引黄入冀补淀工程沉沙池施工降水计算

程静

（河南省水利第一工程局，河南 郑州 450000）

1 工程概况

引黄入冀补淀工程沉沙池布置在桩号2+503.07～4+994.87，307国道以北，在巴寨村、安邱村、任称湾等村庄之间一块长2.50 km、宽1.45 km 的地块。沉沙池由进口枢纽、沉沙条渠、出口枢纽三部分组成。

进口枢纽由1#条渠进水闸、2#条渠进水闸、2#条渠引水渠组成。沉沙条渠设1#沉沙条渠和2#沉沙条渠，四周设围堤，两条渠之间设隔堤，围堤及隔堤顶部为5 m 宽沥青混凝土路面；沉沙池单条条渠开口宽352.50 m，底宽约323 m，1#条渠轴线长2 356 m，2#条渠轴线长2 205.51 m。开挖底高程为1#条渠53.18～52.40 m，2#条渠53.15～52.42 m，开挖深度约4 m；围堤及隔堤内侧坡比1∶2.50，M7.5 浆砌石防护，外坡坡比1∶2，草坡防护，左右围堤外侧设有截流沟，底宽1 m，边坡1∶1。

出口枢纽由1#条渠退水闸、2#条渠退水闸组成。在2#条渠进水渠及2#条渠退水渠分别布置两座5 m宽交通桥，桥梁荷载等级为公路-Ⅱ级。沉沙池工程为3 级建筑物，抗震设防烈度为7度，工程合理使用年限50年。

2 沉沙条渠降水计算

2.1 导流明渠及计算

根据现场咨询南湖干渠灌溉输水期间过水流量为8 m3/s。施工期建筑物导流明渠底宽b=3.50 m，明渠深度2.50 m，正常水深h0=2.00 m，边坡系数m=2，底坡坡降i=2.00×10-3。根据招标文件提供的建筑物施工区域地质资料，初步选定糙率n=2.40×10-2。按照均匀流考虑，试算导流明渠的过水流量。

式中：Q—过水流量，单位m3/s；A—过水断面面积，单位m2；C—谢才系数，C=R1/6/n，单位m1/2/s；R—水力半径，单位m；R=A/x，X=b+2h0（1+m2）1/2，i—坡降。

经计算施工导流明渠流量为9.94 m3/s，经复核，设计导流明渠的过水流量为9.94 m3/s。该数值大于南湖干渠现状放水流量。导流渠满足施工导流要求。

2.2 管井降水方案及计算

在左右围堤、进出口围堤及隔堤内侧距围堤及隔堤28 m周圈布置管井，以降低围堤及隔堤内侧的地下水位，保证浆砌石施工过程中达到干场作业。

2.2.1 井点管埋深计算：

式中：H1—地面至基坑底的距离，取5.5 m；h1—基坑中心处底面至降低水位后的距离，取0.50 m；I—地下水降落坡度，环形井点为1/10；L—井点管至基坑中心水平距离，取16 m；h2—过滤器长度，取1 m；h3—井点管外露高度，取0.20 m。经计算井点管埋深7.60 m，取8 m。

2.2.2 基坑总出水量

根据《建筑与市政降水工程技术规范》和《建筑基坑支护技术规程》规定，按照无压非完整井计算基坑总出水量。Q总计算公式为：

式中：k—含水层渗透系数，取3.46×10-1m/d；H—含水层有效厚度，按照1.84（S+h2）计算，计算得9.79 m；s—基坑降水深度，取降至建基面以下0.50 m，取4.32 m；R—影响半径，R=2S，计算得15.90 m；X0—基坑等效半径，根据《建筑基坑支护技术规程》规定，矩形基坑等效半径X0=0.29（a+b），a=2 300 m，b=350 m，X0=768.50 m。经计算基坑总出水量3 462 m3/d。

2.2.2.1 单井出水量q

根据《建筑基坑支护技术规程》规定，管井的出水量q（m3/d）按下列经验公式确定：

式中：rs—过滤器半径（m）取0.15 m；L—过滤器进水部分长度（m），取1 m；K—含水层渗透系数（m/d），取0.35 m/d。将上述参数代入公式中，得单井出水量为39.67 m3/d

2.2.2.2 管井总数n

根据《建筑基坑支护技术规程》规定，降水井的数量n可按下式计算：

式中字母含义同上。

经计算1#条渠共需114 眼管井。2#条渠管井计算同1#条渠，共需114眼。

2.2.3 水泵选型

根据单井每天或每小时出水量，选择100QJD1100潜水泵，电动机功率1 kW，小时出水量6 m3，电压220 V，连续抽水作业，地下水位可稳定保持设计降水深度。

永久征地正式移交后，在沉沙池内首先进行管井的抽水试验，以获得现场真实的降水参数，对降水计算进行复核，从而调整井深、间距及水泵型号。

3 沉沙池进出口枢纽施工降水计算

3.1 井点管埋深计算

井点管埋深计算采用式（6）计算。

式中：H1—地面至基坑底的距离，取5.50 m；h1—基坑中心处底面至降低水位后的距离，取0.50 m；I—地下水降落坡度，环形井点为1/10；L—井点管至基坑中心水平距离，取16 m；h2—过滤器长度，取1 m；h3—井点管外露高度，取0.20 m。

经计算井点管埋深7.60 m，取8 m。

3.2 管井计算

3.2.1 基坑总涌水量计算按照无压非完整井进行计算基坑总涌水量计算。

式中：k—含水层渗透系数，取0.35 m/d；H—含水层有效厚度，按照1.84（S+h2）计算，计算得9.79 m；s—基坑降水深度，取降至建基面以下0.50 m，取4.32 m；R—影响半径，R=2S，计算得15.90 m；X0—环形系统的假想半径，X0=（F/π）1/2，其中F=110×80=8 800 m2，X0=52.94 m。得基坑总涌水量492.17 m3/d。

3.2.2 单井出水量q

地下水以潜水形式存在，管井为非完整井，根据《建筑基坑支护技术规程》，管井出水量q按下列经验公式确定：

式中：rs—过滤器半径（m）取0.15 m；L—过滤器进水部分长度（m），取1 m；K—含水层渗透系数（m/d），取0.35 m/d。将上述参数代入公式中，得单井出水量为39.68 m3/d。

3.2.3 管井总数n

根据《建筑基坑支护技术规程》规定，降水井的数量n可按下式计算：

式中字母含义同上。

经计算，管井共需17眼。出口枢纽管井共需15眼。

3.3 水泵选型

根据单井每天或每小时出水量，选择100QJD1100潜水泵，电动机功率1 kW，小时出水量3 m3，电压220 V，连续抽水作业，地下水位可稳定保持设计降水深度。

首先进行管井抽水试验，以获得现场真实的抽水参数，对降水计算进行复核，从而调整井深、间距及水泵型号。

3.4 管井布置

按照管井间距33 m布置，管井布置在基坑开挖边线外2 m。

4 结语

项目组对施工现场安全管理和施工过程的安全控制进行全面策划，编制安全技术措施，并进行动态管理；编制沉沙池专项施工方案，做好论证、审查；施工组织设计、施工方案等技术文件的编制、审核、批准、备案规范；施工前按规定分层次进行施工组织设计、施工方案交底，并在交底书上签字确认；专项施工方案实施时安排专人现场旁站、监督。施工总体布局与分区合理，规范有序，各项指标均符合相关规定。