【降水方案】地下二層車站基坑工程降水初步施工方案-基坑降水視頻

1、【降水方案】地下二層車站基坑工程降水初步施工方案|基坑降水視頻目錄 1 前言. . .1 1 1.1基坑概況 . 1 1.2環(huán)境概況 . 1 1.3基坑工程等級(jí) . 2 2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì). .3 3 2.1 地層分布情況 . 3 2.2（微）承壓含水層分布情況 . 3 3 降水設(shè)計(jì)依據(jù)與目的. .5 5 3.1降水設(shè)計(jì)依據(jù) . 5 3.2降水目的 . 5 4 基坑降水風(fēng)險(xiǎn)分析. .7 7 4.1疏干降水風(fēng)險(xiǎn)分析 . 7 4.2減壓降水風(fēng)險(xiǎn)分析 . 7 5 基坑降水設(shè)計(jì). .10 5.1 設(shè)計(jì)原則 . 10 5.2 降水設(shè)計(jì)方案擬定 . 10 6 三維非穩(wěn)定地下水滲流數(shù)值分析. .14 6

2、.1含水層分布及水力特征 . 14 6.2三維非穩(wěn)定地下水滲流模型的建立 . 14 6.3降水井工作量統(tǒng)計(jì) . 19 7 7 專項(xiàng)降水驗(yàn)證試驗(yàn)要求. .20 8 基坑降水對(duì)周邊環(huán)境沉降分析. .21 8.1 降壓誘發(fā)沉降計(jì)算原理 . 21 8.2 降壓誘發(fā)沉降預(yù)估 . 21 8.3 減壓降水引起的地面沉降控制措施 . 22 9 9 管井構(gòu)造與成井技 術(shù)要求. .24 9.1 管井構(gòu)造 . 24 9.2 成井技術(shù)要求 . 24 10 成井施工工藝. .25 10.1 工藝流程 . 25 10.2 前期準(zhǔn)備工作 . 26 10.3 成井施工 . 26 10.4 特殊過程質(zhì)量控制要求 . 28 11

3、降水運(yùn)行管理. .29 11.1基坑降水運(yùn)行管理 . 29 11.2 常規(guī)管理要求 . 31 12 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.32 12.1引言 . 32 12.2承壓水危害的表現(xiàn)形式和相關(guān)案例 . 32 12.3.基坑工程承壓水風(fēng)險(xiǎn)源辨識(shí) . 34 12.4基坑工程承壓水風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)控制措施 . 35 12.5應(yīng)急預(yù)案 . 38 3 13 封井要求. .40 13.1 封井原則 . 40 13.2 坑內(nèi)降壓井封井方案 . 40 4 14 施工現(xiàn)場組織. .45 14.1 項(xiàng)目經(jīng)理部組成及職責(zé) . 45 14.2 作業(yè)人員組成及職責(zé) . 47 5 15 施工進(jìn)度計(jì)劃及工

4、期保證措施. .48 15.1 施工進(jìn)度計(jì)劃 . 48 15.2 工期保證措施 . 48 6 16 施工機(jī)械配備. .51 17 附圖. .51 基坑工程降水方案 1 1 前言1.1 1基坑概況擬建金粵路站為地下二層車站，標(biāo)準(zhǔn)段基坑開挖深度約17.69m，東西兩側(cè)端頭井基坑開挖深度約19.69m和19.53m，車站標(biāo)準(zhǔn)段寬度約19.14m，車站總長約236m，開挖面積約4900m2 。出入口、風(fēng)井等輔助結(jié)構(gòu)基坑最大開挖深度約11.14m。車站基坑工程性質(zhì)如表1-1所示。表 1-1基坑工程性質(zhì)表 工程部位 基底標(biāo)高（m）開挖深度（m）墻底標(biāo)高（m）止水帷幕深度（m）西端頭井（13軸）-14.73

5、3 19.533 -29.20 34.0 標(biāo)準(zhǔn)段（313 軸）-12.575 17.375 -29.20 34.0 標(biāo)準(zhǔn)段（1318軸）-12.575 17.375 -26.80 31.6 標(biāo)準(zhǔn)段（1829軸）-12.490 17.690 -26.80 32.0 東端頭井（2931軸）-13.989 19.689 -28.30 34.0 附屬 -5.50-8.50 10.8013.80 -10.0-15.0 15.020.0 注：主體基坑地面標(biāo)高有起伏，本方案中取平均值+5.3m，文中涉及金粵路站深度均以此標(biāo)高計(jì)。1.2 2環(huán)境概況車站位于錦繡東路與金粵路交叉口的錦繡東路下方，周邊建（構(gòu)）筑物

6、情況如下:車站主體結(jié)構(gòu)西北側(cè)為怡亞通，距離車站主體基坑最近距離約 38m，距離 4 號(hào)出入口基坑最近距離約 15m；車站主體結(jié)構(gòu)東北側(cè)為在建住宅區(qū)；車站主體結(jié)構(gòu)南側(cè)為華漕達(dá)河道，距離車站主體基坑最近距離約 31m，距離 1 號(hào)風(fēng)亭及 3 號(hào)出入口基坑最近距離約 8m；橫跨華漕達(dá)河道上設(shè)有華漕達(dá)橋，距離車站主體基坑最近距離約 26m；車站主體結(jié)構(gòu)東側(cè)為許家溝橋，距離車站主體東端頭井基坑最近距離約 20m；沿錦繡東路南側(cè)綠化帶有1 路 220KV 的電力架空線（12 根），架空線距地面弧垂高度為 10.80 米，在其范圍內(nèi)設(shè)有車站 2、3 號(hào)出入口和 1 號(hào)、2 號(hào)風(fēng)亭，車站附屬圍護(hù)結(jié)構(gòu)位于高壓線

7、保護(hù)范圍；車站南側(cè)有兩根 220KV 高壓電線桿，靠近車站西南側(cè)的高壓電線桿距離 1 號(hào)風(fēng)亭基坑最近距離約 24m；靠近車站東南側(cè)的高壓電線桿距 2 號(hào)風(fēng)亭基坑內(nèi)邊線約 4.0m，附屬基坑施工基坑工程降水方案 2 前需改移高壓線。車站主體基坑上方主要管線有：2 根Φ500mm 上水管（鑄鐵）、1 根Φ1000mm 上水管（鑄鐵）、1 根Φ800mm 雨水管（砼）、1 根Φ600mm 污水管（砼）、1 根Φ250mm 燃?xì)猓ㄤ摚? 組 12 孔電信、1 組 21 孔電力等。擬建場地周邊環(huán)境圖見圖1-1。圖1-1 金

8、粵路站周邊環(huán)境圖 周邊主要風(fēng)險(xiǎn)源為：（1）怡亞通距離 4 號(hào)出入口基坑最近距離約 15m；華漕達(dá)河道距離車站主體基坑最近距離約 31m，距離 1 號(hào)風(fēng)亭及 3 號(hào)出入口基坑最近距離約 8m；橫跨華漕達(dá)河道上設(shè)有華漕達(dá)橋，距離車站主體基坑最近距離約 26m；車站主體結(jié)構(gòu)東側(cè)為許家溝橋，距離車站主體東端頭井基坑最近距離約 20m； （2）車站主體基坑上方主要管線有：2 根Φ500mm 上水管（鑄鐵）、1 根Φ1000mm 上水管（鑄鐵）、1 根Φ800mm 雨水管（砼）、1 根Φ600mm 污水管（砼）、1 根Φ250

9、mm 燃?xì)猓ㄤ摚? 組 12 孔電信、1 組 21 孔電力等，在第一階段主體結(jié)構(gòu)施工期間，這些管線往車站主體基坑北側(cè)遷改臨排，在主體結(jié)構(gòu)施工的過程中需要小心保護(hù)。1.3 3基坑工程等級(jí)1.3 3 .1 基坑工程安全等級(jí)本工程開挖深度 17.375m19.689m，根據(jù)上海市基坑工程技術(shù)規(guī)范，基坑工程基坑工程降水方案 3 安全等級(jí)可劃分為：一級(jí)。1.3 3 .2 基坑工程環(huán)境保護(hù)等級(jí)根據(jù)周邊環(huán)境條件，車站主體基坑安全等級(jí)為一級(jí)，環(huán)境保護(hù)等級(jí)為二級(jí)，即基坑開挖期間，地面最大沉降量≤0.2%H，圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移≤0.3%H，H 為基坑開挖深度。2 2工程地質(zhì) 和水文

10、地質(zhì)1 2.1 地層分布情況經(jīng)本次勘察揭露，在深度 55.45m 范圍內(nèi)地基土屬第四季晚更新世及全新世沉積物，主要有粘性土、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，依據(jù)上海市工程建設(shè)規(guī)范巖土工程勘察規(guī)范（DGJ08-37-2012）相關(guān)條款，可以劃分為 7 個(gè)主要土層。擬建場地地基土分布自上而下：雜色填土層、1-2 雜色填土層、黃色灰黃色粉質(zhì)黏土層、灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層、灰色粘質(zhì)粉土層、灰色淤泥質(zhì)粘土層、1-1 灰色粘土層、暗綠草黃色粉質(zhì)粘土層、1-2 粉砂層、2 粉砂層。2.2 （微）承壓含水層分布情況本站地下水主要分為潛水和承壓水

11、，潛水一般分布于淺部土層中，補(bǔ)給來源主要有大氣降水入滲及地表水逕流側(cè)向補(bǔ)給，其排泄方式以蒸發(fā)消耗為主。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?？辈炱陂g測得的地下水靜止水位埋深一般為 1.703.00m（相應(yīng)標(biāo)高為 1.813.03m），平均靜止水位標(biāo)高為 2.53m。承壓水主要分布于第層粉砂土層中。根據(jù)上海地區(qū)的區(qū)域資料，承壓水埋深一般在 312m，均低于潛水水位，并呈周期性變化?？辈靾?bào)告，測得第層微承壓水的水位埋深為 5.55m（相應(yīng)標(biāo)高約-0.41m）。根據(jù)勘察資料和圍護(hù)設(shè)計(jì)資料，本工程場地土層和含水層典型分布情況如圖2-1?；?/p>

12、工程降水方案 4 圖 2-1基坑典型地質(zhì)縱剖面圖 綜上所述，本工程場地土層地質(zhì)特點(diǎn)是基坑淺層分布有較厚的灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層、灰色淤泥質(zhì)粘土層及 夾 粘質(zhì)粉土夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土；以上土層屬高壓縮性、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 層粘土中；基坑深層含水層分布較為平緩，1-2 粉砂層和2 粉砂層含水層較厚，滲透性大，降水難度大?；庸こ探邓桨?5 3 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)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

13、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)測技術(shù)規(guī)范GB50497-2009 （9）供水水文地質(zhì)手冊 （10）上海軌道交通 14 號(hào)線工程詳勘 7 標(biāo)金粵路站巖土工程勘察報(bào)告 （11）本工程相關(guān)基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)圖紙 （12）本工程招標(biāo)文件及相關(guān)招標(biāo)資料 3 3. .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?；?/p>

14、坑開挖至地下水位以下時(shí)，周圍地下水會(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，可以把基坑周圍的地下水位降至開挖面以下，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 6 度也可得到增長。因此，降低地下水位亦是一種有效的地基加固方法

15、。（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；基坑工程降水方案 7 4 4基坑降水 風(fēng)險(xiǎn)分析本場地承壓含水層厚度比較厚，除基坑西端頭（1 軸5 軸）連續(xù)墻進(jìn)入 1-2 層粉砂含水層約 34m 外，其余區(qū)域地連墻進(jìn)入 1-2 層粉砂含水層均小于 3m。綜合圍護(hù)結(jié)構(gòu)、地層分布、周邊環(huán)境等各方面因素，采用西端頭坑內(nèi)降壓，其余部分坑外降壓的方式降低承壓水位，這種降壓方式勢必降低坑外水位。鑒于此，應(yīng)在基坑施工期間采取一定的保護(hù)措施，減小基坑降水對(duì)周圍環(huán)境的不利影響。4 4 .1 疏干降水 風(fēng)險(xiǎn)分析本工程基坑開挖范圍內(nèi)需要疏干土

16、層主要為第層粉質(zhì)粘土、第層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、第 夾 層灰色粘質(zhì)粉土夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土及第層淤泥質(zhì)粘土。其中淤泥質(zhì)土層含水量高，呈流塑態(tài)，壓縮性大。若不采取合理措施降低其含水量，造成開挖面積水，將會(huì)直接影響基坑開挖面上的施工。較高的含水量還會(huì)影響開挖土體的穩(wěn)定性，容易引發(fā)坑內(nèi)流水流砂，放坡失穩(wěn)等問題。4 4 .2 減壓降水 風(fēng)險(xiǎn)分析當(dāng)坑底下有承壓水存在，開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

17、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，需要通過管井的減壓降水來降低水壓力，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。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)于基坑抗承壓水穩(wěn)定性驗(yàn)算的相關(guān)規(guī)定，基坑開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)算開挖過程中此不透水層的抗承壓水穩(wěn)定性。基坑工程降水方案 8 å£i IRYwk sh p ggg1 圖 圖

18、4 4- -1 1基底抗 突涌 穩(wěn)定驗(yàn)算簡圖式中，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； 本工程基坑底板以下分布有層承壓含水

19、層，勘察揭露為 1-2 粉砂層、 2 粉砂層?；俞槍?duì)層承壓含水層進(jìn)行抗突涌驗(yàn)算。承壓水初始水位按詳勘資料取埋深 5.55m（標(biāo)高約-0.41m）計(jì)算，后期正式降水需經(jīng)實(shí)測水位驗(yàn)證計(jì)算。以基坑縱剖面線為依據(jù)進(jìn)行基坑底板抗承壓水突涌穩(wěn)定性計(jì)算，其結(jié)果見表 4-1。 基坑工程降水方案 9 表 表 4 4- - 1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 承壓含水層 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）西端頭井 1-2S30XZ6 -24.67 -14.73 266.97 181.15 7.80 13.

20、35 313 軸 普遍開挖 1-2S30CC2 -25.21 -12.58 272.80 223.70 4.46 10.01 下翻梁局部深坑 1-2S30CC2 -25.21 -13.78 272.80 203.28 6.32 11.87 1328軸 普遍開挖 1-2S30SJ10 -24.30 -12.49 262.79 212.52 4.57 10.12 下翻梁局部深坑 1-2S30SJ10 -24.30 -13.69 262.79 192.60 6.38 11.93 東端頭井 1-2S5XZ13 -25.67 -13.99 277.86 210.00 6.17 11.72 注：主體基坑地

21、面標(biāo)高有起伏，本方案中取平均值 +5.3m ，文中涉及金粵路站深度均以此標(biāo)高計(jì)。當(dāng)承壓水水位埋深取5.55m（標(biāo)高-0.41m）時(shí)，計(jì)算得本工程在標(biāo)準(zhǔn)段基坑開挖至標(biāo)高-9.46m時(shí)需要開始進(jìn)行減壓降水，兩端頭井開挖至標(biāo)高-9.60m時(shí)需開始減壓降水?；庸こ探邓桨?10 5 5基坑降水 設(shè)計(jì)5 5. .1 1設(shè)計(jì)原則針對(duì)本工程基坑開挖深度較大、降深要求不一、層敞開式降水等特點(diǎn)，綜合確定以下設(shè)計(jì)原則：1）分區(qū)分段分別進(jìn)行降水設(shè)計(jì)； 2）考慮到帷幕進(jìn)入層較淺，為減小坑外降深應(yīng)根據(jù)抗突涌計(jì)算結(jié)果確定不同位置的降深需求，通過單獨(dú)布設(shè)減壓井按需降壓； 3）備用井的數(shù)量應(yīng)滿足規(guī)范 20%的要求，并應(yīng)在降

22、深薄弱處設(shè)置觀測兼?zhèn)溆镁?4）根據(jù)三維模型預(yù)測所獲得的坑外降深，進(jìn)行沉降估算； 5）運(yùn)營過程中，應(yīng)切實(shí)貫徹按需降水； 5 5. .2 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，在本工程施工過程中，既需要對(duì)淺部基坑開挖范圍內(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挖及地下結(jié)構(gòu)施工期間施工作業(yè)面的干燥。5 5. .2 2 .1 疏干降水設(shè)計(jì)方案采用圍護(hù)明挖施工時(shí)，需及時(shí)疏干開挖范圍內(nèi)土層中重力水含量，保證基坑干開挖的順利進(jìn)行。因此，開挖前需要布設(shè)若干疏干井，對(duì)基坑

23、開挖范圍內(nèi)土層疏干。根據(jù)本工程土層情況，本次降水工程單井有效抽水面積 a 井取 200m2 。坑內(nèi)降水井?dāng)?shù)量計(jì)算公式：n = A / a 井；式中：n — 基坑內(nèi)降水井?dāng)?shù)量(口)； A — 基坑面積 (m2 )；a 井— 單井有效降水面積 (m 2 )； 考慮到本工程的特殊情況，附屬基坑多呈窄長形的，布井時(shí)參考單井有效抽水面積200m2， 按井間距 16m 左右進(jìn)行布設(shè)。本工程疏干作用降水井?dāng)?shù)量布置情況如下表：基坑工程降水方案 11 表 5-1 金粵路站疏干井設(shè)計(jì) 工程部位 面積（m2）計(jì)算井?dāng)?shù)（口）實(shí)際井?dāng)?shù)（口）井號(hào) 主體結(jié)構(gòu) 49

24、00 24.5 25 J1J25 附屬基坑 基坑呈窄長形，按井間距 16m 布置 20 JF1JF20 金粵路站主體基坑底部位于層和1-1 層，根據(jù)降水設(shè)計(jì)思路，疏干井需將層和1-1 層水位降至坑底以下，故本工程?hào)|、西端頭井疏干井深度為 27m，標(biāo)準(zhǔn)段及附屬基坑疏干井深度為 25m，附屬疏干井深度為 16m。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)行期間隨基坑開挖割除暴露與基坑開挖面上部的井管，對(duì)于疏干井水位的觀測可根據(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)間后測讀水位的方法，一般取停抽 24 小時(shí)

25、后的恢復(fù)水位為場地潛水水位。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1-1 灰色粘土層為上海地區(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，潛水含水層的疏干降水對(duì)坑外環(huán)境幾無影響。5 5. .2 2 .2 減壓降水設(shè)計(jì)方案5 5. .2 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

26、滲流模型（敞開式降水）基坑工程降水方案 12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厚，勘探孔未揭穿層粉砂層，止水帷幕除基坑西端頭進(jìn)入含水層 34m 外，其余區(qū)段進(jìn)入含水層均小于 3m，屬第二類滲流模型（敞開式降水）。5 5 .2.2.2 2降 壓 井 類型 設(shè)計(jì)本基坑工程主要涉及層承壓含水層，由于基坑開挖深度不一，需分區(qū)段進(jìn)行抗突涌計(jì)算。原則上對(duì)于不同部位而單獨(dú)布設(shè)減壓井進(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井之間的水力梯度漏斗可達(dá)到安全水位。本工程基

27、坑普遍開挖深度17.3819.69m，控制層水位埋深為 10.0113.35m，初步確定降壓井深度為 3738m。圖 圖 5 5- - 4降水井 井損示 意圖基坑工程降水方案 13 6.2.2. 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題，實(shí)際的基坑降水問題屬于典型的定降深變流量問題，但由于地下水動(dòng)力學(xué)中還沒有簡明的非穩(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)際滲流場隨時(shí)間的變化情況。另外，在應(yīng)用解析法需要對(duì)場地的地質(zhì)條件進(jìn)行概化，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件過于復(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

28、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)確定詳見下文數(shù)值模擬計(jì)算。5 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)開挖深度10.5611.14m，經(jīng)過初步驗(yàn)算無需對(duì)層進(jìn)行減壓降水，按常規(guī)布設(shè)淺部疏干井。為了保證疏干效果，采用管井降水方案時(shí)，考慮到管井降水時(shí)的井損效應(yīng)，疏干井考慮深入至開挖面以下6m左右，以確保疏干質(zhì)量，疏干井井深設(shè)計(jì)為16m 。基坑工程降水方案 14 6 6三維非穩(wěn)定地下水滲流數(shù)值分析6 6 .1

29、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綜合確定井的深度與井的數(shù)量，同時(shí)預(yù)測基坑降水對(duì)周邊地下水的滲流影響。6 6 .2 三維非穩(wěn)定地下水滲流模型的建立6 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)。因此求解地下水問題就可以簡化為求解地下水在多孔介質(zhì)中流動(dòng)的問題，可以用下述地下水滲流連續(xù)性方程及其定解條件來描述地下水的三維非穩(wěn)定滲流規(guī)

30、律。根據(jù)與本場地相適應(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 ζ¶= - ÷øöçè涶¶¶+÷÷øöççè涶¶¶+ ÷øö

31、31;è涶¶¶G=1 100) , , .( . . . . ). , , , ( ) , , , () , , .( . . . . ). , , ( ) , , , () , , .( .1z 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

32、=； 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 15 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) ）（ 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

33、進(jìn)行離散，就可得到數(shù)值模型，以此為基礎(chǔ)編制計(jì)算程序，計(jì)算、預(yù)測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×1000m（考慮后期基坑降水模擬），從上到下分為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層、淤泥質(zhì)粘土、灰色粘土、粉質(zhì)粘土、 1-2 粉砂層、 2 粉砂層等 6 個(gè)大層，其中含水層中考慮到濾管和地連墻位置又細(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，其剖分情況見圖 6-16

34、-3?；庸こ探邓桨?16 圖 圖 6 6- - 1 數(shù)值模型平面剖分圖圖 圖 6 6- - 2數(shù)值模型垂向剖分圖 1-2 層 層 層 層 2 層 1-1 層 層基坑工程降水方案 17 圖 圖 6 6- -3 3數(shù)值模型 三維 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

35、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 6.2.3 計(jì)算結(jié)果如下圖所示，端頭各布置 2 口降水井、標(biāo)準(zhǔn)段布置 4 口降水井。水位降深滿足設(shè)計(jì)水位降深 4.467.80m 的要求。計(jì)算結(jié)果如圖 6-4 和 6-5 所示?；庸こ探邓桨?18圖 圖 6 6- -4 4封堵墻西側(cè) 減壓降水時(shí)坑內(nèi)外 1 1- -2 2 層水位降深曲線 圖圖 圖 6 6- -5 5封堵墻東側(cè) 減壓降水時(shí)坑內(nèi)外 1 1- -2 2 層水位降深曲線 圖基坑工程降水方案 19 6 6

36、. .3 3降水井工作量統(tǒng)計(jì)經(jīng)過上文分析和計(jì)算，擬定本次基坑工程降水井設(shè)計(jì)如表 6-1 所示。表 6-1 基坑降水設(shè)計(jì)表 工程部位 降水井類型 井深（m）井?dāng)?shù)（口）濾管埋深 （m）編號(hào) 主體基坑 疏干井 27 4 610、1418、2126 J1、J2、J24、J25 疏干井 25 21 610、1316、1924 J3J23 降壓井 37 7 3236 Y1、Y2、Y4Y8 降壓井 38 1 3337 Y3 承壓水觀測井 （兼?zhèn)溆镁?7 3 3236 G1G3 承壓水觀測井 （兼?zhèn)溆镁?8 1 3337 G4 附屬基坑 1 號(hào)出入口 疏干井 16 2 58、1115 JF3、JF4 2

37、號(hào)出入口/2號(hào)風(fēng)井 疏干井 16 6 58、1115 JF5JF10 3 號(hào)出入口/1號(hào)風(fēng)亭 疏干井 16 10 58、1115 JF11JF20 4 號(hào)出入口 疏干井 16 2 58、1115 JF1、JF2 基坑工程降水方案 20 7 7 專項(xiàng)降水驗(yàn)證試驗(yàn)要求在實(shí)際施工期間，由于巖土工程問題本身的多變性和基坑止水帷幕施工后邊界條件的復(fù)雜性，基坑降水井群干擾效應(yīng)等問題的影響，理論計(jì)算需要進(jìn)行實(shí)踐檢驗(yàn)，通過降水驗(yàn)證性試驗(yàn)直觀反映出基坑群井降水的可靠程度。按照基坑工程技術(shù)規(guī)范(DG/TJ08-61-2010)，減壓井全部施工完成，現(xiàn)場排水系統(tǒng)安裝完畢后，應(yīng)進(jìn)行一次群井抽水試驗(yàn)或減壓降水試運(yùn)行。降

38、水驗(yàn)證試驗(yàn)的目的和要求：1、查明基坑內(nèi)減壓降水井在群井干擾、基坑邊界條件發(fā)生變化后是否可滿足基坑開挖至底（包括端頭井）時(shí)各區(qū)域（尤其基坑降水薄弱區(qū)域）水位降深需求，備用井是否留有余量。2、查明基坑內(nèi)減壓降水井在受到群井抽水干擾效應(yīng)的影響下，基坑的實(shí)際涌水量大小，驗(yàn)證確定基坑排水系統(tǒng)承載能力。3、群井驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)束之后，整理提交試驗(yàn)報(bào)告和后期基坑降水運(yùn)行管理方案。根據(jù)基坑降水設(shè)計(jì)方案布井平面位置，擬采取如下試驗(yàn)方式：表 7-1抽水試驗(yàn)過程一覽表 試驗(yàn)階段 試驗(yàn)方式 抽水井號(hào) 觀測井號(hào) 試驗(yàn)?zāi)康?試驗(yàn)周期 第一階段 單井試驗(yàn) Y1 Y2、Y3、G1 單位涌水量， 了解降壓井的降水效果 至觀測井水位基

39、本穩(wěn)定 第二階段 群井試驗(yàn) Y1Y5 G1、G2 檢驗(yàn)降水效果， 為后期優(yōu)化方案提供依據(jù)， 坑內(nèi)抽水對(duì)坑外的影響 至觀測井水位基本穩(wěn)定 第三階段 恢復(fù)試驗(yàn) — G1、G2 了解1-2 層靜水位恢復(fù)情況 46h 基坑工程降水方案 21 8 8基坑降水對(duì)周邊環(huán)境沉降分析根據(jù)上文基坑降水?dāng)?shù)值模擬得到的周邊地下水水位降深情況，初步預(yù)估降水引起的沉降變化， 僅供參考。8 81 .1 降壓誘發(fā)沉降計(jì)算原理因深部降壓所引起的地面沉降包括三部分：(1)瞬時(shí)沉降；(2)固結(jié)沉降；(3)因土體流變所產(chǎn)生的次固結(jié)沉降。由于次固結(jié)沉降一般在主固結(jié)完成后才明顯顯現(xiàn)，且要求荷載作用時(shí)間較長，因此，本計(jì)

40、算主要考慮主固結(jié)沉降，按照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)地下鐵道、輕軌交通巖土工程勘察規(guī)范（GB50307-1999）中推薦的分層總和法進(jìn)行。按照該規(guī)范，因地下水下降引起的土層附加荷載，可按下式計(jì)算： (8-1) 式中：P 為降水引起的土層附加荷載(KPa)；h1 為降水前土層的水頭高度(m)；h2為水位下降后的水頭高度(m)；γ w 為水的重度(KN/m3)。降水引起的地面附加沉降量，可采用分層總和法，按下式計(jì)算： (8-2) 式中：S 為降水引起的地面總附加沉降量(m)；φs 為修正系數(shù)；U 為該層土的固結(jié)度；Si 為第 I 計(jì)算土層的附加沉降量(m)；Pi 為

41、第 i 計(jì)算土層降水引起的附加荷載(KPa)；Ei 為第 i 計(jì)算土層的壓縮模量(KPa)；Hi 為第 i 計(jì)算土層的土層厚度(m)。以上公式中的 Ei，對(duì)于砂土，應(yīng)為壓縮模量；對(duì)于粘土和粉土，可按下式計(jì)算： (8-3)式中：e0 為土層的原始孔隙比；αv 為土層的體積壓縮系數(shù)(MPa-1)，取值時(shí)應(yīng)取土的有效自重壓力至土的有效自重壓力與附加壓力之和的應(yīng)力段。由于減壓降水主要降水含水層為 層，故本次計(jì)算以 層沉降為主。8 82 .2 降壓誘發(fā)沉降預(yù)估根據(jù)現(xiàn)有掌握資料，在理論分析、計(jì)算的基礎(chǔ)上，預(yù)估本工程層承壓水位降壓誘發(fā)的周邊沉降。基坑工程降水方案 22 主體降壓對(duì)周邊環(huán)境

42、的影響云圖如下圖 8-1。 圖 圖 8 8- - 1 主體 減壓降水誘發(fā)周邊沉降等值線預(yù)估圖（單位：mm ）根據(jù)上述預(yù)測結(jié)果，主體減壓降水后，基坑外北側(cè)怡亞通建筑處降水引起最大理論地面沉降約 11mm。8 83 .3 減壓降水引起的地面沉降控制措施減壓降水期間為做好對(duì)周邊環(huán)境影響減低到最低程度，擬按照以下措施進(jìn)行施工：（1）總包方應(yīng)委托監(jiān)測方對(duì)施工場地周圍的已有建筑物，施工前先踏勘一遍。按規(guī)范要求布置好沉降觀測點(diǎn)。施工期間每天進(jìn)行觀測，沉降速率及累積沉降量嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求控制。如有異常，停止降水施工，及時(shí)向上匯報(bào)，研究保護(hù)方法。（2）抽水過程中真正做到三點(diǎn)：降水范圍宜小不宜大，降水時(shí)間宜短不宜

43、長，降壓深度宜淺不宜深。（3）建議在后期挖土施工的過程中，盡量提高效率，縮短挖土?xí)r間，相應(yīng)得減少抽水時(shí)間，同時(shí)減少降水對(duì)周邊環(huán)境的影響。（4）在降水運(yùn)行過程中隨開挖深度加大逐步降低承壓水頭，避免過早抽水減壓。在不同開挖深度的工況階段，合理控制承壓水頭，在滿足基坑穩(wěn)定性要求前提下，防止承壓水頭過大降低，這將使降水對(duì)周邊環(huán)境的影響減少到最低限度?；庸こ探邓桨?23 （5）采用信息化施工，對(duì)周邊地面、鄰近建（構(gòu)）物進(jìn)行位移監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，調(diào)整抽水井及抽水流量，指導(dǎo)降水運(yùn)行和開挖施工。（6）及時(shí)整理基坑開挖和降水時(shí)的水位資料，加強(qiáng)同總包方、監(jiān)理方、監(jiān)測方得溝通，及時(shí)分析位移監(jiān)測資料，必要時(shí)

44、調(diào)控降水運(yùn)行。（7）根據(jù)現(xiàn)場抽水試驗(yàn)結(jié)果，編制降壓井的降水工況，根據(jù)合理按需降水的原則進(jìn)行抽水。基坑工程降水方案 24 9 9 管井構(gòu)造與成井技術(shù)要求9 91 .1 管井構(gòu)造（1）井壁管：井壁管均采用焊接鋼管，井壁管直徑均為 φ273mm，疏干井壁厚 3mm，降壓井壁厚 4mm。（2）過濾器（濾水管）：濾水管的直徑與井壁管的直徑應(yīng)相同；所有濾水管外均包一層 30 目40 目的尼龍網(wǎng)，尼龍網(wǎng)搭接長度約為尼龍網(wǎng)單幅寬度的 20%50%；降壓；普通疏干井采用圓孔過濾器。（3）沉淀管：濾水管底部設(shè)置長度為 1.00m 的沉淀管，防止井內(nèi)沉砂堵塞而影響進(jìn)水；沉淀管底口用鐵板封死。9 9.

45、 .2 2 成井技術(shù)要求（1）井口高度：井口應(yīng)高于地表以上 0.200.50m，以防止地表污水滲入井內(nèi)； （2）圍填濾料：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行充填； （3）粘土封孔：在濾料圍填面以上采用粘土填至地表并夯實(shí)，并做好井口管外的封閉工作。（4）成孔偏差：井孔的平面誤差≤1.0m，井深（孔深）偏差≤+50cm；井孔應(yīng)圓正。（5）井管偏差：井身應(yīng)圓正，上口保持水平，井管的頂角及方位角不能突變，井管安裝傾斜度不能超過 1 度；井管截面尺寸偏差≤±2mm，井管長度偏差≤±20cm。（6）出水含砂量：抽水穩(wěn)定后，出

46、水含砂量不得超過 2 萬分之一(體積比)； （7）井內(nèi)水位：抽水穩(wěn)定后，井內(nèi)的水位應(yīng)處于安全水位以下。 基坑工程降水方案 25 10 成井施工工藝101 .1 工藝流程具體成井施工流程見圖 10-1。圖 圖 10- - 1成井施工流程圖基坑工程降水方案 26 10. .2 2 前期準(zhǔn)備工作1、測放井位 本工程基坑內(nèi)結(jié)構(gòu)和工程樁、立柱等較多，施工降水井需避開坑內(nèi)結(jié)構(gòu)。施工期間根據(jù)降水管井平面布置圖采用全站儀利用已知點(diǎn)坐標(biāo)檢核，誤差控制在 20cm，井位測放完畢后應(yīng)做好井位標(biāo)記，方便后面施工。如果布設(shè)的井點(diǎn)存在地面障礙物，應(yīng)當(dāng)設(shè)法清除障礙物，以利于打井的進(jìn)行。若地面障礙物不易清除或受其他施工條件的

47、影響，無法在原布設(shè)井位進(jìn)行打井時(shí)，應(yīng)與工程師及甲方及時(shí)溝通并采取其他措施，必要的時(shí)候可對(duì)井位作適當(dāng)調(diào)整。2、埋設(shè)護(hù)口管 埋設(shè)護(hù)口管時(shí)，護(hù)口管底口應(yīng)插入原狀土層中，管外應(yīng)用粘性土或草辮子封嚴(yán)，防止施工時(shí)管外返漿，護(hù)口管上部應(yīng)高出地面 0.10m0.30m。3、安裝鉆機(jī) 安裝鉆機(jī)時(shí)，為了保證孔的垂直度，機(jī)臺(tái)應(yīng)安裝穩(wěn)固水平，大鉤對(duì)準(zhǔn)孔中心，大鉤、轉(zhuǎn)盤與孔的中心三點(diǎn)成一線，嚴(yán)把開孔關(guān)，鉆頭與鉆桿連接處帶兩根鉆鋌，并且，彎曲的鉆桿不得下入孔內(nèi)。103 .3 成井施工施工機(jī)械設(shè)備選用 GPS-10 型工程鉆機(jī)及其配套設(shè)備。成孔時(shí)采用正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)泥漿護(hù)壁的成孔工藝。1、鉆進(jìn)成孔 成孔時(shí)均一徑到底；鉆進(jìn)開孔

48、時(shí)應(yīng)吊緊大鉤鋼絲繩，輕壓慢轉(zhuǎn)，以保證開孔鉆進(jìn)的垂直度。成孔施工采用孔內(nèi)自然造漿，鉆進(jìn)過程中泥漿密度控制在 1.101.15，當(dāng)提升鉆具或停工時(shí)，孔內(nèi)必須壓滿泥漿，以防止孔壁坍塌。2、清孔換漿 鉆孔鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，在提鉆前將鉆桿提至離孔底 0.50m，進(jìn)行沖孔清除孔內(nèi)雜物，同時(shí)將孔內(nèi)的泥漿密度逐步調(diào)至 1.08，孔底沉淤小于 30cm，返出的泥漿內(nèi)不含泥基坑工程降水方案 27 塊為止。3、下井管 井管進(jìn)場后，應(yīng)檢查過濾器的縫隙是否符合設(shè)計(jì)要求。首先必須測量孔深，并對(duì)井管濾水管逐根丈量、記錄。封堵沉淀管底部，為保證沉淀管底部封堵牢靠，下部封堵鐵板不小于 6mm。其次要檢查井管焊接，井管焊接接頭處

49、應(yīng)采用套接型，套接接箍長 20mm，套入上下井管各 10mm；套管接箍與井管焊接焊牢、焊縫均勻，無砂眼，焊縫堆高不小于 6mm。檢查完畢后開始下井管，下管時(shí)為保證濾水管居中，在濾水管上下兩端各設(shè)一套直徑小于孔徑 5cm 的扶正器（找正器），扶正器采用梯形鐵環(huán)，上下部扶正器鐵環(huán)應(yīng) 1/2錯(cuò)開，不在同一直線上。4、埋填濾料 填濾料前在井管內(nèi)下入鉆桿至離孔底 0.30m0.50m，井管上口應(yīng)加悶頭密封后，從鉆桿內(nèi)泵送泥漿進(jìn)行邊沖孔邊逐步調(diào)漿使孔內(nèi)的泥漿從濾水管內(nèi)向外由井管與孔壁的環(huán)狀間隙內(nèi)返漿，使孔內(nèi)的泥漿密度逐步調(diào)到 1.05,然后開小泵量按前述井的構(gòu)造設(shè)計(jì)要求填入濾料，并隨填隨測填濾料的高度。直至濾料下入預(yù)定位置為止。5、洗井 在提出鉆桿前利用井管內(nèi)的鉆桿接上空壓機(jī)先進(jìn)行空壓機(jī)抽水，待井能出水后提出鉆桿再用活塞洗井?；钊睆脚c井管內(nèi)徑之差約為 5mm 左右，活塞桿底部必須加活門。洗井時(shí)，活塞必須從濾水管下部向上拉，將水拉出孔口，對(duì)出水量很少的井可將活塞在過濾器部位上下竄動(dòng)，沖擊孔壁泥皮，此時(shí)應(yīng)向井內(nèi)邊注水邊