厚度H应满足下式要求:
H·≥Fs·γw·h /γs
式 中:
H — 承压水上覆不透水层的厚度(m),基坑底板深
度为19.00m,承压含水层的顶板深度为28.50m,则:H = 9.50m;
γs — 基坑底以下不透水层的土的加权平均重度
(KN/m3),取18.15 KN/m3;
h — 承压水头高于承压含水层顶板的高度(m),承压
含水层的顶板深度为45.00m,承压水头高度取地表以下10.00m,则:h = 45.00 - 10.00 = 35.00m;
γw — 水的重度(KN/m3),取10KN/m3; Fs — 安全系数,一般为1.0~1.2,取1.1; 2、评价结果:
H ≥ 1.10×10.00 × 35.00 / 18.15 = 21.20m; 3、评价结果分析
根据上述验算结果分析:当本工程基坑开挖至地表以下15.00m左右时,若上覆承压水不透水层的厚度大于21.20m时,基坑底不会发生突涌,而本工程的上覆不透水层的厚度要大于30m,故基底是稳定的,因此,本工程对承压水可不考虑采取减压抽水措施。
(二)降水井工作量布置依据 1、基坑内抽水量的估算 1) 地下水容积储存量的计算:
计算式: W = μ·V 或 W = μ·A·h 式 中:
W — 容积储存量 (m3)
V — 含水层体积 (m3),V = 基坑面积A×降水深
度h(即潜水静止水位至基坑底板以下1.00m);
μ— 含水层的给水度(粉砂与粘土给水度经验值
为 0.10~0.15 )(供水文地质手册\\第二册),本次根据上部土层的性质取:μ= 0.10。
a.基坑面积(A)计算
① 东端头井面积:320.92m2; ⅱ ② 西端头井面积:320.92m2; ⅲ ③ 主车道面积:2436.16m2; 基坑面积A = 3078m2。
b.降水深度(h)计算
h = 基坑开挖平均深度13.60m + 1.00m - 静止水位
0.50m
= 14.10m。
由上述参数计算地下水容积储存量如下: W = μ·A·h = 0.10×3078×14.10 = 4340m3。
2) 地下水垂直补给量的计算:
计算式: Qj = kZ·A·I 式 中:
Qj — 地下水垂直补给量(m3/d);
kZ — 垂直渗透系数(m/d),粘性土的渗透系数
根据经验取0.05m/d(供水水文地质手册\\第二册);
A — 迳流补给断面积 (m2),即基坑面积; I — 水力坡度,I =(h2 - h1)/ L,其中: h1 — 下伏含水层水头高度(m),根据经验取地
表以下10.00m;
h2 — 基坑底板的深度(m),取平均深度
13.60m;
L — 补给含水层顶板至基坑底板的距离(m);
取10.40m;
则:水力坡度I =(13.60-10.00)/10.40 = 0.35; 由上述参数计算地下水垂直补给量Qj如下:
Qj = Kz·A·I = 0.05×3078×0.35 = 54m3/d。 3) 基坑抽水量的确定原则
本基坑的出水量主要包括地下水的储存量、地下水的垂直补给量与降雨量,由于对降雨量目前无资料估测,且根据上部潜水含水层的透水性较弱的特性,在短时期内因降雨渗
入地层内的渗入量不会很多,因此,本次对基坑的抽水量确定、井数设计与抽水泵的选择只考虑地下水的储存量与垂直补给量,对于降雨量的排出,采用明排水的施工措施来解决。 2、坑内降水井数量的布置 n = A / a井 式 中:
n — 井数(口); A — 基坑降水面积 (m2); a
井— 单井有效抽水面积 (m
2);根据我公司的降水
施工经验在上海地区第⑦层以上的以粘性土为主的潜水含水层的特性单井有效抽水面积
a井一般为150 m2~250m2,取200m2;
即:
n = A / a井 = 3078 / 200 = 15.39 则拟定16
口。
3坑内降水井工作量设计结果分析 1)由上述计算结果的数据如下: ① 地下水容积储存量W = 4340m3; ② 地下水垂直补给量Qj = 54m3/d; ③ 降水井16口; 2)抽水量计算
当选用QDX3-20-0.75型流量为3.0m3/h的潜水泵抽水时:
每天抽水量Q抽= 3×16×24 = 1152m3;
其中包含每天的垂直补给量Qj = 54m3/d, 因此每天抽取地下水的储存量W抽为: W抽= Q抽 - QJ×1天 = 1152 – 54 = 1098m3 3)抽水天数计算
抽水天数 t= 总储存量W ÷ 每天抽取的储存量W抽 = 4340÷1098 = 4天
4)从以上计算结果可知:当16口降水井全部抽水时,4天后就能将基坑内的地下水疏干,但由于本场地的潜水含水层的渗透性较差,地层内每天的出水量难以满足每台泵72m3/d的抽水能力的要求,即每台泵的抽水将是间续抽水,因此按每天抽水12个小时计,则经抽水8天后基坑内的地下水即可疏干,因此,上述布置的井数完全能满足本次基坑的干挖土施工的要求。
(三)工作量布置
根据本次降水目的与要求、水文地质条件及基坑开挖的深度等因素,并对本工程基坑内的地下水的出水量进行了计算以及对基坑底板突涌的可能性进行了评价验算,本次降水工作量的布置只在基坑内布置疏干降水井,不需布置减压抽水井。疏干降水井布置如下:
共布置16口降水井,详见“降水井平面布置图”(图1)。 1、主体通道:布置12口降水井,井深17.00m,见“降水井结构图”(图2);
2、东、西端头井:布置4口降水井,井深19.00m,见