第八章 基坑地下水處理

1、1 2 l在地下水位較高的地區(qū)開挖深基坑 時，土的含水層被切斷，地下水會 不斷地滲入到深基坑內(nèi)。為提供地 下工程作業(yè)條件，防止與地下水有 關(guān)的涌砂、邊坡失穩(wěn)及地面變形、 地基承載力下降等造成的危害，必 須對地下水進行處理。 3 l一般可供選用的方法有： l(1)基坑明溝落架排水； l(2)降水：包括輕型井點降水和深井降水； l(3)隔滲：包括豎向隔滲(懸掛式豎向隔滲 帷幕和落底豎向隔滲帷幕)和水平封底隔 滲。 4 l(1)含水層的性質(zhì)； l(1)含水層的厚度及頂?shù)装甯叱蹋?l(3)地下水位標高及其動態(tài)規(guī)律以及各層 水之間的水力聯(lián)系狀況； l(4)各含水層的滲透系數(shù)值。在采用深井 井點降水和水平

2、封底隔滲方法時，必須 取得深部砂、卵、礫石層的滲透系數(shù)； 二、深基坑地下水處理設(shè)計應(yīng)二、深基坑地下水處理設(shè)計應(yīng) 具備的資料具備的資料 5 l(5)含水層的補給條件，深基坑與附近大 型地表水源的距離關(guān)系及其水力聯(lián)系； l(6)深基坑開挖深度、尺寸范圍，深基坑 周圍建筑物與地下管線的基礎(chǔ)情況深 基坑支檔結(jié)構(gòu)類型； l(7)深基坑工程維持時間，以及在此季節(jié) 內(nèi)的氣象資料。 6 l(1)保證深基坑在開挖期間能獲得干燥的 作業(yè)空間； l(2)保證深基坑邊坡的穩(wěn)定和基坑底板的 穩(wěn)定； l(3)保證臨近深基坑的建(構(gòu))筑物及地下管 線的正常使用。 7 l為達到上述要求，地下水處理設(shè)計中， 必須包括變形觀測設(shè)

3、計、信息施工制度、 信息反饋處理程序以及應(yīng)急應(yīng)變措施。 8 l編制地下水處理方案時，應(yīng)考慮降水的 復(fù)雜程度。一般可按基坑面積、降水深 度和深基坑工程的安全等級分為簡單、 中等、復(fù)雜三個等級。表81所列數(shù)值 可作參考。 9 分類 基坑形狀和大小降水深度（m）深基坑工程的安 全等級 500 0 16三級二級一級 復(fù)雜 程 度 系 數(shù) 12341234124 10 l注：表中三個分項系數(shù)之和稱為 “復(fù)雜程度系數(shù)”，該系數(shù)小于 等于5者，為簡單、610者為中 等、大于9者為復(fù)雜。 11 l明溝排水屬重力降水，是在基坑內(nèi)沿坑 底周圍設(shè)置排水溝和集水井，用抽水設(shè) 備將基坑中水從集水井排出，以達到疏 干基坑

4、內(nèi)積水的目的。 l在人工填土及淺層粘性土中賦存的上層 滯水水量不大，或放坡開挖邊坡較平緩， 或坑壁土層較好的條件下，一般可采用 明溝排水方法。 12 l排水溝和集水井就設(shè)置在地下室基礎(chǔ)邊線 o4m以外，溝底至少比基坑底低03一 04m，集水井底比溝底低05m以上。隨基 坑開挖逐步加深，溝底和井底均保持這一深度 差。溝、井平面布置和是否砌筑，視工程條件 而定。 l基坑明溝排水尚應(yīng)重視環(huán)境排水必須調(diào)查基坑 周圍地表水是否可能對基坑邊坡產(chǎn)生沖刷潛燭 作用，必要時宜在基坑外采取截水、封堵、導(dǎo) 流等措施。 13 l一、降水的目的 l(1)當(dāng)基坑底面深入到含水層中時，將基 坑范圍內(nèi)的地下水位降低到基坑底面

5、以 下，保持基坑干燥； l(2)當(dāng)基坑底面下有一定厚度的隔水層時， 將承壓水降低一定高度，以減小承壓水 頭壓力，防止產(chǎn)生突涌。 14 l降水包括輕型井點降水和深井降水。 l人工填土及淺層粘性土中賦存的上層滯 水量不大，可采用輕型井點降水；當(dāng)?shù)?層為砂、卵、礫石層，一般含豐富的層 間承壓水，承壓水頭高過含水層頂板8 10m,在此種條件下，宜采用深井降水。 15 l(1)基坑開挖要求降低水位深度達56m 時，宜慎重選用；要求降低水位超過6m 時，不宜采用此法。 l(2)根據(jù)淺部地層性質(zhì)，選擇合適的泵抽 水，如射流泵、隔膜泵、真空泵等。 l(3)輕型井點降水井的結(jié)構(gòu)必須能防止涌 砂。 16 l(1)

6、當(dāng)選取深井降水方案時，可根據(jù)水文地質(zhì)條件和環(huán) 境保護要求采用完整井或非完整井。單井出水量般 3080m3h。 l (2) 管井的施工按供水管井設(shè)計施工與驗收規(guī)范 (JJ1086)的有關(guān)技術(shù)規(guī)定進行。井管與孔壁間的環(huán)狀 間隙頂部的1520m段，必須用優(yōu)質(zhì)粘土球封堵。管 井抽水時的含砂量在開泵后30min取樣測試，其含砂量 應(yīng)小于五萬分之一；長期運行時的含砂量應(yīng)小于十萬 分之一，否則，應(yīng)停抽或應(yīng)采取措施減小水中的含砂 量。 l (3)在井管降水時，基坑的總降水量可以用大井法進 行估算，其公式如下： 17 l式中：KO 含水層概化滲透系數(shù)（m/d）； l RO基坑等效圓半徑(m)； l F基坑面積(

7、m2)； lS承壓水水位下降設(shè)計值m)； lK完整井，過濾器設(shè)在底部20m求算的滲透系 數(shù)（md）； lH，L如圖81表示值(m)。 00 2SRKQ K H LS K 8 . 0 0 18 19 l(4)必須根據(jù)基坑的形狀、地下水處理和復(fù)雜程 度以及場地承壓水層的有關(guān)參數(shù)，編制出選擇 不同方案降水后承壓水位的等值線圖及基坑周 邊地面沉降預(yù)測圖。 l對承壓含水層的完整井，可運用穩(wěn)定流公式， 求算基坑內(nèi)外任意點的水位降S，然后按承壓 水干擾值之和計算并繪制等值線圖。在有回灌 的條件下， 也可按其相應(yīng)的回灌壓力、回灌 量以及回灌時含水層的各種參數(shù)一并汁算繪制 等值線圖。 20 Ks = 1.811

8、 = 1.15, 滿足規(guī)范要求。 l當(dāng)有n個回灌井進行回灌時，在任意點 處將使承壓力的水位增加，此時S將為負 值，即代表水位升高，其計算公式為： n i ii rRQ MK S 1 lglg 366. 0 n i ii rRQ KM S 1 lglg 366. 0 21 lM含水層厚度m； l S、S一任意點因n，n口井抽水或回灌引起的水位下 降或上升值(m)； lR、一抽水或灌水時承壓水的引用影響半徑(m)； lr，r一任意點距抽水或回灌井的平面距離(m)； lK，K一分別為抽水或回灌時含水層的滲透系數(shù)(md)； lQi 抽水和回灌井的單井水量（m3/d），此時Sn抽 水和回灌時的任意點水位

9、降(m)。 22 l在按規(guī)定計算和繪制承壓水位等值線 圖和流網(wǎng)圖的基礎(chǔ)上，繪制降低承壓水 時的地面附加沉降等值線預(yù)測圖。 l某點地面沉降量的計算公式如下： n i si i wiSw E h MS 1 23 l式中：承壓水水位下降引起的地面沉降； lMs經(jīng)驗系數(shù)(0. 5一0.9)； lwi承壓水水位下降引起的各計算分層有效應(yīng) 力增量（kPa）； lhi受降水影響地層的分層厚度（cm）； lEsi各分層的壓縮模量(kPa)； l n計算分層數(shù)。 24 l(5)回灌井的設(shè)置應(yīng)因地制宜，避免因回 灌形成局部反漏斗，增加基坑壁外側(cè)的 水頭高度。 l(6)當(dāng)選取管井降水方案時，基坑支護結(jié) 構(gòu)水平位移如

10、果如果超過基坑安全等級 要求，必須采取限制支護結(jié)構(gòu)位移的措 施。 25 l（1）搜集資料。 l（2）工程降水水文地質(zhì)勘察。 l（3）編制降水方案，除按有關(guān)規(guī)范執(zhí)行外， 尚應(yīng)注意： l多種方案的技術(shù)經(jīng)濟效益對比及其選擇； l降水對周圍環(huán)境影響的預(yù)測； l降水與護坡、支撐系統(tǒng)的相互影響的預(yù)測； l變形觀測布置； l應(yīng)急應(yīng)變措施。 26 l（4）編制和審查工作綱要(施工組織設(shè) 計)和實施細則； l（5）施工、安裝各項設(shè)施并驗收。 l（6）按降水設(shè)計要求持續(xù)降水。在此期 間必須保證： 27 l降水設(shè)施正常運行，動力源不中斷； l對基坑和環(huán)境的變形持續(xù)監(jiān)控； l各項應(yīng)變措施到位。 l（7）提交工程降水成

11、果，除按規(guī)范及質(zhì) 撿要求提供所需資料外，降水工程結(jié)束 后，尚需對周圍建(構(gòu))筑物持續(xù)一段時間 的沉降觀測，直至確認不會因降水產(chǎn)生 的滯后地面沉降而影響環(huán)境安全為止。 28 l用高壓旋噴、深層攪拌或高壓灌漿法形 成具有一定強度和抗?jié)B性能的水泥土墻 或底板，阻止地下水滲入基坑的方法， 稱之為隔滲。 29 l(1)采用隔滲應(yīng)因地制宜，對場區(qū)水文地質(zhì)特征需有足 夠的確切資料。 l(2)在獲得正確資料后，宜計算和繪制流網(wǎng)圖，直觀了 解場地地下水滲透規(guī)律，較準確地預(yù)估基坑涌水量、 隔滲帷幕內(nèi)外的水壓力差和坑底浮托力，以此作為隔 滲帷幕或封底底板厚度計算的依據(jù)。 l(3)隔滲體抗壓強度宜等于大于5MPa，滲

12、透系數(shù)宜小于 等于1.010-6cm/s。 l(4)隔滲能否達到預(yù)期目的，只能在基坑開挖施工中預(yù) 以檢驗，因此必須備有應(yīng)急措施。對豎向帷幕隔滲， 應(yīng)備有灌漿補漏和明溝排水措施；對水平封底，應(yīng)在 坑內(nèi)設(shè)置減壓井(孔)。 l(5)隔滲體的厚度和密度應(yīng)經(jīng)過計算確定，并綜合考慮 環(huán)境安全。 30 l設(shè)置豎向隔滲帳幕一直深入到含水層底且進人 下臥不透水不大者，稱為落底式隔滲帷幕。這 一般適用于下臥不透水層深度不大者。 l(1)設(shè)置落底式帷幕，會形成墻內(nèi)外較大的水壓 力差。因此，對帷幕結(jié)構(gòu)強度，水平方向變形 及整體穩(wěn)定性等，均需驗算。 l(2)在含水埋深大，厚度大的情況下，落底式豎 向隔滲帷幕的施工難度大

13、，難以完全隔絕地下 水入滲，故應(yīng)在帷幕內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的抽水井、 抽排透過帷幕入滲的地下水流。 31 l(1)豎向隔滲帷幕未穿透含水層者，稱為懸掛式隔滲帷 幕，一般用于隔斷上層滯水（潛水)，或延長承壓水的 滲透路徑； l（2）采用樁排支護結(jié)構(gòu)，又需要隔滲時，需在支擋結(jié) 構(gòu)外側(cè)設(shè)置旋噴樁，或垂向連續(xù)注漿充填樁間孔縫。 l（3）在場地條件允許時，宜使豎向隔滲帷幕自成體系， 與基坑支護系統(tǒng)分離，設(shè)置在支護系統(tǒng)主動土壓力區(qū) 以外，使帷幕只承受靜水側(cè)壓力。 l(4)在場地狹窄且環(huán)境條件嚴峻時，宜選用既擋土又擋 水且可納入水久性地下工程的支護結(jié)構(gòu)，如地下連續(xù) 墻等。 32 l(1)以高壓旋噴或其它合適的方法

14、在基坑 開挖深度以下一定位置形成足夠強度的 水泥土隔滲底板，以水平隔滲體自重、 工程樁與底扳之間的摩擦力和底板與坑 底之間一定厚度的土自重，來平衡地下 水的浮托力，以防止坑底產(chǎn)生突涌，這 種方法稱為水平封底隔滲。 33 l(2)水平封底一般與懸掛式豎向隔滲墻結(jié)合，形 成五面隔滲(或稱周底隔滲)的“浮箱”式建(構(gòu)) 筑物，其受力狀況需進行預(yù)估和驗算，包括： l底板抗彎和抗沖切性能的驗算； l底板抗?jié)B性能的檢驗； l底板與工程樁結(jié)合處的摩阻力允許值驗算； l按下列推薦式進行底板厚度驗算： 34 l式中：H底板厚度(m)； l Ac每樁所負擔(dān)的抗浮力面積（）； l旋噴水泥土混合體重度（kN/m3）； l單樁周長(m)； l fsp樁與旋噴體之間的摩擦力(kPa)； l Pb單位面積面積承受的浮托力(kPa)。 spc b fA AP H 35 l在場區(qū)內(nèi)均勻布設(shè)減壓孔(井)。封底與導(dǎo)滲 相結(jié)合，減少底板受力。 l在工程樁與底板接觸的樁段設(shè)置對鞘螺旋錨 桿，加強工程樁的抗拉強度從而增加底板浮 托力。 l水平封底的頂板低于基底標高，使封底體有 一定厚度的土層，以增加抗浮能力。 l底板