K——土壤的渗透系数;H——潜水含水层厚度;S——基坑水位降深;R——降水影响半径;宜通过试验或根据当地经验确定,当基坑安全等级为二、三级时,对潜水含水层按下式计算:kHSR2=(6-125)对承压含水层按下式计算:kSR10=(6-126)k——土的渗透系数;r0——基坑等效半径;当基坑为圆形时,基坑等效半径取圆半径。
当基坑非圆形时,对矩形基坑的等效半径按下式计算:r0=0.29(a+b)(6-127)式中a、b——分别为基坑的长、短边。
对不规则形状的基坑,其等效半径按下式计算:πAr=(6-128)式中A——基坑面积。
(2)基坑近河岸(图6-168b)2lg)2(366.1rbSSHkQ-=(b<0.5R)(6-129)(3)基坑位于两地表水体之间或位于补给区与排泄区之间时(图6-168c)])()(2cos)(2lg[)2(366.1212121bbbbrbbSSHkQ+-+-=ππ(6-130)(4)当基坑靠近隔水边界时)2(lg)lg(2)2(366.1rbrrRSSHkQ+-+-=(6-131)图6-168 均质含水层潜水完整井基坑涌水量计算简图(a)基坑远离地面水源;(b)基坑近河岩;(c)基坑位于两地表水体之间;(d)基坑靠近隔水边界2.均质含水层潜水非完整井基坑涌水量计算(1)基坑远离地面水源(图6-169a))2.01lg()1lg(366.122rhllhrRhHkQmmm+-++-=)2(hHhm+=(6-132)(2)基坑近河岸,含水层厚度不大时(图6-169b)]14.0lg25.066.0lg2lg[366.1222lMbMlrllrbslksQ-+++=(b>M/2)(6-133)式中M——由含水层底板到滤头有效工作部分中点的长度。
(3)基坑近河岸(含水层厚度很大时):]44.022.066.0lg2lg[366.1blarshrllrbslksQ-++=(b>l)(6-134)]11.066.0lg2lg[366.1blrllrbslksQ-++=(b<l)(6-135)图6-169 均质含水层潜水非完整井涌水量计算简图(a )基坑远离地面水源;(b )基坑近河岸,含水层厚度不大;(c )基坑近河岸,含水层厚度很大3.均质含水层承压水完整井基坑涌水量计算 (1)基坑远离地面水源(图6-170a ))1lg(73.20r RMS kQ += (6-136)式中 M ——承压含水层厚度。
(2)基坑近河岸(图6-170b ))2lg(73.20r b MSkQ = (b <0.5r 0) (6-137) (3)基坑位于两地表水体之间或位于补给区与排泄区之间(图6-170c )])()(2cos )(2lg[)2(73.22121021b b b b r b b SS H kQ +++-=ππ (6-138)图6-170 均质含水层承压水完整井涌水量计算简图(a )基坑远离地面水源;(b )基坑近河岸;(c )基坑位于两地表水体之间4.均质含水层承压水非完整井基坑涌水量计算(图6-171))2.01lg()1lg(73.200r M l l M r R MSkQ +-++= (6-139)图6-171 均质含水层承压水非完整井涌水量计算简图 5.均质含水层承压-潜水非完整井基坑涌水量计算)1lg()2(366.102r R h M M H kQ +--= (6-140)图6-172 均质含水层承压-潜水非完整井基坑涌水量计算简图6-2-8-3 集水明排法在地下水位较高地区开挖基坑,会遇到地下水问题。
如涌入基坑内的地下水不能及时排除,不但土方开挖困难,边坡易于塌方,而且会使地基被水浸泡,扰动地基土,造成竣工后的建筑物产生不均匀沉降。
为此,在基坑开挖时要及时排除涌入的地下水。
当基坑开挖深度不很大,基坑涌水量不大时,集水明排法是应用最广泛,亦是最简单、经济的方法。
1.明沟、集水井排水明沟、集水井排水多是在基坑的两侧或四周设置排水明沟,在基坑四角或每隔30~40m设置集水井,使基坑渗出的地下水通过排水明沟汇集于集水井内,然后用水泵将其排出基坑外(图6-173)。
图6-173明沟、集水井排水方法1-排水明沟;2-集水井;3-离心式水泵;4-设备基础或建筑物基础边线;5-原地下水位线;6-降低后地下水位线排水明沟宜布置在拟建建筑基础边0.4m以外,沟边缘离开边坡坡脚应不小于0.3m。
排水明沟的底面应比挖土面低0.3~0.4m。
集水井底面应比沟底面低0.5m以上,并随基坑的挖深而加深,以保持水流畅通。
沟、井的截面应根据排水量确定,基坑排水量V应满足下列要求:V≥1.5Q(6-141)式中Q——基坑总涌水量,按6-2-8-2节提供的方法计算。
明沟、集水井排水,视水量多少连续或间断抽水,直至基础施工完毕、回填土为止。
当基坑开挖的土层由多种土组成,中部夹有透水性能的砂类土,基坑侧壁出现分层渗水时,可在基坑边坡上按不同高程分层设置明沟和集水井构成明排水系统,分层阻截和排除上部土层中的地下水,避免上层地下水冲刷基坑下部边坡造成塌方(图6-174)。
图6-174分层明沟、集水井排水法1-底层排水沟;2-底层集水井;3-二层排水沟;4-二层集水井;5-水泵;6-原地下水位线;7-降低后地下水位线2.水泵选用集水明排水是用水泵从集水井中排水,常用的水泵有潜水泵、离心式水泵和泥浆泵,其技术性能如表6-124、表6-125、表6-126和表6-127所示。
排水所需水泵的功率按下式计算:21175ηηQHKN=(6-142)式中K1——安全系数,一般取2;Q——基坑涌水量(m3/d);H——包括扬水、吸水及各种阻力造成的水头损失在内的总高度(m);η1——水泵效率,0.4~0.5;η2——动力机械效率,0.75~0.85。
一般所选用水泵的排水量为基坑涌水量的1.5~2.0倍。
潜水泵技术性能表6-124型号流量(m3/h)扬程(m)电机功率(kw)转速(r/min)电流(A)电压(V)QY-3.5 100 3.5 2.2 2800 6.5 380 QY-7 65 7 2.2 2800 6.5 380 QY-15 25 15 2.2 2800 6.5 380 QY-25 15 25 2.2 2800 6.5 380 JQB-1.5-6 10~22.5 28~20 2.2 2800 5.7 380 JQB-2-10 15~32.5 21~12 2.2 2800 5.7 380 JQB-4-31 50~90 8.2~4.7 2.2 2800 5.7 380 JQB-5-69 80~120 5.1~3.1 2.2 2800 5.7 380 7.5JQB8-97 288 4.5 7.5 - - 380 1.5JQB2-10 18 14 1.5 - - 3802Z6 15 25 4.0 - - 380JTS-2-10 25 15 2.2 2900 5.4 - B型离心水泵主要技术性能表6-125水泵型号流量(m3/h)扬程(m)吸程(m)电机功率(kW)重量(kg)211B-17 6~14 20.3~14.0 6.6~6.0 1.5 17.0 2B-31 10~30 34.5~24.0 8.2~5.7 4.0 37.0 2B-19 11~25 21.0~16.0 8.0~6.0 2.2 19.0 3B-19 32.4~52.2 21.5~15.6 6.2~5.0 4.0 23.0 3B-33 30~55 35.5~28.8 6.7~3.0 7.5 40.0 3B-57 30~70 62.0~44.5 7.7~4.7 17.0 70.0 4B-15 54~99 17.6~10.0 5.0 5.5 27.0 4B-20 65~110 22.6~17.1 5.0 10.0 51.6 4B-35 65~120 37.7~28.0 6.7~3.3 17.0 48.0 4B-51 70~120 59.0~43.0 5.0~3.5 30.0 78.0 4B-91 65~135 98.0~72.5 7.1~40.0 55.0 89.0 6B-13 126~187 14.3~9.6 5.9~5.0 10.0 88.0 6B-20 110~200 22.7~17.1 8.5~7.0 17.0 104.0 6B-33 110~200 36.5~29.2 6.6~5.2 30.0 117.0 8B-13 216~324 14.5~11.0 5.5~4.5 17.0 111.0 8B-18 220~360 20.0~14.0 6.2~5.0 22.0 -8B-29 220~340 32.0~25.4 6.5~4.7 40.0 139.0 BA型离心水泵主要技术性能表6-126水泵型号流量(m3/h)扬程(m)吸程(m)电机功率外形尺寸(mm)重量(kg)管井的出水量q (m 3/d )按下述经验公式确定:3120k l r q s π= (6-144)r s ——过滤器半径(m );l ——过滤器进水部分长度(m ); k ——含水层的渗透系数(m/d )。
喷射井点的设计出水能力 表6-128型号外管直径 (mm ) 喷射管工作水 压力 (MPa ) 工作水 流量 (m 3/d )设计单个井 点出水能力 (m 3/d ) 适用含水层 渗透系数 (m/d ) 喷嘴直径 (mm ) 混合室直径 (mm ) 1.5型并列式 38 7 14 0.6~0.8 112.8~163.2 100.8~138.2 0.1~5.0 2.5型圆心式 68 7 14 0.6~0.8 110.4~148.8 103.2~138.2 0.1~5.0 4.0型圆心式 100 10 20 0.6~0.8 230.4 259.2~388.8 5~106.0型圆心式16219400.6~0.8720600~72010~20 2.过滤器长度真空井点和喷射井点的过滤器长度,不宜小于含水层厚度的1/3。
管井过滤器长度宜与含水层厚度一致。
群井抽水时,各井点单井过滤器进水部分长度应符合下述条件:y 0>l (6-145)式中 y 0——单井井管进水长度,按下式计算:(1)潜水完整井(5-146)式中 r 0——基坑等效半径;r w ——管井半径;H ——潜水含水层厚度; R0——基坑等效半径与降水影响半径之和 R 0=r 0+RR ——降水井影响半径。
(2)承压完整井(6-147)式中H'——承压水位至该承压含水层底板的距离;M ——承压含水层厚度。
当滤管工作部分长度小于2/3含水层厚度时,应采用非完整井公式计算。
若不满足上式条件,应调整井点数量和井点间距,再进行验算。