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文檔簡(jiǎn)介

1、【降水方案】地下二層島式站臺(tái)車(chē)站基坑工程降水初步施工方案】目錄 1 前言. . .1 1 1.1基坑概況 . 1 1.2環(huán)境概況 . 2 1.3基坑工程等級(jí) . 2 2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì). .3 3 3 降水設(shè)計(jì)依據(jù)與目的. .7 7 3.1降水設(shè)計(jì)依據(jù) . 7 3.2降水目的 . 7 4 基坑降水風(fēng)險(xiǎn)分析. .9 9 4.1疏干降水風(fēng)險(xiǎn)分析 . 9 4.2減壓降水風(fēng)險(xiǎn)分析 . 9 5 基坑降水設(shè)計(jì). .14 5.1 設(shè)計(jì)原則 . 14 5.2 降水設(shè)計(jì)方案擬定 . 14 6 三維非穩(wěn)定地下水滲流數(shù)值分析. .18 6.1含水層分布及水力特征 . 18 6.2三維非穩(wěn)定地下水滲流模型的建立

2、. 18 6.3減壓井?dāng)?shù)量計(jì)算 . 22 6.4 減壓降水設(shè)計(jì)小結(jié) . 23 6.5降水井工作量統(tǒng)計(jì) . 25 7 7 專項(xiàng)降水驗(yàn)證試驗(yàn)要求. .27 8 8 基坑降水對(duì)周邊環(huán)境沉降分析. .29 8.1 降壓誘發(fā)沉降計(jì)算原理 . 29 8.2 降壓誘發(fā)沉降預(yù)估 . 29 8.3 減壓降水引起的地面沉降控制措施 . 30 9 9 、管井構(gòu)造與成井技 術(shù)要求. .32 1 9.1 管井構(gòu)造 . 32 2 9.2 成井技術(shù)要求 . 32 10 、管井構(gòu)造與成井技術(shù)要求. .33 1 10.1 管井構(gòu)造 . 33 2 10.2 成井技術(shù)要求 . 33 11 、成井施工工藝. .34 1 11.1 工

3、藝流程 . 34 2 11.2 前期準(zhǔn)備工作 . 35 11. 3 3 成井施工 . 35 1 14 1.4 特殊過(guò)程質(zhì)量控制要求 . 37 12降水運(yùn)行管理. .38 12.1 基坑降水運(yùn)行管理 . 38 2 12.2 常規(guī)管理要求 . 40 13 基坑工程承壓水事故案例、風(fēng)險(xiǎn)源辨識(shí)與控制 和應(yīng)急預(yù)案.41 13.1引言 . 41 13.2承壓水危害的表現(xiàn)形式和相關(guān)案例 . 41 13.3.基坑工程承壓水風(fēng)險(xiǎn)源辨識(shí) . 43 13.4基坑工程承壓水風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)控制措施 . 44 13.5應(yīng)急預(yù)案 . 47 14 、封井要求. .49 14.1 封井原則 . 49 14.2 坑內(nèi)降壓井封井方案 .

4、 49 15 、施工現(xiàn)場(chǎng)組織. .54 1 15.1 項(xiàng)目經(jīng)理部組成及職責(zé) . 54 2 15.2 作業(yè)人員組成及職責(zé) . 56 16 、施工進(jìn)度計(jì)劃及工期保證措施. .57 1 16.1 施工進(jìn)度計(jì)劃 . 57 2 16.2 工期保證措施 . 57 17 、施工機(jī)械配備. .60 18 、附圖. .60 基坑工程降水方案 1 1 前言1.1 1基坑概況金港路站位于金湘路與金港路間的的錦繡東路下方,沿錦繡東路東西向布置,為地下二層島式站臺(tái)車(chē)站,車(chē)站中心里程 SK35+872.146,主體規(guī)模 338m×19.14m(內(nèi)徑),站臺(tái)中心處頂板覆土約 2.95m,底板埋深約 16

5、.39m,站中心軌面標(biāo)高為-10.550m。標(biāo)準(zhǔn)段基坑深度約 16.39m,兩側(cè)端頭井坑深約為 17.6218.30m。1 號(hào)出入口位于車(chē)站東北側(cè),基坑深度約 9.46m,2 號(hào)出入口與 2 號(hào)風(fēng)亭合建,位于車(chē)站東南側(cè),基坑深度約 9.6m,3號(hào)出入口位于車(chē)站南側(cè),基坑深度約 9.5m,4 號(hào)出入口位于車(chē)站北側(cè),基坑深度約 9.46m。車(chē)站基坑工程性質(zhì)如表 1-1 所示。表 表 1 1- -1 1基坑 工程性質(zhì)表工程部位基底標(biāo)高(m m )開(kāi)挖深度(m m )墻趾標(biāo)高(m m )止水帷幕深度(m m )西端頭井(11/1 軸)-13.541 17.821 -27.720 32.000 標(biāo)準(zhǔn)段(

6、1/12 軸)-11.773-11.624 16.05315.904 -25.720 30.000 西端頭井(24 軸)-13.624 17.904 -27.720 32.000 標(biāo)準(zhǔn)段(421軸)-11.855-12.446 16.13516.726 -25.720 30.000 標(biāo)準(zhǔn)段(2136 軸)-12.446-12.385 16.726 -25.720 30.000 東端頭井(3638 軸)-14.217 18.497 -28.720 33.000 1 號(hào)出入口 -5.32 (落深坑-8.47)9.46 (落深坑12.61)-5.860-17.860 10.00022.000 2 號(hào)

7、出入口及風(fēng)亭 -5.42 (落深坑-8.67)9.62 (落深坑12.87) -13.240-16.570 17.44020.770 3 號(hào)出入口 -5.30 (落深坑-8.30)9.50 (落深坑 12.5) -5.800-16.800 10.00020.000 4 號(hào)出入口 -5.40 (落深坑-8.55)9.46 (落深坑12.61) -5.940-17.940 10.00020.000 1 號(hào)風(fēng)亭 -5.40 (落深坑-7.00)9.54 (落深坑-15.800-18.800 10.00023.000 基坑工程降水方案 2 11.14) 說(shuō)明:主體基坑自然地面設(shè)計(jì)標(biāo)高為 +4.280m

8、 。1.2 2環(huán)境概況擬建車(chē)站主要位于錦繡東路地下,該路之下現(xiàn)已敷設(shè)有各種市政管線。該車(chē)站北側(cè)分布著兩座廠區(qū),其中,西北角廠區(qū)為已建成投產(chǎn)的上海聯(lián)合包裝裝潢有限公司,東北角廠房為在建項(xiàng)目,隸屬于超高速包裝機(jī)組專項(xiàng)數(shù)字化工廠;擬建場(chǎng)地東側(cè)附近已建金港路;場(chǎng)地南面緊鄰架空高壓線走廊,其下現(xiàn)為空地,局部長(zhǎng)有植被;場(chǎng)地西側(cè)則靠近已建金湘路路口??傮w而言,周邊環(huán)境復(fù)雜。本車(chē)站建設(shè)時(shí)應(yīng)重視周邊環(huán)境條件,主要為:北側(cè) 1 號(hào)出入口緊鄰超高速包裝機(jī)組專項(xiàng)數(shù)字化工廠在建廠房,4 號(hào)出入口距離上海聯(lián)合包裝裝潢有限公司廠房最近處約22.0m;主體結(jié)構(gòu)南邊線緊鄰架空高壓線走廊,兩者最近處約為 14.0m,擬建 2 號(hào)

9、、3 號(hào)出入口及 1 號(hào)、2 號(hào)風(fēng)井則處于高壓線走廊之下;擬建車(chē)站東側(cè)端頭井距離金港路30.035.0m 左右,西側(cè)端頭井距離金湘路 40m 左右。另外,擬建 1 號(hào)風(fēng)井南側(cè)約為 8.0m開(kāi)外分布有水塘,其寬度約為 11.0m。擬建場(chǎng)地周邊環(huán)境圖見(jiàn)下圖1-1。圖1 1- - 1車(chē)站周邊環(huán)境圖1.3 3基坑工程等級(jí)1.3 3 .1 基坑工程安全等級(jí)本工程開(kāi)挖深度 15.9m18.6m,根據(jù)上海市基坑工程技術(shù)規(guī)范,基坑工程安全等級(jí)可劃分為:一級(jí)?;庸こ探邓桨?3 1.3 3 .2 基坑工程環(huán)境保護(hù)等級(jí)基坑主體 環(huán)境保護(hù)等級(jí)為二級(jí)。即基坑開(kāi)挖期間,地面最大沉降量≤0.2%H,圍護(hù)結(jié)

10、構(gòu)最大水平位移≤0.3%H,H 為基坑開(kāi)挖深度。2 2工程地質(zhì) 和水文地質(zhì)1、地層分布情況 經(jīng)本次勘察揭露,在深度55.45m范圍內(nèi)地基土屬第四紀(jì)晚更新世及全新世沉積物,主要由粘性土、粉性土和砂土組成,分布較穩(wěn)定,一般具有成層分布的特點(diǎn)。按其沉積年代、成因類型及其物理力學(xué)性質(zhì)的差異,根據(jù)上海市工程建設(shè)規(guī)范巖土工程勘查規(guī)范(DGJ08-37-2012)相關(guān)條款,可劃分7個(gè)主要土層,其中第層可劃分2個(gè)亞層,第1層及第1層可細(xì)分為2個(gè)次亞層,第層中含有夾層,第1-1層下不局部分布透鏡體狀粉土層第1t層。擬建場(chǎng)地地基土分布自上而下詳述如下:第1-1 層雜色雜填土,局部地面為砼地坪,砼厚約

11、為 310cm,道路區(qū)域?yàn)榘赜吐访?,其下一般為碎石路基,局部夾煤渣,局部夾少量粘性土。第1-2 層雜色素填土,以粘性土為主,偶含碎石,植物根莖等雜物,局部夾有機(jī)質(zhì)。第層褐黃色灰黃色粉質(zhì)粘土,層頂埋深約 1.002.70m,層厚 0.501.80m,靜力觸探 Ps 平均值約為 0.66MPa,含氧化鐵斑點(diǎn)及鐵錳質(zhì)結(jié)核,土自上至下逐漸變軟,可塑軟塑狀態(tài),中等高等壓縮性。該層在填土較厚區(qū)段缺失,分布不連續(xù)。第層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,層頂埋深約為 2.203.60m,層厚 3.707.40m,靜力觸探 Ps 平均值約 0.59MPa,含云母,有機(jī)質(zhì)條紋,夾薄層粉性土,呈流塑狀,高等壓縮性。場(chǎng)地內(nèi)遍布。該

12、層中部局部以粉性土為主,故劃分出j 層。第層灰色淤泥質(zhì)粘土,層頂埋深約 9.0010.00m,層厚 8.29.3m,靜力觸探 Ps平均值約 0.67MPa,含云母、有機(jī)質(zhì),局部下部夾貝殼碎屑,土質(zhì)相對(duì)均勻,呈流塑狀態(tài),高等壓縮性,場(chǎng)地內(nèi)遍布。第1-1 層灰色粘土,層頂埋深約 18.0018.60m,厚度 4.66.5m,靜力觸探 Ps 平均值約 0.98MPa,含云母、有機(jī)質(zhì)及貝殼碎屑,隨深度增加土性逐漸趨好,局部底部漸變?yōu)榉圪|(zhì)粘土,呈流塑軟塑狀態(tài)。場(chǎng)地內(nèi)遍布。第1t 層灰色灰綠色粘質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土,層頂埋深約 23.6024.00m,層厚基坑工程降水方案 4 2.43.2m,靜力觸探 Ps

13、平均值約 2.96MPa,含云母,土質(zhì)不均,稍密狀態(tài),中等壓縮性。僅分布于場(chǎng)地東北角勘探孔 S29XJ6、S29XZ7 及 S29XJ8 部位。第層暗綠草黃色粉質(zhì)粘土,層頂埋深約 22.8026.90m,層厚 1.65.3m,靜力觸探 Ps 平均值約為 2.23MPa,含氧化鐵斑點(diǎn),局部層底附近夾少量粉性土,呈可塑硬塑狀態(tài),中等壓縮性。場(chǎng)地內(nèi)遍布。第1-1 層粘質(zhì)粉土,層頂埋深約 27.0029.30m,層厚 1.34.2m,靜力觸探 Ps 平均值約 6.43MPa,含云母,局部夾砂質(zhì)粉土及粉質(zhì)粘土,中密狀態(tài),中等壓縮性。場(chǎng)地內(nèi)遍布。第1-2 層粉砂,層頂埋深約 28.9032.70m,層厚

14、8.314.8m,靜力觸探 Ps 平均值約 11.89MPa,含云母,顆粒成分以長(zhǎng)石、石英為主,局部夾粉性土及少量細(xì)砂,中密密實(shí)狀態(tài),中等壓縮性。場(chǎng)地內(nèi)遍布。第2 層粉砂,層頂埋深約 40.4043.80m,靜力觸探 Ps 平均值約 17.03Mpa,含云母,顆粒成分以長(zhǎng)石、石英為主,局部夾少量細(xì)沙,密實(shí)狀態(tài),中等壓縮性。場(chǎng)地內(nèi)遍布,本次在勘查深度 55.45m 內(nèi)未鉆穿該層。2、(微)承壓含水層分布情況 本工程中,潛水含水層地下水水位埋深 0.31.5m,微承壓水主要賦存于1t 層,該含水層水位埋深一般在 35m,承壓水主要賦存于層中,該含水層水位埋深一般在315m,本次勘查監(jiān)測(cè)該層水位埋深

15、 5.98m。(1)潛水 潛水分布于淺部土層中,補(bǔ)給來(lái)源主要有大氣降水入滲及地表水徑流側(cè)向補(bǔ)給,其 排泄方式以蒸發(fā)消耗為主,上海地區(qū)淺部土層中的潛水位埋深,一般離地表面 0.31.5m,年平均地下水水位埋深離地表面 0.50.7m。由于潛水與大氣降水和地表水的關(guān)系十分密切,故水位呈季節(jié)性波動(dòng)??辈炱陂g測(cè)得的地下水靜止水位埋深一般為 0.951.70m,絕對(duì)標(biāo)高為 3. 622.73m,平均靜止水位標(biāo)高為 3.11m。(2)微承壓水 微承壓水賦存在第1t 層粘質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土中,該層呈透鏡體狀分布,僅存在于擬建場(chǎng)地東北角地段,分布范圍較小,厚度相對(duì)較薄。根據(jù)上海地區(qū)工程經(jīng)驗(yàn),該類透鏡體狀微承壓水

16、位埋深一般在 35m,低于潛水水位,并呈周期性變化。(3)承壓水 基坑工程降水方案 5 對(duì)本工程有影響的承壓水分布于第層粉性土、砂土層中,根據(jù)上海地區(qū)的區(qū)域資料,承壓水埋深一般在 312m,低于潛水水位,并呈周期性變化。本次勘察期間布罝了 1 個(gè)承壓水水位埋深觀測(cè)孔,測(cè)量得第層承壓水的水位埋深為 5.98m (相應(yīng)標(biāo)高約-1.45m),勘察期間承壓水水位觀測(cè)曲線詳見(jiàn)圖 2-1。圖2-1 S29XG1承壓水位觀測(cè)水位 根據(jù)勘察資料和圍護(hù)設(shè)計(jì)資料,本工程場(chǎng)地土層和含水層典型分布情況如圖1-5和1-6所示。 基坑工程降水方案 6 圖 2-1基坑北側(cè)典型地質(zhì)縱剖面圖圖 2-2基坑南側(cè)典型地質(zhì)縱剖面圖

17、綜上所述,本工程場(chǎng)地土層地質(zhì)特點(diǎn)是基坑淺層分布有較厚的 、 層 淤泥質(zhì) 粘性土(中間為 夾 )粘質(zhì)粉土層),該兩 層土屬高壓縮性、高含水量、流變的軟土,物理力學(xué); 性質(zhì)相對(duì)較差; 坑底位于 1 1- -1 1 層粘土中;基坑 深層 t 1t 粘質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土層 分布不均 ,僅在基坑?xùn)|北角有出露 ; 1 1- -1 1 粘質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土弱含水層水壓大而滲透性小,降水難度大,下部為深厚的 1 1- -2 2 粉砂層、2 2 粉砂 層, 水文地質(zhì)條件復(fù)雜?;庸こ探邓桨?7 3 降水設(shè)計(jì)依據(jù)與目的3.1 1降水 設(shè)計(jì)依據(jù)(1)基坑工程技術(shù)規(guī)范DG/TJ08-61-2010 (2)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)

18、計(jì)規(guī)范GB50007-2011 (3)巖土工程勘察規(guī)范DGJ08-37-2012 (4)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程JGJ120-2012 (5)建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范JGJ/T111-98 (6)建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)GB50300-2013 (7)市政地下工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范DG/TJ08-236-2013 (8)建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范GB50497-2009 (9)供水水文地質(zhì)手冊(cè) (10)上海軌道交通 14 號(hào)線工程詳勘 7 標(biāo)金港路站巖土工程勘察報(bào)告(詳勘)上海巖土工程勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司(XX.02)(11)基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)圖紙(XX.04)上海市隧道工程軌道交通設(shè)計(jì)研究院 3.

19、2 2降水目的(1)防止基坑內(nèi)部縱坡坡面和坑底的滲水,保持坑底干燥,便利施工。(2)增加內(nèi)部邊坡和坑底的穩(wěn)定性,防止邊坡上或坑底的土層顆粒流失?;娱_(kāi)挖至地下水位以下時(shí),周?chē)叵滤畷?huì)向坑內(nèi)滲流,從而產(chǎn)生滲透力,對(duì)邊坡和基底穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響。此時(shí)采用井點(diǎn)降水的方法,可以把基坑周?chē)牡叵滤唤抵灵_(kāi)挖面以下,不僅能保持坑底干燥、便利施工,而且消除了滲透力的影響,防止流砂產(chǎn)生,從而增加了邊坡和基底的穩(wěn)定性。(3)減少土體含水量,有效提高物理力學(xué)性能指標(biāo),可增加被動(dòng)區(qū)土抗力,從而提高支護(hù)體系的穩(wěn)定性,減少支護(hù)體系的變形。(4)提高土體固結(jié)程度,增加地基土抗剪強(qiáng)度。降低地下水位,減少土體含水率從而提高土體

20、固結(jié)程度,減少土中孔隙水壓力,增加土中有效應(yīng)力,相應(yīng)的土體抗剪強(qiáng)基坑工程降水方案 8 度也可得到增長(zhǎng)。因此,降低地下水位亦是一種有效的地基加固方法。(5)降低下部承壓含水層承壓水水位,減少坑底隆起和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形量,防止基坑底部突涌的發(fā)生,確保施工時(shí)基坑的抗突涌穩(wěn)定性?;庸こ探邓桨?9 4 4基坑降水風(fēng)險(xiǎn)分析本場(chǎng)地地下連續(xù)墻深入至 1-1 層,坑內(nèi)主要承壓含水層為 1t 微承壓含水層、 1-2層粉砂層。主體基坑地下連續(xù)墻將 1t 層完全隔斷,在此種情況下,基坑降水風(fēng)險(xiǎn)主要表現(xiàn)在止水帷幕存在缺陷的情況下,坑內(nèi)潛水含水層及微承壓含水層降水對(duì)坑外含水層的影響。主體基坑地下連續(xù)墻未深入 1-2 層

21、、 2 層,在此種情況下,基坑降水風(fēng)險(xiǎn)主要表現(xiàn)在層承壓含水層降水造成的坑外地下水位下降,從而引發(fā)基坑周?chē)馏w沉降、周邊建(構(gòu))筑物變形的風(fēng)險(xiǎn)。4 4 .1 疏干降水風(fēng)險(xiǎn)分析本工程主要軟弱土層為第層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、第層灰色淤泥質(zhì)粘土和第1-1 層灰色粘土,其中淤泥質(zhì)土層含水量高、孔隙比大,土質(zhì)軟弱,高壓縮性,具有高靈敏度、低強(qiáng)度的特點(diǎn)。若不采取措施降低土層含水量,將造成開(kāi)挖面軟弱、積水等不良現(xiàn)象,影響開(kāi)挖面上的施工,較大的含水量也使得土體自立性差,影響開(kāi)挖效率。4 4 .2 減壓降水風(fēng)險(xiǎn)分析坑底下有承壓水存在,開(kāi)挖基坑減小了含水層上覆不透水層的厚度,當(dāng)它減少到一定程度時(shí),承壓水的水頭壓力能頂

22、裂或沖破基坑底板,造成突涌。突涌的表現(xiàn)形式為:(1)基底頂裂,出現(xiàn)網(wǎng)狀或樹(shù)狀裂縫,地下水從裂縫中涌出,并帶出下部的土顆粒。(2)基坑底發(fā)生流砂現(xiàn)象,從而造成邊坡失穩(wěn)和整個(gè)地基懸浮流動(dòng)。(3)基底發(fā)生類似于沸騰的噴水現(xiàn)象,使基坑積水,地基土擾動(dòng)。因此,需要通過(guò)管井的減壓降水來(lái)降低水壓力,降低基坑工程施工風(fēng)險(xiǎn)。但基坑內(nèi)減壓降水產(chǎn)生附加應(yīng)力,土層壓縮固結(jié)導(dǎo)致地面沉降,從而引發(fā)周邊環(huán)境問(wèn)題。故減壓降水一方面需要保證基坑的安全,另一方面,還必須密切關(guān)注周邊環(huán)境的安全。4 4 .2.1基底抗突涌驗(yàn)算根據(jù)上海市工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)基坑工程技術(shù)規(guī)范(DG/TJ08-61-2010)關(guān)于基坑抗承基坑工程降水方案 10

23、壓水穩(wěn)定性驗(yàn)算的相關(guān)規(guī)定,基坑開(kāi)挖面以下存在承壓含水層且其上部存在不透水層時(shí),應(yīng)按下列公式驗(yàn)算開(kāi)挖過(guò)程中此不透水層的抗承壓水穩(wěn)定性。å£i IRYwk sh p ggg1 圖 圖 4 4- - 1基底抗突涌穩(wěn)定驗(yàn)算簡(jiǎn)圖式中,γ s ;承壓水作用分項(xiàng)系數(shù),取 1.0; Pwk;承壓含水層頂部的水壓力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa); γ i ;承壓含水層頂面至基坑底間各土層的重度(kN/m3 ); h i ;承壓含水層頂面至坑底間各土層的厚度(m); RYg;抗承壓水分項(xiàng)系數(shù),取 1.10 進(jìn)行計(jì)算; 根據(jù)詳細(xì)勘察報(bào)告,第1t 粘質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土層為微

24、承壓含水層,該含水層水位埋深約 3.0m;第1-1 粘質(zhì)粉土層、第1-2 粉砂層、第2 粉砂層為承壓含水層,且含水層相互聯(lián)通,可看作同一含水層,該含水層水位埋深約 5.98m,其中1t 層呈透鏡體狀分布,僅在擬建場(chǎng)地東北角出現(xiàn)。1、對(duì)于第1t 粘質(zhì)粉土層基坑底板抗承壓水突涌穩(wěn)定性計(jì)算 主體基坑開(kāi)挖接近1t 層,直接降低水位至坑底以下;在附屬基坑中,1 號(hào)出入口下部出現(xiàn)有1t 層,在此需考慮1t 層對(duì) 1 號(hào)出入口基坑底板的抗突涌穩(wěn)定性問(wèn)題,1t 微承壓含水層靜水位埋深取 3.0m,水位即標(biāo)高 1.28。后期正式降水需經(jīng)實(shí)測(cè)水位基坑工程降水方案 11 驗(yàn)證計(jì)算。其結(jié)果見(jiàn)表 4-1。表 表 4 4

25、- - 1對(duì)于第 t 1t 層基坑底板抗承壓水突涌穩(wěn)定性計(jì)算表工程部位 參考鉆孔 含水層頂標(biāo)高(m)坑底標(biāo)高(m) 承壓水頂托力(kPa) 上覆土壓力(kPa) 水位降深(m)控制水位埋深(m)1號(hào)出入口 普通開(kāi)挖 S29XJ6 -19.30 -5.32 226.93 236.08 0 ; 落深坑 S29XJ6 -19.30 -8.47 226.93 183.78 3.93 6.93 注:本工程地面絕對(duì)標(biāo)高+4.28m。當(dāng)承壓水水位埋深取 3.0m (標(biāo)高 +1.28m )時(shí), 計(jì)算得本工程在1 1 號(hào)出入口基坑開(kāi)挖至標(biāo)高- - 5.871m 時(shí)需要開(kāi)始進(jìn)行減壓降水。根據(jù)詳勘資料,1 1 號(hào)出

26、入口附屬基坑不需要降壓,但落深坑開(kāi)挖超過(guò)臨界開(kāi)挖標(biāo)高,需考慮降壓。2、對(duì)于第層基坑底板抗承壓水突涌穩(wěn)定性計(jì)算 基坑主體下部層頂板在本基坑內(nèi)有起伏,在兩側(cè)端頭井高程相差近1m,因此對(duì)承壓含水層抗突涌穩(wěn)定性進(jìn)行分段分析,分為西端頭井段(11/1軸)、標(biāo)準(zhǔn)段(1/12軸)、西端頭井段(24軸)、標(biāo)準(zhǔn)段(433軸)、標(biāo)準(zhǔn)段(3336軸)、東側(cè)端頭井段(3638軸)和各附屬基坑,選取各段最不利鉆孔作為計(jì)算參考值。根據(jù)詳勘報(bào)告,第承壓含水層水位埋深5.98m,即水位標(biāo)高-1.70m。第層基坑底板抗承壓水突涌穩(wěn)定性詳見(jiàn)表4-2。表4 4- -2 2對(duì)于第 層基坑底板抗承壓水突涌穩(wěn)定性計(jì)算表 工程部位 參考鉆

27、孔 含水層頂標(biāo)高(m)底面標(biāo)高(m) 承壓水頂托力(kPa) 上覆土壓力(kPa) 水位降深(m)控制水位埋深(m)西端頭井(11/1軸)S29XJ1 -23.52 -13.541 240.02 180.71 5.40 11.38 標(biāo)準(zhǔn)段(1/12軸)S29XJ1 -23.52 -11.773-11.624 240.02 210.77212.53 2.502.66 8.648.48 西端頭井(24 軸)S29XJ9 -23.07 -13.624 235.07 169.46 5.97 11.95 標(biāo)準(zhǔn)段 (421 軸)S29XJ11 -22.84 -11.855-12.232.54 187.78

28、196.99 3.244.13 9.2210.11 基坑工程降水方案 12 446 標(biāo)準(zhǔn)段(2136軸)S29XJ15 -23.66 -12.446-12.385 241.56 201.57202.58 3.643.55 9.629.53 東端頭井(3638軸)S29XJ8 -24.46 -14.217 250.36 180.11 6.39 12.37 1 號(hào)出入口 普通開(kāi)挖 S29XJ6 -24.15 -5.32 246.95 320.34 0 ; 落深坑 S29XJ6 -24.15 -8.47 246.95 272.53 0 ; 2 號(hào)出入口及風(fēng)亭 普通開(kāi)挖 S29XJ16 -24.21

29、-5.42 247.61 328.11 0 ; 落深坑 S29XJ16 -24.21 -8.67 247.61 274.16 0 ; 3 號(hào)出入口 普通開(kāi)挖 S29XZ11 -24.13 -5.30 246.13 327.21 0 ; 落深坑 S29XZ11 -24.13 -8.30 246.13 277.41 0 ; 4 號(hào)出入口 普通開(kāi)挖 S29XJ3 -23.54 -5.40 240.24 313.24 0 ; 落深坑 S29XJ3 -23.54 -8.55 240.24 260.95 0 ; 1 號(hào)風(fēng)亭 普通開(kāi)挖 S29XJ11 -22.84 -5.40 232.54 304.14 0

30、 ; 落深坑 S29XJ11 -22.84 -7.00 232.54 277.59 0 ; 當(dāng)承壓水水位埋深取5.98m m (標(biāo)高-1.70m m )時(shí),經(jīng)計(jì)算,本工程主體基坑開(kāi)挖超過(guò)承壓含水 層 臨界開(kāi)挖深度,主體基坑需考慮降壓;附屬結(jié)構(gòu)開(kāi)挖未超過(guò) 層 臨界開(kāi)挖深度,附屬結(jié)構(gòu)不需要考慮降低承壓含水 層 水位。主體結(jié)構(gòu)基坑標(biāo)準(zhǔn)段需降低承壓含水 層 24m ,端頭井需降低 56m ?;庸こ探邓桨?13 4 4 .2.2 周邊環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分析隨著坑外地下水位的降低,地基中原水位以下土體的有效自重應(yīng)力增加,導(dǎo)致地基土體固結(jié),進(jìn)而造成降水影響范圍內(nèi)的地面和建構(gòu))筑物產(chǎn)生不均勻沉降、傾斜、開(kāi)裂等現(xiàn)象,

31、嚴(yán)重時(shí)可能危及其安全和正常使用。本基坑工程環(huán)境極為復(fù)雜,因此有必要采取相應(yīng)的技術(shù)措施來(lái)消除基坑降水對(duì)周?chē)h(huán)境的影響。本基坑采取局部敞開(kāi)式帷幕降水,對(duì)坑外環(huán)境造成一定降深和變形影響,應(yīng)根據(jù)周邊環(huán)境的變形控制標(biāo)準(zhǔn)以及水勘預(yù)測(cè)沉降影響成果合理制定地下水控制措施,實(shí)現(xiàn)基坑和環(huán)境的雙安全?;庸こ探邓桨?14 5 5基坑降水 設(shè)計(jì)5 5 .1設(shè)計(jì)原則針對(duì)本工程基坑開(kāi)挖深度較大、地層結(jié)構(gòu)和降深要求不一、層敞開(kāi)式降水( 1t層位于基坑?xùn)|北角,止水帷幕隔斷 1t 層)、上下含水層滲透性和出水量差異大等特點(diǎn),綜合確定以下設(shè)計(jì)原則:1) 1-1 粘質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土滲透性和出水量較小,濾管應(yīng)進(jìn)入下伏 1-2 砂質(zhì)

32、粉土,以保證單井出水量和降深要求;結(jié)合止水帷幕深度,以坑外減壓降水為主; 2)備用井的數(shù)量應(yīng)滿足規(guī)范 20%的要求,并應(yīng)在降深薄弱處(本工程主要為端頭井及標(biāo)準(zhǔn)段落深坑區(qū)域)設(shè)置觀測(cè)兼?zhèn)溆镁?3)根據(jù)三維模型預(yù)測(cè)所獲得的坑外降深,進(jìn)行沉降估算; 4)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中,應(yīng)貫徹執(zhí)行按需降水; 5 5 .2降水設(shè)計(jì)方案擬定根據(jù)本工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料、工程地質(zhì)條件與水文地質(zhì)條件分析,在本工程施工過(guò)程中,既需要對(duì)淺部基坑開(kāi)挖范圍內(nèi)的潛水含水層進(jìn)行疏干降水,亦需對(duì)深部承壓含水層進(jìn)行減壓降水,以保障基坑的安全開(kāi)挖。淺部疏干降水采用鋼制真空疏干井,疏干降水須保證在基坑開(kāi)挖及地下結(jié)構(gòu)施工期間施工作業(yè)面的干燥。由于基坑

33、開(kāi)挖已接近場(chǎng)地巨厚承壓含水層組,且止水帷幕無(wú)法隔斷基坑內(nèi)外的水力聯(lián)系,故減壓降水直接關(guān)系到整個(gè)基坑的安全。5 5 .2.1 疏干降水設(shè)計(jì)方案依據(jù)基坑工程技術(shù)規(guī)范(DG/TJ08-61-2010)對(duì)于真空疏干降水管井的技術(shù)要求,在粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土中,單井有效面積按常規(guī)取 200m2 ,孔徑不宜小于 600mm。共布設(shè)疏干降水井 35 口。疏干井深入層層底,故標(biāo)準(zhǔn)段東北部疏干井井深 27m,標(biāo)準(zhǔn)段內(nèi)其余疏干井井深 22m,西端頭井內(nèi)疏干井井深 24m,東端頭井內(nèi)疏干井井深 27m。由于疏干降水土層的滲透系數(shù)較?。ǘ嘈∮?1.0×10-5 cm/s),疏干降水運(yùn)

34、行期基坑工程降水方案 15 間隨基坑開(kāi)挖割除暴露與基坑開(kāi)挖面上部的井管,對(duì)于疏干井水位的觀測(cè)可根據(jù)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(DGJ08-11-2010)采取利用坑內(nèi)降水井停抽一段時(shí)間后測(cè)讀水位的方法,一般取停抽 24 小時(shí)后的恢復(fù)水位為場(chǎng)地潛水水位。針對(duì)本工程,由于地下連續(xù)墻對(duì)潛水含水層均進(jìn)行止水,下覆層粉質(zhì)粘土為上海地區(qū)較好的隔水層,潛水含水層基坑內(nèi)外水力聯(lián)系已被隔斷,在止水帷幕不存在缺陷的條件下,潛水含水層的疏干降水對(duì)坑外環(huán)境幾無(wú)影響。5 5 .2.2 減壓降水設(shè)計(jì)方案5 5 .2.2.1 降水滲流模型及依據(jù)根據(jù)止水帷幕與含水層的空間位置關(guān)系,可將基坑滲流模型分為 3 大類。第一類為帷幕深入并揭穿

35、含水層頂板、將含水層完全隔斷;第二類為帷幕未進(jìn)入含水層;第三類為帷幕進(jìn)入含水層但未揭穿。三種滲流模型的概念圖如圖 5-15-3 所示。圖 圖 5 5- - 1 類基坑滲流模型(封閉式降水)圖 圖 5 5- - 2 類基坑滲流模型(敞開(kāi)式降水)基坑工程降水方案 16 圖 圖 5 5- - 3 類基坑滲流模型(懸掛式降水)針對(duì)本工程,下覆承壓含水層厚度超過(guò) 20m,止水帷幕除基坑中部北側(cè)進(jìn)入含水層一定深度外,其余區(qū)段均未進(jìn)入含水層,屬第二類滲流模型(敞開(kāi)式降水)。5 5 .2.2.2 2降 壓 井 類型 設(shè)計(jì)本基坑工程主要涉及到 1t 層微承壓含水層和層承壓含水層,由于其分布極不均勻,需分區(qū)分段進(jìn)

36、行抗突涌計(jì)算。原則上對(duì)于不同的承壓含水層應(yīng)單獨(dú)布設(shè)減壓井進(jìn)行減壓降水。對(duì)于 1t 層分布區(qū)域,根據(jù)分層抗突涌計(jì)算結(jié)果: 1t 層分布在基坑的東北側(cè),且主體基坑開(kāi)挖接近揭露 1t 層,因此主體基坑采用直接疏干的方式進(jìn)行降水;層在西端頭井處需降壓為 5.405.97m,標(biāo)準(zhǔn)段 1/12 軸需降壓 2.502.66m,標(biāo)準(zhǔn)段 433 軸需降壓 3.244.13m,標(biāo)準(zhǔn)段 3336 軸需降壓 3.643.55m,東西端頭井需降壓 6.39m。針對(duì)層單獨(dú)布設(shè)降壓井進(jìn)行減壓降水。5 5 .2.2.3 3降水井深度設(shè)計(jì)降水井深度愈淺,坑外承壓水的繞流路徑越長(zhǎng),則對(duì)坑外環(huán)境的影響越小。故此,減壓降水井的深度設(shè)

37、計(jì)亦是確保環(huán)境安全的關(guān)鍵因素。降壓井的深度一方面需考慮井內(nèi)外的水頭損失(即井損),另外一方面,需考慮到抽水至觀測(cè)井之間的水力梯度漏斗可達(dá)到安全水位。本工程基坑普遍開(kāi)挖深度 16.618.5m(局部落深更大),端頭井控制層水位埋深為 11.3812.37m,初步確定西側(cè)端頭井內(nèi)的降壓井井深 38m,東側(cè)端頭井內(nèi)降壓井深度為 40m。標(biāo)準(zhǔn)段控制水位埋深 8.4810.11m,初步控制井深 40m。圖 圖 5 5- - 4降水井井損示意圖基坑工程降水方案 17 5 5 .2.2. 4 降水井?dāng)?shù)量計(jì)算基坑降水是一個(gè)典型的地下水向井的三維滲流問(wèn)題,實(shí)際的基坑降水問(wèn)題屬于典型的定降深變流量問(wèn)題,但由于地下

38、水動(dòng)力學(xué)中還沒(méi)有簡(jiǎn)明的非穩(wěn)定流條件下的干擾井群變流量井流計(jì)算方法,現(xiàn)行的井點(diǎn)降水設(shè)計(jì),主要采用干擾井群定流量穩(wěn)定井流公式,顯然不能反映基坑實(shí)際滲流場(chǎng)隨時(shí)間的變化情況。另外,在應(yīng)用解析法需要對(duì)場(chǎng)地的地質(zhì)條件進(jìn)行概化,當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件過(guò)于復(fù)雜時(shí),這種概化可能引起失真,例如,基坑降水影響范圍內(nèi)的含水層由多層滲透性差異較大的土層所組成時(shí),解析法通常需要采用綜合滲透系數(shù)來(lái)描述其宏觀特征,但這樣就忽視了真實(shí)水流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,計(jì)算結(jié)果可能有較大誤差,而且解析法難以處理計(jì)算邊界不規(guī)則或者邊界條件比較復(fù)雜的情況。井結(jié)構(gòu)與井?dāng)?shù)確定詳見(jiàn)下文數(shù)值模擬計(jì)算。5. 2.3 3附屬結(jié)構(gòu)降水設(shè)計(jì)本工程附屬結(jié)構(gòu)開(kāi)挖深度1112m,經(jīng)計(jì)

39、算,1號(hào)出入口附屬基坑需針對(duì) 1t 層進(jìn)行減壓降水,其余基坑下部為出露 1t 層,1號(hào)出入口附屬基坑內(nèi)落深坑控制 1t 層水位埋深為6.93m,根據(jù)地層分布情況初步確定降壓井深度為29m;其余附屬基坑均不需要減壓降水。附屬基坑按常規(guī)布設(shè)淺部疏干井。基坑工程降水方案 18 6 6三維非穩(wěn)定地下水滲流數(shù)值分析6 6 .1 含水層分布及水力特征為進(jìn)行全面的基坑降水滲流分析及制定合理的基坑降水技術(shù)方案,需建立關(guān)于本基坑工程降水的水文地質(zhì)物理模型及數(shù)值分析模型,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行基坑降水滲流分析與設(shè)計(jì)計(jì)算,以檢驗(yàn)井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性與降深的效果好壞來(lái)綜合確定井的深度與井的數(shù)量,同時(shí)預(yù)測(cè)基坑降水對(duì)周邊地下水的滲

40、流影響。6 6 .2 三維非穩(wěn)定地下水滲流模型的建立6. 2.1 三維非穩(wěn)定地下水滲流數(shù)學(xué)模型地下水流和土體是由固體、液體、氣體三相體組成的空間三維系統(tǒng),土體可以模型化為多孔介質(zhì)。因此求解地下水問(wèn)題就可以簡(jiǎn)化為求解地下水在多孔介質(zhì)中流動(dòng)的問(wèn)題,可以用下述地下水滲流連續(xù)性方程及其定解條件來(lái)描述地下水的三維非穩(wěn)定滲流規(guī)律。水文地質(zhì)參數(shù)參考詳勘報(bào)告。根據(jù)與本場(chǎng)地相適應(yīng)的水文地質(zhì)條件,可建立下列與之相適應(yīng)的地下水三維非穩(wěn)定滲流數(shù)學(xué)模型: ïïïîïïïíìG Î =W Î =W Î&

41、#182;¶= - ÷øöçè涶¶¶+÷÷øöççè涶¶¶+ ÷øöçè涶¶¶G=1 100) , , .( . . . . ). , , , ( ) , , , () , , .( . . . . ). , , ( ) , , , () , , .( .1

42、z y x t z y x h t z y x hz y x z y x h t z y x hz y xthTEWzhkz yhky xhkxtzz yy xx式中:îíì=潛水含水層承壓含水層ySSE ;ïîïíì=潛水含水層承壓含水層BMT ;MSS s =; S 為儲(chǔ)水系數(shù);yS 為給水度; M 為承壓含水層單元體厚度 ( ) m ; 基坑工程降水方案 19 B 為潛水含水層單元體地下水飽和厚度 ( ) m 。z z yy xxk k k , , 分別為各向異性主方向滲透系數(shù) ( ) d m/ ; h 為點(diǎn)

43、 )( z y x , , 在 t 時(shí)刻的水頭值 ( ) m ;W 為源匯項(xiàng) ( ) d / 1 ;0h 為計(jì)算域初始水頭值 ( ) m ; 1h 為第一類邊界的水頭值 ( ) m ; sS 為儲(chǔ)水率 ( ) m / 1 ; t 為時(shí)間 ( ) d ; W 為計(jì)算域; 1G 為第一類邊界。對(duì)整個(gè)滲流區(qū)進(jìn)行離散后,采用有限差分法將上述數(shù)學(xué)模型進(jìn)行離散,就可得到數(shù)值模型,以此為基礎(chǔ),應(yīng)用 Visual Modflow 軟件建立地下水三維滲流模型,計(jì)算、預(yù)測(cè)抽水引起的地下水位的時(shí)空分布。6 6 .2.2 三維非穩(wěn)定地下水滲流數(shù)值模型根據(jù)已有的巖土工程勘察報(bào)告、水文地質(zhì)條件、鉆孔資料,模擬區(qū)平面范圍按

44、下述原則確定:以試驗(yàn)區(qū)為中心,邊界布置在抽水井影響半徑以外。本次建模范圍約為1200m×870m(考慮后期基坑降水模擬),從上到下分為淺部粘性土層、層粘土隔水層層、層承壓含水層 3 個(gè)大層,其中含水層中考慮到濾管位置又細(xì)分成多層。(1)含水層的結(jié)構(gòu)特征及網(wǎng)格剖分 本次數(shù)值模擬計(jì)算采用含水層三維模型,其剖分情況見(jiàn)圖 7-17-3。基坑工程降水方案 20圖 圖 6 6- - 1 數(shù)值模型 三維立體 圖圖 圖 6 6- -2 2數(shù)值模型平面剖分圖基坑工程降水方案 21 圖 圖 6 6- -3 3數(shù)值模型垂向剖分圖(2)水力特征 地下水滲流系統(tǒng)符合質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律;含水層

45、分布廣、厚度大,在常溫常壓下地下水運(yùn)動(dòng)符合達(dá)西定律;考慮淺、深層之間的流量交換以及滲流特點(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)模型可以很好地解決越流問(wèn)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(méi)有明顯的方向性,所以參數(shù)概化成水平向各向同性。綜上所述,模擬區(qū)可概化成非均質(zhì)水平向各向同性的三維非穩(wěn)定地下水滲流系統(tǒng)。模擬區(qū)水文地質(zhì)滲流系統(tǒng)通過(guò)概化、單元剖分,即可形成為地下水三維非穩(wěn)定滲流模型。(3)模擬期及應(yīng)力期確定 數(shù)值模擬的模擬期和相應(yīng)計(jì)算周期示試驗(yàn)不同而設(shè)定不同值,在每個(gè)計(jì)算周期中,所有外部源匯項(xiàng)的強(qiáng)度保持

46、不變。(4)源匯項(xiàng)處理方式 試驗(yàn)井處理 在Visual Modflow中,抽水井可以設(shè)置過(guò)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。 邊界條件處理 模型邊界定義為定水頭邊界,水位不變。帷幕與降壓井深關(guān)系如圖 6-4 和 6-5 所示。基坑工程降水方案 22 圖 圖 6 6- -4 4含水層深度帷幕平面示意圖圖 圖 6 6- -5 5濾管與帷幕深度關(guān)系圖(橫剖面)6 6 .3 減壓井?dāng)?shù)量計(jì)算根據(jù)上述水文地質(zhì)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果,基坑不同部位減壓降水情況如下:層減壓降水 根據(jù)減壓設(shè)計(jì)思路,由于主體基坑止水帷幕進(jìn)入層但未隔斷,層降水屬于敞開(kāi)減壓降水,主體基坑采用坑外結(jié)合坑內(nèi)降壓的方式布井。針對(duì)西

47、端頭井,層承壓含水層水位降深不少于 6m,標(biāo)準(zhǔn)段水位降深不低于 4m,東端頭井水位降深不低于 6.5m。經(jīng)過(guò)模型計(jì)算,共需布置 13 口降壓井對(duì)承壓含水層降水減壓,各段降水模擬結(jié)果見(jiàn)圖6-6?;庸こ探邓桨?23圖 圖 6 6- - 6 金港路站承壓井模型計(jì)算地下水降深云圖 ( 單位:m m )根據(jù)上述模型計(jì)算,西端頭井內(nèi)水位降深 6.07.0m,標(biāo)準(zhǔn)段水位降深 4.05.0m,東端頭井降水減壓時(shí),東端頭井內(nèi)水位降深 7.08.0m,滿足水位降深要求,此時(shí)基坑北部上海煙草機(jī)械有限公司和上海煙草機(jī)械有限公司最大降深約為 4.5m,基坑南側(cè)220V 高壓電線桿下水位降深 5.0m。4 6.4 減

48、壓降水設(shè)計(jì)小結(jié)上文根據(jù)地層分布情況分區(qū)段進(jìn)行了承壓水抗突涌計(jì)算,并經(jīng)過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算對(duì)井結(jié)構(gòu)和井?dāng)?shù)量進(jìn)行了驗(yàn)算,同時(shí)考慮在基坑內(nèi)布設(shè)一定量的備用兼觀測(cè)井,以觀測(cè)坑內(nèi)承壓含水層水位,必要時(shí)應(yīng)急開(kāi)啟以降低承壓水層水位。減壓降水設(shè)計(jì)結(jié)果詳見(jiàn)表 6-1和 6-2?;庸こ探邓桨?24 表 6-1層承壓水減壓降水設(shè)計(jì)匯總表 工程部位 參考鉆孔 含水層層頂標(biāo)高(m)底面標(biāo)高(m) 承壓水頂托力(kPa) 上覆土壓力(kPa) 水位降深值(m)控制水位埋深(m)設(shè)計(jì)井深/濾管位置(m)井號(hào) 西端頭井 (11/1 軸)S29XJ1 -23.52 -13.541 240.02 180.71 5.40 11.38 38/ (3037)Y01 標(biāo)準(zhǔn)段 (1/12 軸)S29XJ1 -23.52 -11.773-11.624 240.02 210.77212.53 2.502.66 8.648.48 40/ (3139) Y03 西端頭井 (24 軸)S29XJ9 -23.07 -13.624 235.07 16

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