上海市區(qū)典型基坑降水方案

1、目錄§1工程概況 .1§2設(shè)計依據(jù) .4§3降水目的 .4§4場區(qū)工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件.44.1工程地質(zhì)條件 .44.2水文地質(zhì)條件 .7§5降水工程難點分析與對策 .85.1降水工程難點分析 .85.2降水對策 .8§6基坑底板穩(wěn)定性分析 .9§7水文地質(zhì)計算 .117.1減壓井分析計算 .117.2疏干井分析計算 .207.3總工作量 .22§8降水運行 .238.1成井基本要求 .238.2疏干井運行 .238.3減壓井運行 .23_§9安全運行應(yīng)急預(yù)案 .249.1電源保證 .249.2排水保證

2、 .249.3井管保護 .259.4監(jiān)測措施 .259.5回灌措施 .25§10減壓降水引起的地面沉降預(yù)測分析.2610.1減壓降水引起的地面沉降初評 .2610.2減壓降水引起的地面沉降控制 .26§11施工工藝及技術(shù)要求 .2711.1工藝流程 .2711.2設(shè)備選型 .2711.3施工技術(shù)要求 .2711.4降水技術(shù)要求 .2911.5成井施工控制表 .31§12質(zhì)量保證措施 .32§13工期及保證措施 .32§14降水井封井方案 .33§15地下水自動監(jiān)控 .34§1 工程概況擬建“上海市靜安區(qū)大中里綜合發(fā)展項目”位

3、于上海市靜安區(qū) 40 號、 46 號街坊，精品資料_即威海路以北、石門一路以東、南京西路以南、青海路以西區(qū)域。其北側(cè)有軌道交通2 號線穿越，其西側(cè)為待建軌道交通13 號線南京西路站（參見圖1）。本項目規(guī)模較大， 共包括 5 幢高層，其中 T1（32 層）、T2（ 51 層）為辦公塔樓，高度分別約為 170m 、 250m ，結(jié)構(gòu)體系采用框筒結(jié)構(gòu)；T3（ 24 層）、T5 （15 層）、T6（18 層）為酒店塔樓， 高度分別約為 100m 、70m 、73m ，結(jié)構(gòu)體系采用框剪結(jié)構(gòu)。另外還涉及 24 層商業(yè)裙樓，結(jié)構(gòu)體系采用框架結(jié)構(gòu)。除跨越軌道交通2 號線隧道段（三期工程）無地下室外，整個場地下

4、設(shè)4 層地下車庫，總開挖深度約為25m 。一期工程主要包括 T1（32 層）、 T2（51 層）、T3（ 24 層）塔樓及 24 層商業(yè)裙樓。本工程建筑師：王歐陽（香港）有限公司本工程結(jié)構(gòu)工程師：茂盛（中國）工程咨詢有限公司本工程工料測量師：威寧謝中國有限公司本工程基坑圍護設(shè)計顧問：同濟大學(xué)建筑設(shè)計研究院本工程國內(nèi)設(shè)計顧問：上海建筑設(shè)計研究院有限公司精品資料_圖 1 工程地理環(huán)境示意圖項目占地面積約 60000 m 2 ，鄰近地鐵 13 號線基坑深度 2426 米。基坑開挖面積較大， 基坑總面積近 60000m 2，開挖深度分為： 10.85m 、10.95m 、19.30m 、19.40m

5、、20.30m 、20.80m 、21.80m 、23.50m 、24.00m 及 26.00m 。分十三幅地塊施工，地塊間圍護結(jié)構(gòu)采用厚1000mm的地下連續(xù)墻分割，連續(xù)墻深度分別為 42.00m 、45.00m 、48.00m 、53.00m 及 55.00m （靠近地鐵 2 號線一側(cè)）（參見圖 2 所示）。大中里綜合發(fā)展項目因周邊環(huán)境復(fù)雜，基坑分區(qū)開挖， 本階段施工內(nèi)容主要包括1-a 區(qū)、 1-b 區(qū)、 1-c 區(qū)、 1-d 區(qū)、 2-a 區(qū)、 2-b 區(qū)及 3 區(qū)一期深坑施工，近地鐵2 號線的 4 區(qū)、 1-e1 區(qū)、 1-e2 區(qū)為二期淺坑施工。三期屬地鐵上施工區(qū)域。本次降水設(shè)計包括

6、一、二期區(qū)域。圖 2 大中里綜合發(fā)展項目基坑分區(qū)開挖圖精品資料_§2 設(shè)計依據(jù)1、基坑圍護設(shè)計資料；2、巖土工程勘察報告（）；3、供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范 （GB50027-2001 ）；4、供水管井設(shè)計施工及驗收規(guī)范 （CJJ10-86 ）；5、建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范 （JGJ/T111-98 ）；6巖土工程勘察規(guī)范 （ DGJ08-37-2002 ）。§3 降水目的根據(jù)本工程的基坑開挖及基礎(chǔ)底板結(jié)構(gòu)施工的要求，本次降水的目的： 加固基坑內(nèi)和坑底下的土體，提高坑內(nèi)土體抗力，從而減少坑底隆起和圍護結(jié)構(gòu)的變形量，防止坑外地表過量沉降。 減少坑內(nèi)土體含水量，防止土體在開挖過程中

7、發(fā)生縱向滑坡，方便挖掘機和工人在坑內(nèi)施工作業(yè)。 降低下部承壓含水層的水頭高度，防止基坑底板管涌、突涌等不良現(xiàn)象的發(fā)生，確?；拥装宓姆€(wěn)定性。 保護地鐵等周邊環(huán)境，使降壓降水引起的地層沉降降至最小。§4 場區(qū)工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件4.1 工程地質(zhì)條件經(jīng)勘探揭露，擬建場地位于正常地層與古河道地層沉積區(qū)交界處，土層分布有一定變化，第層暗綠草黃色硬土層主要分布于場地東側(cè)（詳見平面圖）。擬建場地自地表以下 150.30m深度范圍內(nèi)為屬第四系河口、濱海、淺海、沼澤、溺谷、湖澤相沉精品資料_積層，主要由飽和粘性土、粉性土以及砂土組成，一般具有成層分布特點。按其沉積環(huán)境、成因類型及其物理力學(xué)性質(zhì)的差

8、異可劃分為12 個主要層次。其中第、 、層可劃分為2 個亞層，第層可劃分為4 個亞層，而第 1 層又可劃分為2 個次亞層，第層在西北側(cè)局部有第透層粉性土分布。圖 3 大中里綜合發(fā)展項目地層平面分界線圖擬建場地地基土分布主要有以下特點：（1）淺部第 1 層填土，成份復(fù)雜，局部表層10 25cm 為混凝土地坪，上部以混凝土土塊、碎石、磚塊等建筑垃圾為主，下部以粘性土為主，夾少量碎石等雜物，該層由于受人類活動、工程建設(shè)的影響，厚度有一定變化。第2 層浜填土分布于暗浜區(qū)域，該層含較多黑色有機質(zhì)及腐植物，本次在靜探C17 、C36 、C46 處揭露。（2）第層褐黃灰黃色粉質(zhì)粘土， 在擬建場地其層面埋深和

9、厚度有一定的變化，且在本場地內(nèi)局部缺失。（3）第、層灰色淤泥質(zhì)土，土質(zhì)較軟，具有高壓縮性、高靈敏度、低強度的特性?；訃o時需考慮該兩層土易流變和觸變的特性，另外第層局部夾有較多薄精品資料_層粉性土，第透層為粉性土，基坑降水時應(yīng)注意防止第層、第層發(fā)生流砂、坍塌現(xiàn)象。（4）第層根據(jù)土性劃分為4 個亞層：第 1 層灰色粉質(zhì)粘土、 第 2 層灰色砂質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土、第3 層灰色粉質(zhì)粘土及第4 層灰綠色粉質(zhì)粘土。其中第1層又可劃分為第 1-1 層灰色粘土和第 1-2 層灰色粉質(zhì)粘土，其中第 1-1 層在場地西側(cè)局部有缺失現(xiàn)象；第2 層主要在場地西側(cè)靠石門一路處分布，其層頂埋深一般為 23.0 27.0

10、m ，厚度約為 2.2 7.0m ，土質(zhì)不均；第 3 層在第層分布區(qū)缺失，該層夾薄層粉性土，土質(zhì)不均；第 4 層灰綠色粉質(zhì)粘土，該層屬次生硬土層，呈可塑硬塑狀，土性較上部 3 層要好，但該層分布不穩(wěn)定，局部缺失，層位埋深、厚度變化較大。（5） 受古河道切割影響，第層暗綠草黃色粉質(zhì)粘土（俗稱硬土層）主要在擬建場地東側(cè)分布，層頂埋深一般為 22.8 28.8m ，厚度約為 2.0 3.9m 。（6）第層根據(jù)土性分為第 1 層草黃色砂質(zhì)粉土和第 2 層草黃灰色粉砂 2個亞層。受古河道切割影響第1 層局部缺失，層面埋深約25.8 37.1m ，厚度約為0.9 8.7m ；第 2 層層面埋深約 32.3

11、 40.2m ，厚度約為 10.1 20.5m ，另外，該層層底埋深有一定變化，在場地北側(cè)一般層底埋深相對較淺些。（7）第層根據(jù)土性分為第1 層灰色粉質(zhì)粘土和第 2 層灰色粉質(zhì)粘土夾粉砂2 個亞層。其中第 1 層層面埋深約 48.6 58.7m ，厚度約為 0.9 13.0m ；第 2 層具有隨深度增加土性漸好的特點，該層局部粉質(zhì)粘土與粉砂呈互層狀結(jié)構(gòu)，其層面埋深約 56.0 62.8m ，厚度約為 9.7 19.1m 。（8）第層總厚度大， 根據(jù)土性分為第 1 層灰色粉砂和第 2 層灰色細砂 2 個亞層，該兩層分布較為穩(wěn)定。其中第 1 層層面埋深約 68.8 78.7m ，厚度約為 5.7

12、精品資料_13.3m ；第 2 層層面埋深約 79.1 84.3m ，厚度約為 28.0 34.0m 。（9）第層蘭灰灰色粉質(zhì)粘土，呈可塑硬塑狀，在擬建場地分布較穩(wěn)定，層面埋深約 110.0 116.0m ，厚度約為 17.5 23.6m 。（10 ）、第層灰色粉砂，在擬建場地分布較穩(wěn)定，層面埋深約133.0 136.0m ，厚度約為 6.6 9.8m 。（11 ）第層蘭灰灰色粉質(zhì)粘土，呈可塑硬塑狀，在擬建場地分布較穩(wěn)定，其層面埋深約為141.0 143.4m ，該層下部夾較多粉性土。4.2 水文地質(zhì)條件1 地下水類型及埋深上海第四紀(jì)松散沉積物厚度約200 300m ，地下水類型主要為松散巖類

13、孔隙水。孔隙水按水理特征可劃分為潛水含水層、承壓含水層，其中承壓水又分為微承壓水和承壓水，對本工程均有影響。潛水一般分布于淺部土層中，補給來源主要有大氣降水入滲及地表水側(cè)向補給，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 0.3 1.5m ，年平均地下水水位離地表面0.5 0.7m 。潛水水位的高低主要取決于降雨量的大小和雨期持續(xù)時間。擬建場地淺部地下水屬潛水類型?？辈炱陂g測得的地下水靜止水位埋深一般在 0.50m 1.78m 之間，其相應(yīng)標(biāo)高一般在2.17m 0.69m 之間。微承壓含水層（ 2 層）承壓水水頭一般低于潛水位。微承壓水主要分布于第2層（局部分布），據(jù)上海

14、地區(qū)工程經(jīng)驗其水位埋深一般在311m 。由勘察鉆孔降水頭注水試驗成果，第 2 層微承壓含水層水位埋深為3.13m ，相應(yīng)標(biāo)高為 -0.27m 。承壓含水層（層）屬上海地區(qū)第一承壓含水層，根據(jù)上海地區(qū)的區(qū)域資料，承壓水頭埋深一般在311m ，低于潛水水位， 并呈周期性變化。 根據(jù)初勘報告其承壓水精品資料_水位埋深為5.8 6.6m ，相應(yīng)標(biāo)高為 -3.04 -4.09m 。經(jīng)試驗， 1 層水平向滲透系數(shù)為 Kv=7.61E-04 ，垂直向滲透系數(shù)為 KH=1.27E-03 。§5 降水工程難點分析與對策根據(jù)本工程圍護結(jié)構(gòu)特征和擬建場地的地質(zhì)、水文地質(zhì)特征，本基坑工程的安全極大程度上依賴

15、于基坑降水的成功與否，這使得降水設(shè)計的可靠性更加重要。5.1 降水工程難點分析 本基坑開挖面積 大，分區(qū)和深坑較多，最 深達26m 。 地質(zhì)條件復(fù)雜， 場區(qū)第一承壓含水層 (層 )埋深不一，水量大，初始水位較淺。 地下連續(xù)墻深度為 40.00 55.00m ，無法將承壓含水層隔斷。 場區(qū)北側(cè)有正在運行的地鐵2號線區(qū)間隧道，離一期基坑外墻近90m ，基坑施工對地鐵 M2運營和 M13 施工有一定影響，變形控制要求特別高。5.2 降水對策針對本工程特點，充分發(fā)揮我公司的降水設(shè)計及地下水控制經(jīng)驗，采用以下措施解決降水工程中的難點： 對于坑內(nèi)淺層潛水及第一承壓含水層，采用管井降水措施，對坑內(nèi)淺層土體進

16、行疏干降水； 由于地下連續(xù)墻部分進入層承壓含水層5.00m以上，且周圍環(huán)境保護要求高，因此，采用坑內(nèi)管井降水措施，以期達到以下目的：對坑內(nèi)開挖深度以下的承壓水，結(jié)合開挖工況，分區(qū)、分層進行“按需減壓”降水，保證基坑安全及施工順利進行； 在基坑內(nèi)、外布置水位觀測井，根據(jù)地下水位監(jiān)測結(jié)果指導(dǎo)降水運行； 開挖過程中，確保減壓降水井的不間斷工作。根據(jù)減壓井抽水量及減壓觀測井精品資料_的承壓水位，確定開啟的減壓井?dāng)?shù)量、抽水速率，合理控制承壓水水位，將減壓降水對環(huán)境的影響控制到最低程度； 為確保降水井的不間斷工作，施工現(xiàn)場配備雙電源保證措施，配置備用發(fā)電機組。 回灌井措施，對于地鐵2 號線一側(cè)，如因變形較

17、大，可以在適當(dāng)位置布置回灌井。§6 基坑底板穩(wěn)定性分析本工程基坑開挖深度較大， 根據(jù)圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計， 需考慮下部層承壓水的頂托力對基坑底板穩(wěn)定性的影響， 進行穩(wěn)定性驗算，防止高水頭承壓水從最不利點產(chǎn)生突涌，對基坑造成危害。開挖過程中，基坑底面的安全穩(wěn)定性，可按下式進行驗算。hs·s> F·w·hw式中： F基坑底面突涌安全系數(shù)（取1.10 ）；hs 基坑底面至承壓含水層頂板之間的距離（m），計算時，承壓含水層頂板埋深取最小值（ m）；hw承壓含水層頂板以上的承壓水頭高度（m）；基坑底面至承壓含水層頂板之間土的層厚加權(quán)平均重度，取18.0kN/m3；s

18、w地下水的重度（取10.0kN/m3 ）?；有畔⒈砘娱_挖水位安全埋深含水層頂埋深面積基坑序號開挖區(qū)域深度 (m)(m)(m)(m 2)精品資料_1 a19.30T1塔樓區(qū)21.802 b19.30T3塔樓區(qū)20.803 c19.404 d19.30T6塔樓區(qū)20.305 e110.956 e210.857 a19.30T2塔樓區(qū)23.508 b19.309區(qū)南部19.30區(qū)北部19.301010.95T5塔樓區(qū)11.9511南端頭井26.0012車站南段26.0013車站中段24.0014車站北段26.007.4038.00946711.8038.0012.4930.00441514.95

19、30.0012.4030.4019568.2336.7044129.8636.700.0037.8010340.0037.8012147.1538.401080614.0238.407.5337.80251612.3630.20107618.6736.000.0038.3028500.0038.3023.0730.6018.6837.50373515.4137.50381618.6837.601900精品資料_§7 水文地質(zhì)計算7.1 減壓井分析計算滲流計算基本理論為了有效降低和控制承壓含水層水頭, 確?；娱_挖施工順利進行，必須進行專門的水文地質(zhì)滲流計算與分析，為減壓降水設(shè)計提供理

20、論依據(jù)。（1）地下水非穩(wěn)定滲流的控制方程多孔介質(zhì)流體不可壓縮時非恒定達西滲流場求解的微分控制方程為：(k xxH )(k yyH )(k zzH ) WEH(1)xxyyzzTtS承壓含水層；其中： E=Sy潛水含水層M承壓含水層T；B潛水含水層SSsM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（ x,y,z）在 t 時刻的水頭值（ m）；W源匯項 (1/d) 。(2) 定解條件初始條件： H ( x, y, z,t) t 0H 0 ( x, y, z,t 0 )(2

21、)精品資料_邊界條件： H ( x, y, z,t) 1H 1 ( x, y, z, t)(3)式中： H0 （x,y,z,t ）點（ x,y,z ）處的初始水位（ m）；1 一類邊界條件；H1 （x,y,z,t ）點（ x,y,z ）在 t 時刻的邊界已知水位（ m）。對整個滲流區(qū)進行離散可得到數(shù)值模型，由此計算、 預(yù)測降水引起的地下水位的時空分布?；咏邓A(yù)測本次減壓降水設(shè)計計算以初始承壓水水頭埋深3.00m 作為前提條件。由于地下連續(xù)墻埋深已達40.0055.00m （需要降低承壓含水層的區(qū)域） ，而承壓含水層的頂板埋深為 30.0037.00m 左右，同時該工程周邊環(huán)境復(fù)雜，地鐵及地下

22、管線較多，所以采用坑內(nèi)降水方案。根據(jù)穩(wěn)定性分析的要求以及分區(qū)分塊施工，本工程降壓井設(shè)計考慮如下:(1) 施工地鐵 M13 線南京西路站基坑南段根據(jù)計算需要在地鐵M13 線南京西路站基坑南段內(nèi)布置12 口降壓井，可以將水位降至安全承壓水位以下，減壓降水后承壓水位埋深等值線圖如圖4 所示。精品資料_圖 4地鐵 M13 線南京西路站基坑南段減壓降水承壓水位埋深等值線圖（單位：m）(2) 施工地鐵 M13 線南京西路站基坑北段根據(jù)計算需要在地鐵M13 線南京西路站基坑北段內(nèi)布置6 口降壓井，可以將水位降至安全承壓水位以下，降水后承壓水位埋深等值線圖如圖5 所示。圖 5地鐵 M13 線南京西路站基坑北段

23、減壓降水后承壓水位埋深等值線圖（單位：m）精品資料_(3) 地鐵 M13 線南京西路站基坑北、南段底板完成后，施工地鐵M13 線南京西路站基坑中間段根據(jù)計算需要在地鐵M13 線南京西路站基坑中間段基坑內(nèi)各布置9 口降壓井，可以將水位降至安全承壓水位以下，降水后承壓水位埋深等值線圖如圖6 所示。圖 6 地鐵 M13 線南京西路站基坑中間段減壓降水后承壓水位埋深等值線圖（單位：m）(4) 施工 1-a 及 T1 塔樓區(qū)，其它區(qū)域暫不施工根據(jù)計算需要在 1-a 區(qū)內(nèi)布置 9 口降壓井，可以將水位降至安全承壓水位以下，減壓降水后承壓水位埋深等值線圖如圖7 所示。精品資料_圖 71-a 區(qū)減壓降水承壓水

24、位埋深等值線圖（單位：m）(5) 1-a 區(qū)底板完成后，施工 1b 區(qū)根據(jù)計算需要在 1-b 區(qū)內(nèi)布置 9 口降壓井，可以將水位降至安全承壓水位以下，降水后承壓水位埋深等值線圖如圖8 所示。圖 81-b 區(qū)減壓降水后承壓水位埋深等值線圖（單位：m）精品資料_(6) 1-b 區(qū)底板完成后，施工 1c 區(qū)根據(jù)計算需要在基坑1c 區(qū)內(nèi)各布置 6 口降壓井，可以將水位降至安全承壓水位以下，降水后承壓水位埋深等值線圖如圖9 所示。圖 9 1-c 區(qū)減壓降水后承壓水位埋深等值線圖（單位：m）(7) 1-c 區(qū)底板完成后，施工 1d 區(qū)根據(jù)計算需要在 1-d 區(qū)內(nèi)布置 4 口降壓井，可以將水位降至安全承壓水

25、位以下，降水后承壓水位埋深等值線圖如圖10 所示。精品資料_圖 101-d 區(qū)減壓降水后承壓水位埋深等值線圖（單位：m ）(8) 1-d 區(qū)底板完成后， 1-a 區(qū)和 1-c 區(qū)封頂后，施工 2a 區(qū)根據(jù)計算需要在基坑 2a 區(qū)內(nèi)各布置 10 口降壓井，可以將水位降至安全承壓水位以下，降水后承壓水位埋深等值線圖如圖11 所示。圖 11 2-a 區(qū)減壓降水后承壓水位埋深等值線圖（單位：m）精品資料_(9) 2-a 區(qū)底板完成后，施工 2b 區(qū)根據(jù)計算需要在基坑2 b 區(qū)內(nèi)各布置 4 口降壓井，可以將水位降至安全承壓水位以下，降水后承壓水位埋深等值線圖如圖12 所示。圖 12 2-b 區(qū)減壓降水后

26、承壓水位埋深等值線圖（單位：m）(10) 2-a 區(qū)和 2-b 區(qū)封頂后，施工 3 區(qū)根據(jù)計算需要在基坑3 區(qū)內(nèi)北邊和南邊各布置5 口和 9 口降壓井，可以將水位降至安全承壓水位以下，降水后承壓水位埋深等值線圖如圖13 和 14 所示。精品資料_圖 13 3 區(qū)北部減壓降水后承壓水位埋深等值線圖（單位：m ）圖 14 3 區(qū)南部減壓降水后承壓水位埋深等值線圖（單位：m ）(11) 3 區(qū)封頂完成后，施工 4 區(qū)、 1-e1 區(qū)和 1-e2 區(qū)根據(jù)計算在基坑 4 區(qū)、 1-e1 區(qū)和 1-e2 區(qū)內(nèi)不需要布置降壓井?？油馊绻麠l件允許，應(yīng)在適應(yīng)位置布置承壓水位觀測孔，暫定10 口，在靠近地精品資料_鐵 2 號線一側(cè)布置 3 口。同時專業(yè)監(jiān)測單位應(yīng)在坑外布置一定數(shù)量的淺層水位監(jiān)測孔。降壓井總數(shù)為 83 口，觀測井 10 口。由于本工程未做抽水試驗，未測定承壓含水層的水文地質(zhì)參數(shù)，計算中采用巖土工程勘察報告 提供的資料和經(jīng)驗數(shù)據(jù)，