:
由于每一种计算方法都有它的适用条件,具有一定的局限性,另外实际的地质条件复杂,补给水源远不止西河一边,影响半径和渗透系数等参数假设时随意性较大,因此,其计算结果只能作为参考,施工时还应根据实际情况予以及时调整。
在此,参考附近凤凰颈工程实际施工情况以及本工程地质资料,取用第四种算法结果即Q=14064m3/h
基坑中心点降低高度为(凤凰颈排灌站修正设计)
将各数据代入式中得
Hc=15.9m
相应的基坑中心点地下水位高程为8.9-15.9=-7.0m,符合施工要求。