上海中心大廈基坑降水設(shè)計(jì)方案

1、上上 海海 中中 心心 大大 廈廈 基坑降水設(shè)計(jì)方案基坑降水設(shè)計(jì)方案 上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán)上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán) 申元巖土工程有限公司申元巖土工程有限公司 20092009 年年 8 8 月月 2222 日日 2 目 錄 第第一章 工程概況.1 1 一、工程簡(jiǎn)介 .1 二、地下地質(zhì)條件 .1 三、水文地質(zhì)條件 .3 第二章 降水設(shè)計(jì)要點(diǎn).5 5 一、目的 .5 二、設(shè)計(jì)依據(jù) .5 三、降水施工難點(diǎn)分析 .5 四、降水施工對(duì)策 .6 第三章 降水井設(shè)計(jì).7 7 一、真空深井分析計(jì)算 .7 二、減壓管井分析計(jì)算 .8 三、井點(diǎn)布置 .12 四、降水井構(gòu)造與設(shè)計(jì)要求 .12 五、降水井工作量 .12

2、第四章 地下水滲流數(shù)值模擬及地面沉降預(yù)測(cè).1313 一、承壓水位降深分析 .13 二、降壓水位降深計(jì)算 .14 三、由降水引起的地面沉降與控制 .18 第五章 基坑降水重大風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急預(yù)案.2020 一、目的 .20 二、組織機(jī)構(gòu) .21 三、聲光報(bào)警器的設(shè)置 .21 四、遠(yuǎn)程監(jiān)控措施 .21 五、電源保證措施 .22 六、井管保護(hù)措施 .22 七、排水保證措施 .22 八、降水過程中遇到異?，F(xiàn)象的處理 .23 九、監(jiān)測(cè)措施 .23 十、回灌措施 .23 附圖：附圖： .24 1 第一章第一章工程概況工程概況 一、工程簡(jiǎn)介 “上海中心大廈”工程位于上海浦東新區(qū)陸家嘴中心區(qū) z3-1 地塊，東至東泰

3、路， 南依銀城南路，北靠花園石橋路，西臨銀城中路（地理位置參見圖 1） ，即原 “陸家 嘴高爾夫球場(chǎng)” ，整個(gè)基地面積約 30368m2，地上建筑面積 380000m2，總建筑面積約 為 520000m2。 圖圖 1-1 地理位置地理位置 本工程由 22 層塔樓（結(jié)構(gòu)高度 565.6m、建筑頂高度 632.0m）和 1 幢 5 層商業(yè)裙 房（高度 35m）組成，整個(gè)基坑由 1 幢 1 場(chǎng)地下設(shè) 5 層地下室，基礎(chǔ)埋深約為 2530m 。 本場(chǎng)地位于上海浦東陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)核心地段，為陸家嘴金融區(qū)最重要的標(biāo)志 性功能性建筑區(qū)，與金茂大廈、環(huán)球金融中心成“品”字型分布。 “上海中心大廈” 是目前國(guó)

4、內(nèi)最高的建筑。 二、地下地質(zhì)條件 2.12.1 地形地貌地形地貌 2 該工程位于長(zhǎng)江三角洲東南前緣，成陸較晚，屬上海地區(qū)四大地貌單元中的濱海 平原類型。 2.22.2 工程地質(zhì)條件工程地質(zhì)條件 在目前所揭露深度 185.0m 范圍內(nèi)的屬第四紀(jì)中更新世 q2 至全新世 q4 沉積物， 主要由粘性土、粉性土、砂土組成，一般具有成層分布特點(diǎn)。根據(jù)土的成因、結(jié)構(gòu)及 物理力學(xué)性質(zhì)差異可劃分為 12 個(gè)主要層次（上海市統(tǒng)編地層第層粘性土層缺失） 。 其中第、層根據(jù)土的成因、土性特征分為若干亞層和次亞層和透鏡體（第 1a、1b；第1、2、3 層；第1、2-1、2t、2-2、3、3t 層） 。場(chǎng) 地地層分布主

5、要有以下特點(diǎn)： （1）擬建場(chǎng)地第層雜填土，松散，表層約 0.51.5m 深度范圍內(nèi)夾多量碎磚、 碎石等雜物，局部區(qū)域?yàn)榛炷恋仄海虏慷嘁哉承酝翞橹?，夾植物根莖、石子等。 （2）第層褐黃灰黃色粉質(zhì)粘土，可塑軟塑，層面埋深約 2.0m，含氧化鐵 斑點(diǎn)和鐵錳質(zhì)結(jié)核，局部以粘土為主；雜填土較厚區(qū)域該層缺失。 （3）第層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，流塑，層面埋深約 3.3m， 5.07.0m 深度范 圍夾層狀粉性土。 （4）第層灰色淤泥質(zhì)粘土，流塑，層面埋深約 8.010.0m，分布較為穩(wěn)定， 屬軟弱粘性土。 （5）第層根據(jù)土性不同可分為 2 個(gè)亞層： 第1a 層灰色粘土，軟塑，層面埋深約 16.018.0m

6、 左右，在擬建場(chǎng)地內(nèi)分布穩(wěn) 定，層面起伏平緩。 第1b 層灰色粉質(zhì)粘土，軟塑可塑，層面埋深約 20.0m 左右，場(chǎng)地東北角鉆 探 9#、10#，靜探 c12、c13 孔區(qū)域該層底部夾多量粉性土。 （6）第層暗綠色粉質(zhì)粘土，可塑硬塑，含氧化鐵斑點(diǎn)和鐵錳質(zhì)結(jié)核，該層 在擬建場(chǎng)地大部分區(qū)域分布穩(wěn)定，層面起伏平緩（層面埋深一般在 24.0m 左右） ，僅 在場(chǎng)地東北側(cè)層面埋深略偏深，厚度較薄。 （7）第層據(jù)土性不同可分為 3 個(gè)亞層： 第1 層草黃色砂質(zhì)粉土夾粉砂，中密密實(shí)，層面埋深約為 28.030.0m，在 擬建場(chǎng)地分布穩(wěn)定，層面起伏平緩。 第2 層草黃灰黃色粉砂，密實(shí)，層面埋深約 35.038.

7、0m，在擬建場(chǎng)地內(nèi)分 布穩(wěn)定、層面起伏平緩。 3 第3 層灰色粉砂，中密密實(shí)，層面埋深約 64.0m，在擬建場(chǎng)地內(nèi)分布穩(wěn)定、 層面起伏平緩。 （8）第層根據(jù)土性不同可分為1、2、3 層 3 個(gè)亞層，其中第2、3 層中局部分布有透鏡體： 第1 層灰色砂質(zhì)粉土，中密密實(shí)，層面埋深約為 68.070.0m 左右，在擬建 場(chǎng)地內(nèi)分布穩(wěn)定、層面起伏平緩。該層土性不均，粘性土夾層頻率及厚度在縱橫向變 化較大，局部粘性土夾層厚度為 12cm，甚至達(dá) 35cm。 第2-1 層灰色粉砂，密實(shí)，層面埋深約為 76.080.0m，該層中上部夾多量中 粗砂及礫砂，礫石粒徑 0.51.5cm，下部 84.0-89.0

8、米深度段局部夾粘性土較多，一 般夾粘層厚度約 2-5cm，局部粘性土夾層厚度達(dá) 20-30cm，土質(zhì)不甚均勻。 第2t 層灰色粉質(zhì)粘土夾粘質(zhì)粉土，可塑，夾層狀粉砂，土質(zhì)不均。該層僅在鉆 探 8#、24#、初勘 b3#孔及靜探 c29、c33 孔位置呈透鏡體分布，深度范圍 87.094.6m（初勘 b3#孔該層深度范圍 97.9100.8m） ，層厚及層面埋深變化較大。 第2-2 層灰色粉砂，密實(shí)，層面埋深約為 8890.0m（受第2t 層透鏡體切割 影響，塔樓底板擴(kuò)展區(qū)局部層面埋深達(dá) 94.0m 左右） ，夾細(xì)砂、砂質(zhì)粉土及薄層粘性 土，土性較佳、土質(zhì)相對(duì)較均勻。 第3 層灰色細(xì)砂，密實(shí)，土質(zhì)

9、均勻，層面埋深約為 100.0m 左右，在擬建場(chǎng)地 內(nèi)分布較為穩(wěn)定、土性佳。 第3t 層灰色粉質(zhì)粘土，可塑，該層僅在鉆探 17#孔位置呈透鏡體分布，深度范 圍 104.8109.4m，夾粉細(xì)砂團(tuán)塊，土質(zhì)不均。 （9）第層淺灰灰色粉質(zhì)粘土，可塑硬塑，層面埋深約 126.0m 左右，土性 有一定變化。 （10）第層灰色粉砂，密實(shí)，層面埋深約 135.0143.0m，夾細(xì)砂及層狀粘性 土，土質(zhì)不均。 （11）第層蘭灰灰色粉質(zhì)粘土，可塑硬塑，層面埋深約 143.0148.0m， 局部夾多量粉砂。 （12）第層灰色細(xì)砂，密實(shí)，層面埋深約 168.0175.0m，至 185.0m 未穿，局 部夾多量粉質(zhì)粘

10、土，土質(zhì)不均。 三、水文地質(zhì)條件 根據(jù)本工程巖土工程勘察報(bào)告 ，擬建場(chǎng)區(qū)地下水根據(jù)埋藏條件可劃分為淺層 4 潛水及承壓水。 1) 潛水 本場(chǎng)地淺部地下水屬潛水類型，主要補(bǔ)給來源為大氣降水、地表逕流?？碧狡陂g 由鉆孔中測(cè)得的地下水埋深一般為 0.75m3.90m，相應(yīng)標(biāo)高為 3.36m0.40m。上海 地區(qū)地下水年平均水位埋深為 0.50.7m，低水位埋深為 1.5m。 2) 承壓水 擬建場(chǎng)地深部第層屬上海地區(qū)第一承壓含水層，其層頂埋深約為 2830m,其 承壓水位埋深一般在 311m，承壓水位一般呈周期性變化，隨季節(jié)、氣候、潮汐等 因素變化。正常情況下承壓水水位埋深約為 8.5010.20m。

11、本場(chǎng)區(qū)由于缺失第層粘 性土，第 i、第 ii 承壓含水層（即第層、第層）相互連通,總厚達(dá) 97m,含水量極 其豐富（地層分布參見圖 1-3） 。 圖圖 1-3 地層剖面圖地層剖面圖 5 第二章第二章 降水降水設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 一、目的 加固基坑坑底的土體，提高坑底土體強(qiáng)度，從而減少坑底隆起和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變 形量，防止坑外地表過量沉降。 有利于邊坡穩(wěn)定，防止滑坡。 疏干坑內(nèi)地下水，方便挖掘機(jī)和工人在坑內(nèi)施工作業(yè)。 及時(shí)降低下部承壓含水層的承壓水水頭高度，將其降至安全的水頭高度，以防 止基坑底部突涌的發(fā)生，確保施工時(shí)基坑底板的穩(wěn)定性。 二、設(shè)計(jì)依據(jù) 1、本工程巖土工程勘察報(bào)告； 2、本工程抽水試驗(yàn)報(bào)

12、告； 3、本工程設(shè)計(jì)施工圖紙和設(shè)計(jì)要求； 4、降水設(shè)計(jì)和施工采用的規(guī)范： (1) 上海市標(biāo)準(zhǔn)基坑工程設(shè)計(jì)規(guī)程 dbj08-61-97 (2) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 gb 50007-2002 (3) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范 gbj 50202-2002 (4) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程 jgj 18-2003 (5) 上海市標(biāo)準(zhǔn)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 dgj08-11-1999 (6) 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范 jgj/t111-98 (7) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)供水管井技術(shù)規(guī)范 gb5029699 三、降水施工難點(diǎn)分析 本基坑開挖面積大，深度深，裙樓區(qū)域開挖深度 25 米

13、、局部塔樓區(qū)域開挖深度 為 30 米，承壓含水層層頂已被挖穿，而本基坑下部第 i、第 ii 承壓含水層（即第 層、第層）相互連通，總厚達(dá) 97m，含水量極其豐富，地質(zhì)條件復(fù)雜?；娱_挖到 一定高度后，如不能很好地控制承壓水，基坑將有發(fā)生突涌的風(fēng)險(xiǎn)，而基坑周邊分布 有重要建筑物且距離較近，路邊分布有多種市政管道。若不進(jìn)行及時(shí)、有效的處理， 可能會(huì)導(dǎo)致基坑開挖過程中產(chǎn)生突涌等不良后果，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致周邊路面坍塌、管線 6 斷裂，甚至基坑塌方等事故。由于本基坑面積大，且深坑部位采用環(huán)形支撐，環(huán)形支 撐直徑達(dá)到 120 米，在降壓井的布置時(shí)降壓井位的選擇將決定塔樓基坑降水的成敗。 在承壓水降水期間，若發(fā)

14、生停電事故，承壓水位將瞬間反彈，影響開挖，如何保證正 常供電將是降水工作的關(guān)鍵。 淺部第、層灰色淤泥質(zhì)粘土滲透性差，土質(zhì)軟弱，易發(fā)生流變或出現(xiàn)彈簧 土現(xiàn)象，第層水位控制不好容易形成流砂，影響開挖。 四、降水施工對(duì)策 針對(duì)降水工程難點(diǎn)的施工對(duì)策，充分利用我司在地質(zhì)情況類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)采 用以下措施解決降水工程中的難點(diǎn)： 1、對(duì)于不同的土層降水要求，本工程中采用不同降水方法來解決。根據(jù)不同土 層的滲透性合理布置降水井濾水管，降低基坑深層土層中的潛水位。對(duì)于第、層 淤泥質(zhì)粘土滲透性差，土質(zhì)軟弱，易發(fā)生流變或出現(xiàn)彈簧土現(xiàn)象，降水時(shí)采取真空預(yù) 降水。土方開挖時(shí)盡量少擾動(dòng)土、少轉(zhuǎn)土并盡快出土。對(duì)于第層土

15、，塔樓區(qū)域控制 水位在開挖面以下 1 米，防止流砂的產(chǎn)生。 2、對(duì)于承壓水，我司擬布置降壓井和觀測(cè)備用井進(jìn)行降低承壓水的工作，防止 基坑突涌的發(fā)生。具體措施如下： 對(duì)于塔樓環(huán)形支撐區(qū)域，由于圓環(huán)支撐內(nèi)無法固定井管和搭設(shè)降壓井操作平臺(tái)， 井位選擇時(shí)盡量布置在有支撐部位，并加密降壓井，減小水力梯度，控制水平方向承 壓水的補(bǔ)給；垂直方向加深塔樓區(qū)域降壓井，控制承壓水頭在開挖面以下 12 米， 保證基坑的安全。為加強(qiáng)水位觀測(cè)，在塔樓深坑區(qū)域布置 3 口觀測(cè)井。 環(huán)境影響方面：利用基坑內(nèi)未抽水的觀測(cè)井和基坑外觀測(cè)井加強(qiáng)水位觀測(cè)，根據(jù) 監(jiān)測(cè)結(jié)果來指導(dǎo)抽水，必要時(shí)采取回灌措施。根據(jù)群井試驗(yàn)抽水出水量及觀測(cè)井

16、水位 決定抽水速率，控制承壓水頭與上覆土壓力足以滿足開挖基坑穩(wěn)定性要求，這將使降 水對(duì)環(huán)境的影響進(jìn)一步降低。 電源供應(yīng)方面：確保承壓水井的不間斷工作，為確保承壓水降壓井的供電不間斷， 施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配置備用雙電源。 7 第三章第三章 降水井設(shè)計(jì)降水井設(shè)計(jì) 一、真空深井分析計(jì)算 1、布置原則、布置原則 、布置原則 一般根據(jù)基坑面積按單井有效抽水面積 a（井的經(jīng)驗(yàn)值為一般為 150250） 來確定，而經(jīng)驗(yàn)值是根據(jù)場(chǎng)地潛水含水層的特性及基坑的平面形狀來確定。根據(jù)本公 司以往的布井經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合基坑的形狀，可按 200布一口井來計(jì)算；采用多級(jí)濾水管， 加真空的措施，以確保每口井的出水量。 、坑內(nèi)管井?dāng)?shù)量的估算

17、 估算公式: n = a / a 井 式 中： n 井?dāng)?shù)(口)； a 基坑降水面積(m2)； a 井 單井有效抽水面積 (m2)； 、管井的數(shù)量布置（計(jì)算用的基坑面積從 cad 平面圖上測(cè)量計(jì)算所得，與基坑 的實(shí)際面積有誤差） 塔樓區(qū)域：塔樓區(qū)域：本基坑面積約為 11882.3m2 n = a / a井 =11882.3/20059.4 則擬定 60 口 裙樓區(qū)域：裙樓區(qū)域：本基坑面積約為 23139.74m2 n = a / a井 =23139.74/200115.7 則擬定 116 口 因此，本基坑共布置疏干井因此，本基坑共布置疏干井 176 口?？?。 2、真空深井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、真空深井結(jié)構(gòu)設(shè)

18、計(jì) 真空深井孔徑為 600mm，井管過濾器為圓孔過濾器，外包 40 目濾網(wǎng)，管外回填 濾料。具體形式見剖面圖 3.1。 8 第 1 層雜填土 第 2 層粉質(zhì)粘土 第 3 層灰色淤 泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾 粘質(zhì)粉土 第 4 層灰色淤 泥質(zhì)粉土 第 5 1a 層灰色 粘土 第 5 1b 層灰色 粉質(zhì)粘土 第 6 層暗綠-草 黃色粉質(zhì)粘土 第 7 1層草黃色 砂質(zhì)粉土 -1.40 -3.30 -10.50 -15.10 -19.00 -24.00 -28.50 ? 600 ? 600 粘土 填礫 濾管 沉淀管 圖圖 3.1 疏干井剖面圖疏干井剖面圖 二、減壓管井分析計(jì)算 1、工程降水設(shè)計(jì)背景、工程降水設(shè)計(jì)背

19、景 由于本工程的基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)方案尚未最終確定，現(xiàn)以塔樓區(qū)基坑挖深 30.0m，裙 樓區(qū)基坑開挖深度 25.0m，地下連續(xù)墻深 45m，塔樓基坑直徑 120m，內(nèi)部采用環(huán)梁作 為支撐體系為基本前提，進(jìn)行該工程的降水設(shè)計(jì)。 工程場(chǎng)地周邊環(huán)境復(fù)雜，降水設(shè)計(jì)充分考慮降水對(duì)周邊環(huán)境的影響。 2、基坑基坑底板穩(wěn)定性驗(yàn)算、基坑基坑底板穩(wěn)定性驗(yàn)算 基坑底面設(shè)計(jì)標(biāo)高以下存在巨厚承壓含水層(復(fù)合承壓含水層組)，承壓含水層頂 面埋深約為地面下 28.00m，復(fù)合承壓含水層厚度大于 97.00m。開挖過程中，必須有 效控制承壓水水頭埋深，防止基坑發(fā)生突涌事故，因此，必須進(jìn)行基坑突涌穩(wěn)定性分 析。 基坑底板抗突涌穩(wěn)定條

20、件：在基坑底板至承壓含水層頂板之間，土的自重壓力應(yīng) 大于承壓水含水層頂板處的承壓水頂托力。特別指出，對(duì)于開挖深度達(dá) 30.00m 的坑 中坑范圍內(nèi)的減壓降水，承壓水位控制原則是：當(dāng)開挖深度大于 26.00m 時(shí)，承壓水 位必須始終控制在開挖面以下 1.00-2.00m 范圍之內(nèi)；當(dāng)基坑開挖深度小于 26.00m 時(shí)， 可按下式進(jìn)行承壓水位控制： 28.0- 1.1 28.0-d ss w h f r 9 式中： f -安全系數(shù)（取 1.1） hs -基坑開挖深度（m） d -安全承壓水頭埋深值（m） s -基坑底板至承壓含水層頂板間的土層重度的層厚加權(quán)平均值（本工程取 18kn/m3） w -

21、地下水的重度（10kn/m3） 根據(jù)上式，可以計(jì)算出開挖深度 hs 對(duì)應(yīng)的安全水位埋深 d，詳見下表 9-1： 表 3-1 開挖深度 hs-安全水頭埋深 d 對(duì)應(yīng)關(guān)系表 序號(hào)開挖深度 hs(m)安全水頭埋深 d (m) 1 1710.00(初始水位) 2 1811.64 3 1913.27 4 2014.91 5 2116.55 6 2218.18 7 2319.82 8 2421.45 9 2523.09 10 2624.73 11 2729.00 12 2830.00 13 2931.00 14 3032.00 (hs26.0m) 10 從上表得出，本工程降壓深度比較大，如以初始水頭 10

22、.00m 考慮，基坑開挖深 度大于 17.00m，均需要考慮降低承壓含水層水位。因本工程塔樓區(qū)和裙樓區(qū)的開挖 深度均超過 17.00m，承壓水降水將是本工程安全的一項(xiàng)重要工作。 裙樓區(qū)開挖深度達(dá) 25.00m，要求承壓水位埋深控制在 23.09m 左右，塔樓區(qū)開挖 30.00m，承壓水位埋深控制在 31.00m32.00m 以下。 基坑開挖深度 hs 與安全水頭埋深 d 之間的關(guān)系，如圖 3-2 所示。 圖圖 3-2 開挖深度開挖深度 hs 與安全水頭埋深與安全水頭埋深 d 之間的關(guān)系之間的關(guān)系 3、降壓井?dāng)?shù)量計(jì)算、降壓井?dāng)?shù)量計(jì)算 根據(jù)目前初步設(shè)計(jì)，本工程基坑開挖塔樓區(qū)和裙樓區(qū)分開施工，塔樓區(qū)

23、基坑為直 徑 120m 的園形基坑，內(nèi)部不設(shè)置支撐，采用內(nèi)部環(huán)梁作為受力系統(tǒng)，基坑開挖采用 順作法施工；裙樓區(qū)采用逆作法施工。 塔樓區(qū)因內(nèi)部無支撐，降壓井在內(nèi)部將沒有固定位置，所以對(duì)于塔樓區(qū)降壓井設(shè) 計(jì)考慮采用坑外減壓降水措施，即減壓降水井布置在塔樓基坑外側(cè)，環(huán)狀布置，坑內(nèi) 布置水位觀測(cè)井，塔樓區(qū)的減壓降水井布置在裙樓基坑范圍內(nèi)，距離周邊環(huán)境相對(duì)較 遠(yuǎn)。 當(dāng)開挖深度 大于 26.0m 時(shí)，承壓水 位必須始終 控制在開挖 面以下 1.0- 2.0m 范圍之 內(nèi)。 11 由于塔樓區(qū)的基坑圍護(hù)地下墻深度為 45m，所以，其坑外減壓降水井過濾器埋深 考慮為 4559m，井深考慮為 60m。 裙樓區(qū)因采

24、用逆作法施工，井管有固定的位置，所以裙樓區(qū)采用坑內(nèi)減壓降水措 施，綜合考慮本基坑周邊環(huán)境保護(hù)要求，裙樓區(qū)布置減壓降水井，井深不超過地下連 續(xù)墻，井深考慮 40m，這樣坑內(nèi)降水對(duì)坑外沉降影響不大，有利于保護(hù)環(huán)境。 根據(jù)本工程的抽水試驗(yàn)求得水文參數(shù)，通過 visual modflow 軟件模擬計(jì)算： 在塔樓區(qū)域布設(shè)塔樓區(qū)布置在塔樓區(qū)域布設(shè)塔樓區(qū)布置 1919 口降壓井，井深口降壓井，井深 60m60m，過濾器設(shè)置在，過濾器設(shè)置在 4559m4559m。 在裙樓區(qū)域利用塔樓區(qū)基坑降水所設(shè)置的在裙樓區(qū)域利用塔樓區(qū)基坑降水所設(shè)置的 1919 口減壓井中的口減壓井中的 6 6 口和布設(shè)的口和布設(shè)的 191

25、9 口的口的 42m42m 深的降壓井，降低承壓水水頭高度。深的降壓井，降低承壓水水頭高度。 為加強(qiáng)承壓水水頭觀測(cè)，在塔樓內(nèi)布設(shè)為加強(qiáng)承壓水水頭觀測(cè)，在塔樓內(nèi)布設(shè) 3 3 口觀測(cè)井，裙樓區(qū)域內(nèi)布設(shè)口觀測(cè)井，裙樓區(qū)域內(nèi)布設(shè) 4 4 口觀測(cè)井。口觀測(cè)井。 同時(shí)考慮到周邊環(huán)境保護(hù)要求，在裙樓基坑外布設(shè)同時(shí)考慮到周邊環(huán)境保護(hù)要求，在裙樓基坑外布設(shè) 7 7 口觀測(cè)備用井來加強(qiáng)水位觀測(cè)，口觀測(cè)備用井來加強(qiáng)水位觀測(cè)， 必要時(shí)采取回灌措施，減小周邊的沉降。必要時(shí)采取回灌措施，減小周邊的沉降。 3、降壓井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、降壓井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 降壓深井孔徑為 650mm，井管過濾器為圓孔過濾器，外包 40 目濾網(wǎng)，管外回填

26、濾料。具體形式見剖面圖 3.3。 第 1 層雜填土 第 2 層粉質(zhì)粘土 第 3 層灰色淤 泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾 粘質(zhì)粉土 第 4 層灰色淤 泥質(zhì)粉土 第 5 1a 層灰色 粘土 第 5 1b 層灰色 粉質(zhì)粘土 第 6 層暗綠-草 黃色粉質(zhì)粘土 第 7 1層草黃色 砂質(zhì)粉土 第 7 2層草黃色 粉砂 -1.40 -3.30 -10.50 -15.10 -19.00 -24.00 -28.50 -38.70 優(yōu)質(zhì)粘土 降壓井18口 基坑外觀測(cè)井4口 塔樓區(qū)地下墻 裙樓區(qū)地下墻 塔樓區(qū)開挖30.0m 裙樓區(qū)開挖25.0m 優(yōu)質(zhì)粘土 降壓井19口 圖圖 3.3 降壓井剖面圖降壓井剖面圖 12 三、井點(diǎn)布置

27、井位布置在具體施工時(shí)應(yīng)避開支撐、工程樁和坑底的抽條加固區(qū)，同時(shí)盡量靠近 支撐以便井口固定。降水工作還必須與土方開挖施工密切配合，根據(jù)開挖的順序、開 挖的進(jìn)度等情況及時(shí)調(diào)整降壓井的運(yùn)行數(shù)量。詳見降水井平面布置圖 1 四、降水井構(gòu)造與設(shè)計(jì)要求 井口：井口應(yīng)高于地面以上 0.50m，以防止地表污水滲入井內(nèi)，一般采用優(yōu)質(zhì) 粘土或水泥漿封閉，其深度不小于 2.00m。 井壁管：各類管井的井壁管均采用焊接鋼管。 過濾器（濾水管）：各類管井均采用圓孔濾水管，濾水管外均包兩層 30 目40 目的尼龍濾網(wǎng)，濾水管的直徑與井壁管的直徑相同。 沉淀管：沉淀管主要起到過濾器不致因井內(nèi)沉砂堵塞而影響進(jìn)水的作用，沉淀 管

28、接在濾水管底部，直徑與濾水管相同，長(zhǎng)度為 1.00m，沉淀管底口用鐵板封死。 填濾料： 疏干管井：各井從井底向上至地表以下 2.00m 均圍填濾料。 降壓管井和觀測(cè)管井：各井從井底向上至地表以下 29.00m 均圍填濾料。 填粘性土封孔：在濾料的圍填面以上采用優(yōu)質(zhì)粘土圍填至地表并夯實(shí)，并做好 井口管外的封閉工作。 各井的結(jié)構(gòu)及過濾器的安裝部位見附圖 2、3。 注意管井施工時(shí)，井點(diǎn)深度全部以井底標(biāo)高來控制，若場(chǎng)地標(biāo)高有起伏應(yīng)在管井 的最上部一節(jié)相應(yīng)的增加或者減少井壁管。 五、降水井工作量 降水井工作量匯總降水井工作量匯總 分區(qū)名稱井號(hào)井深數(shù)量孔徑 mm 疏干井s1s602860600 降壓井k1

29、k196019650 塔樓區(qū)域 觀測(cè)井g1g3373650 疏干井j1j11629116600 裙樓區(qū)域 降壓井k20k3842 19650 13 坑內(nèi)觀測(cè)井g4 g 7374650 坑外觀測(cè)井 g 8 g 14377650 第四章第四章 地下水滲流數(shù)值模擬地下水滲流數(shù)值模擬及地面沉降預(yù)測(cè)及地面沉降預(yù)測(cè) 一、承壓水位降深分析 1 滲流計(jì)算基本理論滲流計(jì)算基本理論 為了有效降低和控制承壓含水層水頭, 確?；娱_挖施工順利進(jìn)行，必須進(jìn)行專 門的水文地質(zhì)滲流計(jì)算與分析，為減壓降水設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。 （1）潛水、承壓水非穩(wěn)定滲流的控制方程 多孔介質(zhì)和流體不可壓縮時(shí)非恒定達(dá)西滲流場(chǎng)求解的微分控制方程為：

30、 (1) t h t e w z h k zy h k yx h k x zzyyxx )()()( 其中：e= ； y s s 承壓含水層 潛水含水層 ； 潛水含水層 承壓含水層 b m t m s ss 式中：s貯水系數(shù)； sy給水度； m承壓含水層單元體厚度(m)； b潛水含水層單元體地下水飽和厚度(m)。 kxx、,kyy、kzz各向異性主方向滲透系數(shù)（m/d） ； h點(diǎn)（x,y,z）在 t 時(shí)刻的水頭值（m） ； w源匯項(xiàng)(1/d)。 (2) 定解條件 初始條件： (2),(),( 000 tzyxhtzyxh t 14 邊界條件： (3),(),( 1 1 tzyxhtzyxh 式

31、中：h0（x,y,z,t）點(diǎn)（x,y,z）處的初始水位（m） ； 一類邊界條件； 1 h1（x,y,z,t）點(diǎn)（x,y,z）在 t 時(shí)刻的邊界已知水位（m） 。 對(duì)整個(gè)滲流區(qū)進(jìn)行離散后，采用向后差分法將上述數(shù)學(xué)模型進(jìn)行離散，就可得到 數(shù)值模型，由此計(jì)算、預(yù)測(cè)降水引起的地下水位的時(shí)空分布。 二、降壓水位降深計(jì)算 1、本工程基坑降水?dāng)?shù)值模擬模型建立、本工程基坑降水?dāng)?shù)值模擬模型建立 根據(jù)已有的巖土工程勘察報(bào)告、水文地質(zhì)條件、鉆孔資料可知：模擬區(qū)平面范圍， 以基坑為中心，邊界布置在降水井影響半徑以外。 1.1 含水層的結(jié)構(gòu)特征 本研究區(qū)屬于粉性土區(qū)，上部粘性土層概化為第一層。由于實(shí)際地層較多，建立 模

32、型的時(shí)候根據(jù)各地層的滲透系數(shù)等水文地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化，如圖 5。模型簡(jiǎn)化 以后的含水層三維模型從上到下依次為：弱透水層和第2 層含水層。 ， 圖圖 5 含水層三維模擬圖含水層三維模擬圖 1.2 水力特征 地下水系統(tǒng)符合質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律；含水層分布廣、厚度大，在常溫 15 常壓下地下水運(yùn)動(dòng)符合達(dá)西定律；考慮淺、深層之間的流量交換以及軟件的特點(diǎn)，地 下水運(yùn)動(dòng)可概化成空間三維流；地下水系統(tǒng)的垂向運(yùn)動(dòng)主要是層間的越流，三維立體 結(jié)構(gòu)模型可以很好的解決越流問題；地下水系統(tǒng)的輸入、輸出隨時(shí)間、空間變化，參 數(shù)隨空間變化，體現(xiàn)了系統(tǒng)的非均質(zhì)性，但沒有明顯的方向性，所以參數(shù)概化成水平 方向各向同性

33、。 綜上所述，基坑降水區(qū)可概化成非均質(zhì)水平各向同性、空間三維結(jié)構(gòu)、非穩(wěn)定地 下水流系統(tǒng)，即地下水系統(tǒng)的概念模型。 2、模擬期及應(yīng)力期確定、模擬期及應(yīng)力期確定 本次數(shù)值模擬模型的模擬期 180 天，將整個(gè)模擬期劃分為 3 個(gè)計(jì)算周期，每個(gè) 計(jì)算周期的計(jì)算的時(shí)間步長(zhǎng)為一天。在每個(gè)計(jì)算周期中，所有外部源匯項(xiàng)的強(qiáng)度保持 不變。 3、模型網(wǎng)格剖分、模型網(wǎng)格剖分 根據(jù)研究區(qū)的含水層結(jié)構(gòu)、邊界條件和地下水流場(chǎng)特征，將模擬區(qū)每層剖分為 250 行、350 列規(guī)則網(wǎng)格，其中活動(dòng)網(wǎng)格共 225，000 個(gè)，在基坑附近采用 1m1m 的 剖分格式，并向邊界區(qū)域發(fā)散狀分布。基坑網(wǎng)格剖分見圖 6： 圖圖 6 基坑網(wǎng)格剖

34、分局部圖基坑網(wǎng)格剖分局部圖 16 圖圖 7 井模型示意圖井模型示意圖 4、源匯項(xiàng)處理方式、源匯項(xiàng)處理方式 4.1 降壓井處理 在 visual modflow 中，降壓井可以設(shè)置埋深過濾器長(zhǎng)度、出水量等參數(shù)，與實(shí) 際數(shù)據(jù)具有很強(qiáng)對(duì)比性。根據(jù)已有降水觀測(cè)成果，基坑外降壓井出水量不變。設(shè)置如 圖 7。 4.2 邊界條件處理 在本次基坑降水模擬中，模型邊界為降水井影響邊界以外。故邊界定義為定水 頭邊界，水位不變。 5、基坑降水?dāng)?shù)值模擬預(yù)測(cè)、基坑降水?dāng)?shù)值模擬預(yù)測(cè) 經(jīng)過數(shù)值模擬計(jì)算，在塔樓區(qū)基坑外側(cè)布置 19 口減壓降水井，可以將坑內(nèi)承壓 水位埋深控制在 30m 以下。裙樓基坑外側(cè)承壓水位埋深基本保持在

35、 18.020.0m。如 圖 8。 17 圖圖 8 塔樓區(qū)降水后的承壓水位埋深等值線分布預(yù)測(cè)圖塔樓區(qū)降水后的承壓水位埋深等值線分布預(yù)測(cè)圖 利用塔樓區(qū)基坑降水所設(shè)置的 19 口減壓井中的 6 口和裙樓區(qū)域的 19 口，可以將 裙樓區(qū)基坑內(nèi)的承壓水位埋深控制在地面下 23.0m 左右。裙樓區(qū)基坑外側(cè)承壓水位埋 深為 15.0m 左右。如圖 9。 圖圖 9 裙樓區(qū)降水后的承壓水位埋深等值線分布預(yù)測(cè)圖裙樓區(qū)降水后的承壓水位埋深等值線分布預(yù)測(cè)圖 在全部減壓井成井施工結(jié)束后，應(yīng)進(jìn)行一次群井減壓抽水試運(yùn)行，檢驗(yàn)施工用電 及排水情況，同時(shí)觀測(cè)各井水位。根據(jù)基坑開挖和支撐的施工實(shí)際工況，對(duì)降水運(yùn)行 18 進(jìn)一步

36、細(xì)化，提出每個(gè)工況下開啟減壓抽水井的數(shù)量和井號(hào)，并計(jì)算出該工況下承壓 水位的安全深度，以指導(dǎo)降水運(yùn)行。群井試驗(yàn)后，提交上海中心基坑降壓井群井試 驗(yàn)報(bào)告及運(yùn)行方案 。 減壓降水運(yùn)行過程中總包方應(yīng)每天將基坑的監(jiān)測(cè)資料抄送降水項(xiàng)目部，以便及時(shí) 了解、分析降水對(duì)周圍環(huán)境的影響程度，有效控制降水運(yùn)行。 基礎(chǔ)底板施工完成后，包括養(yǎng)護(hù)階段和地下室及上部結(jié)構(gòu)施工階段，應(yīng)由設(shè)計(jì)單 位提供基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)的抗浮力，在確保承壓水水頭壓力不大于抗浮力的情況下，逐 步減少減壓井的開啟數(shù)量，直至停止降水運(yùn)行。根據(jù)設(shè)計(jì)要求停止降水時(shí)，應(yīng)由總包應(yīng)由總包 單位出具單位出具“停止降水通知書停止降水通知書”后，方可終止降水運(yùn)行。后，

37、方可終止降水運(yùn)行。 三、由降水引起的地面沉降與控制 1、理論公式、理論公式 采用 visual modflow 有限差分法由滲流方程求出某一時(shí)刻的水位降深，給定壓 縮模量 esi及初始厚度 s0i，由沉降方程可求出沉降量。求解過程為： 1）給定初始時(shí)刻的孔隙比、滲透系數(shù)和孔隙壓力等； 2）根據(jù)給定的采、灌水量和邊界條件，由滲流方程得出某一時(shí)刻的水位降深； 3）給定壓縮模量 esi及初始厚度 s0i； 4）根據(jù)沉降方程計(jì)算沉降量。 2、計(jì)算結(jié)果、計(jì)算結(jié)果 預(yù)估塔樓區(qū)基坑開挖所需承壓水降水時(shí)間為 180 天，根據(jù)抽水試驗(yàn)階段建立的 沉降模型進(jìn)行計(jì)算，塔樓區(qū)承壓水降水運(yùn)行后基坑周邊環(huán)境沉降預(yù)測(cè)等值線

38、如圖 9-5 所示，緊鄰基坑外側(cè)的地面沉降值為 1426mm。 n i i si iw e dh s 1 0 s . 總 19 圖圖 10 塔樓區(qū)降水塔樓區(qū)降水 180 天后地面沉降預(yù)測(cè)分布圖（單位：天后地面沉降預(yù)測(cè)分布圖（單位：mm） 塔樓區(qū)基坑施工結(jié)束后，停止減壓降水運(yùn)行，地面會(huì)出現(xiàn)一定回彈，沉降值會(huì)有 一定減小。當(dāng)裙樓區(qū)基坑開始減壓降水后，利用塔樓區(qū)的 6 口減壓井和裙樓區(qū)域的 19 口降壓井進(jìn)行減壓降水，達(dá)到降低裙樓區(qū)基坑內(nèi)承壓水位的目的。因降水井深度 比較大，對(duì)基坑外沉降影響比較大，緊鄰基坑外側(cè)的地面沉降值達(dá)到 10mm。 圖圖 11 裙樓區(qū)降水裙樓區(qū)降水 180 天（累計(jì)天（累計(jì)

39、360 天）后地面沉降預(yù)測(cè)分布圖（單位：天）后地面沉降預(yù)測(cè)分布圖（單位：mm） 20 3、沉降控制措施、沉降控制措施 1、臨近建筑物和地下管線的減壓井的抽水時(shí)間盡量縮短。 2、在降水運(yùn)行過程中隨開挖深度逐步降低承壓水，根據(jù)群經(jīng)試驗(yàn)得到不同井組 合下坑內(nèi)地下水的深度，隨基坑開挖深度確定井群的運(yùn)行。沒有抽水的井可作為觀測(cè) 井，控制承壓水頭與上覆土壓力足以滿足開挖基坑穩(wěn)定性要求，這將使降水對(duì)環(huán)境的 影響進(jìn)一步降低。 3、及時(shí)監(jiān)測(cè)地下水水位及抽水流量，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，調(diào)整抽水井及抽水流 量，必要時(shí)采取回灌措施，指導(dǎo)降水運(yùn)行和開挖施工。 4、加強(qiáng)基坑開挖和降水時(shí)的環(huán)境監(jiān)測(cè)，建設(shè)單位所有的監(jiān)測(cè)資料應(yīng)及時(shí)

40、抄送我 現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目部，繪制相關(guān)的圖表，以調(diào)控降水運(yùn)行。 5、環(huán)境保護(hù)主要技術(shù)措施 良好的地面排水系統(tǒng) 認(rèn)真做好地面排水系統(tǒng)，在沿地墻外邊(圍墻內(nèi)側(cè))布置一條溝底抗?jié)B性能好的排 水溝，防水地表水滲入土體和基坑內(nèi)。 信息化施工 實(shí)行信息化施工，建立有效的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系。挖土施工前，對(duì)基坑內(nèi)地下水進(jìn)行 預(yù)降水，以使土體固結(jié)密實(shí)，是基坑開挖時(shí)確?；臃€(wěn)定性的關(guān)鍵因素之一，因此合 理布置深井井點(diǎn)，組織合適的降水工藝特別重要。 基坑開挖過程中，遇圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲水等情況，應(yīng)及時(shí)組織人員堵漏，必要時(shí)在基 坑外側(cè)跟蹤注漿，應(yīng)派專人 24 小時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)。 6、地下管線和建筑物保護(hù)措施 文明施工負(fù)責(zé)人與總包分管管線人員建立

41、聯(lián)絡(luò)，摸清管線深度和走向，沒有開 挖出來的管線上部應(yīng)有明顯標(biāo)識(shí)，開挖裸露的管線應(yīng)該采用有效的保護(hù)措施并在上部 注明管線種類，兩頭設(shè)置明顯警示標(biāo)志。對(duì)于管線的保護(hù)也可采取跟蹤注漿等方式， 以動(dòng)態(tài)的控制來確保管線的安全，目的是將管線底下沉陷的地基控制在要求范圍內(nèi)。 第五章第五章 基坑降水重大風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急預(yù)案基坑降水重大風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急預(yù)案 一、目的 為有效防止降水施工對(duì)周圍環(huán)境造成影響及在降水運(yùn)行過程中預(yù)防突發(fā)事件的發(fā) 21 生，最大限度減少經(jīng)濟(jì)損失，特制定本預(yù)案。 二、組織機(jī)構(gòu) 由項(xiàng)目部成立應(yīng)急指揮部，負(fù)責(zé)指揮及協(xié)調(diào)工作。降壓井運(yùn)行期間，現(xiàn)場(chǎng)主要負(fù) 責(zé)人應(yīng) 24 小時(shí)有人值班，處理突發(fā)事件。 三、聲光報(bào)警器的設(shè)置 本基坑的塔樓區(qū)域部位承壓水頭需降到到開挖面下 12m，因此基坑存在著較大 的風(fēng)險(xiǎn)性。為此在塔樓和裙樓深基坑處計(jì)劃布置若干個(gè)聲光自動(dòng)報(bào)警器（見圖 5-1）， 一旦水位反彈，超過了計(jì)算安全水位，報(bào)警器即發(fā)出聲音和燈光報(bào)警，便于立即采取 相應(yīng)措施，從而保證基坑的安全。計(jì)劃在在塔樓區(qū)域工程場(chǎng)地內(nèi)設(shè)置兩個(gè)聲光報(bào)警器。 圖圖 5-1 聲光報(bào)警系統(tǒng)圖聲光報(bào)警系統(tǒng)圖 22 四、遠(yuǎn)程監(jiān)控措施 為了對(duì)深基坑的承壓水水位