5.3 降水设计计算

5.3.1 降水设计计算宜包括以下主要内容：
    1 基坑涌水量；
    2 设计单井出水量；
    3 降水井的数量、深度、滤水管长度；
    4 承压水降水基坑开挖底板稳定性计算；
    5 降水区内地下水位的预测计算；
    6 降水引起的周边地面沉降计算。
5.3.2 基坑涌水量可根据地下水类型、补给条件、降水井的完整性，以及布井方式等因素，按本规范附录B计算确定。
5.3.3 设计单井出水量可根据降水井类型、地层等按本规范附录C计算和选用。
5.3.4 降水井的数量可根据基坑涌水量和设计单井出水量按下式计算： 式中：n——降水井数量；
          Q——基坑涌水量(m³/d)，可按本规范附录B计算确定；
          q——单井出水量(m³/d)，可按本规范附录C计算确定；
          λ——调整系数，一级安全等级取1.2，二级安全等级取1.1，三级安全等级取1.0。
5.3.5 对于承压水降水工程，尚应符合下列规定：
    1 承压水降水应设置备用井，备用井数量应为计算降水井数量的20%；
    2 承压水降水基坑开挖底板突涌稳定性计算应按下列公式进行： 式中： γ_s——基坑开挖面至承压水层顶板之间土体的天然重度（kN/m³）；
           h_s——基坑开挖面至承压水层顶板之间的距离 (m)；
           p_w——承压含水层顶板处的水头压力值(kPa)。
5.3.6 降水井的深度可根据基底深度、降水深度、含水层的埋藏分布、地下水类型、降水井的设备条件以及降水期间的地下水位动态等因素按下式确定： 式中：H_w——降水井点深度(m)；
           H_w1——基底深度(m)；
           H_w2——降水水位距离基坑底要求的深度(m)；
           H_w3——可按i·r₀取值；i为水力坡度，在降水井分布范围内宜为1/10～1/15；r0为降水井分布范围的等效半径或降水井排间距的1/2(m)；
           H_w4——降水期间的地下水位变幅(m)；
           H_w5——降水井过滤器工作长度(m)；
           H_w6——沉砂管长度(m)，宜为1m～3m。
5.3.7 过滤器类型及长度应符合下列规定：
    1 过滤器类型及孔隙率可根据工程条件按本规范附录D选择；
    2 对真空井点和喷射井点，过滤器的长度不宜小于含水层厚度的1/3；
    3 管井过滤器长度宜与含水层厚度一致。当含水层较厚时，过滤器的长度可按下式计算确定： 式中：q——单井出水量(m³/s)；
          ne——滤水管的有效孔隙率，宜为滤水管进水表面孔隙率的50%；
          d——滤水管的外径(m)；
          v——滤水管进水流速 （m/s），可由经验公式求得，k为土的渗透系数 （m/s）。
5.3.8 降水设计应对影响区域内的地下水位进行预测，并应符合下列规定：
    1 降水井点系统围合区域内，任一点的实测地下水位应满足设计降深水位要求；
    2 当降水影响范围内存在隔水边界、地表水体或水文地质条件变化较大时，应根据具体情况对计算的单井出水量和地下水位降深进行适当修正；
    3 管井降水水位预测可按本规范附录E的规定进行计算。
5.3.9 降水引起的沉降量可按下式计算：
式中：s——降水引起的既有建筑物基础或地面的固结沉降量(m)；
          ψ_w——沉降计算经验系数，应根据地区工程经验取值，无经验时，可取ψ_w=1；
      ——降水引起的地面下第i层土中点处的有效应力增量
        （kPa）；对黏性土，应取降水结束时土的固结度下的有效应力增量；
           Δh_i——第i层土的厚度(m)；
           E_si——第i层土的压缩模量(kPa)；应取土的自重应力至自重应力与有效应力增量之和的压力段的压缩模量值。
5.3.10 当降水引起的基坑外土中各点有效应力增量符合稳定渗流条件时，宜按稳定渗流计算；当符合非稳定渗流条件时，宜按地下水非稳定渗流计算。有效应力增量尚可根据计算的地下水位降深，按下列公式计算：
    1 计算点位于初始地下水位以上时：     2 计算点位于降水水位与初始地下水位之间时：     3 计算点位于降水水位以下时： 式中：γ_w——水的重度（kN/m³）；
           s_i——计算点对应的地下水位降深值(m)；
           a₀——计算点至初始地下水位的垂直距离(m)。
5.3.11 排水沟、集水井的截面应根据设计排水流量确定，设计排水流量应根据下式计算： 式中：V──排水沟、集水井的排水量（m³/d）；
          Q──基坑涌水量（m³/d），可按本规范附录B确定。