二元结构地层深基坑降水量的控制方法技术

本发明专利技术二元结构地层深基坑降水量的控制方法，包括以下步骤：在基坑内构建竖向帷幕，使所述竖向帷幕插入承压含水层深度大于该含水层厚度的2/3；安装滤水管，使所述滤水管的滤水部分处于强透水层的上部，且所述滤水管的直径等于250mm，所述滤水管的长度为10‑12m；根据公式，进行排水量抽取计算。本发明专利技术的二元结构地层深基坑降水量的控制方法，通过有效控制止水帷幕长度、井管直径、过滤管长度及合理位置，从而在达到降深目的情况下，使得抽水量和地面降沉最小。

Control Method of Dewatering Quantity of Deep Foundation Pit in Binary Structure Stratum

The method for controlling the precipitation of deep foundation pit in binary structure stratum comprises the following steps: constructing a vertical curtain in the foundation pit to insert the vertical curtain into the confined aquifer at a depth greater than 2/3 of the thickness of the aquifer; installing a filter pipe so that the filter part of the filter pipe is at the upper part of the strong permeable layer, and the diameter of the filter pipe is equal to 250mm, and the length of the filter pipe is 10 mm. According to the formula, the drainage volume is calculated. The control method of the dewatering amount of the deep foundation pit in the binary structure stratum of the invention can effectively control the length of the waterproof curtain, the diameter of the well pipe, the length of the filter pipe and the reasonable position, thereby minimizing the pumping amount and the ground subsidence under the condition of achieving the purpose of reducing the depth.

【技术实现步骤摘要】
二元结构地层深基坑降水量的控制方法
本专利技术涉及建筑工程领域的方法，更具体地，涉及二元结构地层深基坑降水量的控制方法。
技术介绍
近年来，随着我国地下空间的发展，基坑的规模不断加大，深度不断加深。为保证基坑工程的施工安全，在地下水位高于开挖面时，需要进行基坑降水。在降水工程中，由于地下水位降低，基坑周围建(构)筑物会发生不均匀沉降，引起不同程度的倾斜和裂缝，甚至可能引起建(构)筑物断裂，倒塌。在深基坑工程施工中，为减少降水对周边环境的影响，常采用止水帷幕结合井点降水的方式降低承压水位。当基坑内抽水时，止水帷幕的阻挡作用使得基坑内水位大量降低，基坑外水位少量降低，从而使基坑内外存在一定的水头差，以达到保护环境的目的。为了解止水帷幕下基坑降水对周边环境的影响，有必要确定基坑降水时基坑内外承压水位的分布情况。目前已有许多学者及工程技术人员对深井降水理论和施工技术方面进行了研究，取得了丰富的成果和经验。王亮、孙国梁研究了管井降水辅以真空井点降水的方法有效地解决了饱和含黏性土的粗砂地层深基坑降水的难题；在滤管段外包裹粗、细2层纤维的针刺非织造土工织物，有效解决了深基坑管井降水时由于流砂涌入堵塞管井的问题；蒲亚平、施成华等通过规范计算涌水量，推导了考虑渗流作用的基坑降水引起地表沉降的公式，以预测降水引起地表的沉降。深基坑地下水控制应从地貌单元、地层时代和地层组合关系等宏观规律入手，宜按照同一地貌、水文地质单元中地下水类型、含水层厚度、水文地质参数及与地表水体的关系等水文地质特点，进行地下水控制的概念设计和方案比选。地貌单元不同，地下水类型不同，控制方法也不同。应以“降疏为主，封堵为辅”还是以“封堵为主，降疏为辅”地下水控制理念，要看所处的地貌单元所决定的水文地质特点和地下水类型来定。武汉地区一级阶地地层为河流冲积相的沉积物(厚度35m～55m)，其土体颗粒具有上细下粗二元结构地层的特点；地下水的赋存类型为上层滞水赋存于杂填土中，潜水赋存于较厚的杂填土、淤泥质土中；承压含水层厚度约34.0m～38.21m，有两种类型，一种赋存于中部软～可塑状态的粉质粘土、粉土或粉质粘土与粉土互层(弱透水层)中，另一种赋存于砂及砂卵石层(强透水层)中，强透水层承压水为高水头，与长江有直接水力联系。大量的工程实践经验总结得出，武汉地区一级阶地基坑地下水处理采用以“降疏为主，封堵为辅”的控制原则。以往人们在降水方案设计中仅关注水文地质参数的选择是否正确，深井降水严格控制含砂量仅从井管工艺结构方面做要求，只要不扰动土层结构，不管抽取多少地下水量，只要能降低水位并使得地面沉降不危及周边建(构)筑物的安全就行，未考虑抽水量的大小。传统的裘布依理论公式计算涌水量时，过滤管、止水帷幕长度及井群干涉影响等具体情况难以考虑，计算结果与实际情况不完全符合。目前深基坑工程地下水控制，尚未形成一套系统、完整的理论和方法，这方面的内容鲜有研究。如何合理控制地下水的抽排量，减小水资源的损失，既能达到降深目标，又能将周边地面沉降控制在较低限度成为人们关心的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种二元结构地层深基坑降水量的控制方法，以解决降深与水资源损失之间相互矛盾的技术问题。根据本专利技术的一个方面，提供了二元结构地层深基坑降水量的控制方法，，包括以下步骤：步骤S1，在基坑内构建竖向帷幕，使所述竖向帷幕插入承压含水层深度大于该含水层厚度的2/3；步骤S2，安装滤水管，使所述滤水管的滤水部分处于强透水层的上部，且所述滤水管的直径等于250mm，所述滤水管的长度为10-12m；步骤S3，根据以下公式，进行排水量抽取计算：其中，R表示相关性系数，且R2＝0.987；l表示滤水管的长度；M为承压含水层的厚度；rw表示滤水管的半径，k表示承压含水层渗透系数；s表示滤水管中水位降深；表示滤水管的流量。在上述方案基础上优选，所述步骤S1中，竖向帷幕的插入深度是基于室内实验以获取的，具体步骤为：步骤S11，基于二元结构地层，设计室内模拟实验模型，且所述室内模拟实验模型的土体分布、止水帷幕的形式、尺寸与二元结构地层相同；步骤S12，在室内模拟实验模型的渗流槽的相同间距处设置不同长度的止水帷幕，通过注入水以维持补给水位，逐时段记录出水口的渗流量的变化，以获取维持水位降深情况下渗流量较小时止水帷幕的长度。本专利技术的二元结构地层深基坑降水量的控制方法，通过有效控制止水帷幕长度、井管直径、过滤管长度及合理位置，从而在达到降深目的情况下，使得抽水量和地面降沉最小。附图说明图1为本专利技术的二元结构地层深基坑降水量的控制方法的流程图；图2为本专利技术的流水槽结构示意图；图3为本专利技术的非完整井侧向帷幕减降效果流网图；图4为本专利技术的滤水管安置不同位置的进水条件示意图；图5为本专利技术的非完整井附加阻力系数(ξ1-ξ2)与b/M关系图；图6为本专利技术的涌水量q0与滤管长度l的关系图；图7为本专利技术的涌水量增长率与滤管长度关系图；图8为本专利技术的非完整井涌水量校正系数B与M/l关系图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。请参阅图1所示，本专利技术的二元结构地层深基坑降水量的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，在基坑内构建竖向帷幕，使所述竖向帷幕插入承压含水层深度大于该含水层厚度的2/3；步骤S2，安装滤水管，使所述滤水管的滤水部分处于强透水层的上部，且所述滤水管的直径等于250mm，所述滤水管的长度为10m-12m；步骤S3，根据以下公式，进行排水量抽取计算：其中，R表示相关性系数，且R2＝0.987；l表示滤水管的长度；M为承压含水层的厚度；rw表示滤水管的半径，k表示承压含水层渗透系数；s表示滤水管中水位降深；表示滤水管的流量。为了进一步详细说明本专利技术的技术方案，其中，本专利技术的步骤S1中，竖向帷幕的插入深度是基于室内实验以获取的，具体步骤为：步骤S11，基于二元结构地层，设计室内模拟实验模型，且所述室内模拟实验模型的土体分布、止水帷幕的形式、尺寸与二元结构地层相同；步骤S12，在室内模拟实验模型的渗流槽的相同间距处设置不同长度的止水帷幕，通过注入水以维持补给水位，逐时段记录出水口的渗流量的变化，以获取维持水位降深情况下渗流量较小时止水帷幕的长度。其中，在设计室内模拟实验模型时，根据二元结构地层的土层结构，顶部为不透水层，中部为为弱透水层(粉质粘土与粉土互层)，下部为透水性强的砂土。室内模拟试验渗流槽中的土体分布、止水帷幕的形式、尺寸与现场实际工程相同。渗流槽的左端设置水箱为进水口，模拟地下水的补给，渗流槽的右侧距槽顶700mm处设置1个直径40mm的PVC管做出水口(模拟深井抽水，维持基坑的降深)，渗流槽的横向设置止水帷幕。通过渗流槽可以模拟各种工况止水帷幕时的渗流情况，试验过程中记录进水口处水头的高度，逐时段记录出水口单位时间内的流量(可用量筒量测)，模拟不同深度止水帷幕下，在维持基坑降深情况下的基坑出水量。定义止水帷幕对渗流量的影响系数Ec为:Ec＝(q-qc)/q，其中q为没有止水帷幕时的渗流量，qc为止水帷幕时的渗流量。本专利技术的流水槽的结构如图2所示，且渗流槽用有机玻璃制成，使用矩形流槽。长度为L＝2000mm，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.二元结构地层深基坑降水量的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，在基坑内构建竖向帷幕，使所述竖向帷幕插入承压含水层深度大于该含水层厚度的2/3；步骤S2，安装滤水管，使所述滤水管的滤水部分处于强透水层的上部，且所述滤水管的直径等于250mm，所述滤水管的长度为10‑12m；步骤S3，根据以下公式，进行排水量抽取计算：

【技术特征摘要】
1.二元结构地层深基坑降水量的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，在基坑内构建竖向帷幕，使所述竖向帷幕插入承压含水层深度大于该含水层厚度的2/3；步骤S2，安装滤水管，使所述滤水管的滤水部分处于强透水层的上部，且所述滤水管的直径等于250mm，所述滤水管的长度为10-12m；步骤S3，根据以下公式，进行排水量抽取计算：其中，R表示相关性系数，且R2＝0.987；l表示滤水管的长度；M为承压含水层的厚度；rw表示滤水管的半径，k表示承压含水层渗透系数；s表示滤水管中水...

【专利技术属性】
技术研发人员：王忠凯，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42