基坑工程降水技术及案例分析PPT

基坑工程降水及承压水减压控制技术问题基坑工程降水及承压水减压控制技术问题一、基坑中地下水的危害及降水对周边环境的影响评价二、基坑地下水渗流规律与基坑降水类型三、降水设计中几个问题四、降水井施工控制标准问题五、降水引起地面沉降问题六、基坑承压水减压控制技术问题一、基坑地下水的危害及降水对周边环境的影响评价1.坑底突涌（一）基坑地下水危害的表现形式事故现场示意图案例1河南某基坑突涌事故勘察阶段详细勘察报告事故勘察报告土层划分：深度h/m层号岩土工程划分层号岩土工程划分①（灰黄色粉土）-7②（灰黄～深灰色）粉土-8②粗～粉砂-9③（黑灰色粉土）-10③灰褐色粉质粘土-11-12④（深灰色）粉土④（褐灰色）粉土-13⑤粗-粉砂-14-15⑤（黑灰色）粉土⑥有机质粉质粘土-16-17⑦有机质粉土-18⑥粉砂⑧粉砂某基坑地层基坑以下详勘与事故勘察结果对比案例2福州某桩基工程基坑突涌事故基坑平面图基坑突涌分析示意图案例3上海金茂大厦基坑突涌事故2.坑侧渗漏潜水渗漏案例案例4.上海地铁2号线某基坑渗漏形成盆状洼地承压水渗漏沉陷区案例5.上海地铁4号线某风井下部联络通道施工因冻结失效发生大范围流砂塌陷3.底侧渗漏4.坑底隆起.围护“踢脚”明显序号土类型土层厚度/m湿重度/g/cm-3固结快剪峰值c/kPa¢/º①杂填土2.38②3-1灰、灰黄色砂质粉土7.001.834.027.0②3-2灰色砂质粉土6.101.794.026.0④灰色淤泥质粘土1.401.6817.011.0⑤1-1灰色粘土1.801.6918.011.0⑤2灰色砂质粉土21.701.764.025.5案例6.上海某地铁车站基坑坑底隆起事故5.降水诱发地层过量沉降测点距离(m)实测沉降（mm）长江隧道浦东段5032上中路浦东段20040地铁7号线汶水路14856.(无围护结构)基坑斜坡滑移、坍塌（二）基坑地下水危害的成因类型地下水在基坑工程实施过程中危害按成因可分为流砂、管涌和基坑底隆起，而且主要发生在细颗粒（尤其是粉质粘土、粉土、粉砂等）饱和含水的土层中。(1)土中粒径在0.01mm以下的颗粒含量在30%~35%以上，并含有较多的片状、针状矿物（如云母、绿泥石等）和附有亲水胶体矿物颗粒。这样土的吸水膨胀性较高而比重较小，在不大的水流冲力下，细小颗粒即会发生悬浮流动；(2)水力梯度较大，流速增大，动水压力超过了土颗粒的重量时，就能使土颗粒悬浮流动形成流砂；(3)土的渗透系数较小时，排水条件不通畅，易形成流砂；(4)砂土中、孔隙比愈大，愈容易形成流砂形成条件：1.流砂流砂破坏示意图•斜坡条件时地基条件时１－原坡面；２－流砂后坡面；３－流砂堆积物；４－地下水位；５－建筑物原位置；６－流砂后建筑物位置；７－滑动面；８－流砂发生区２．管涌地基土在具有一定渗流速度（或梯度）的水流作用下，其细小颗粒被冲走，土中的空隙逐渐增大，慢慢形成一种能穿越地基的细管状渗流通道，从而掏空地基或坝体，使之变形、失稳，此现象即为管涌。管涌形成条件：（１）土中粗细颗粒粒径比D/d10；（２）土的不均匀系数d60/d1010；（３）两种互相接触的土层渗透系数之比k1/k22～3；（４）渗流梯度大于土的临界梯度。管涌破坏示意图1－管涌堆积物；2－地下水位；3－管涌通道；4－渗流方向斜坡条件时地基条件时３．基坑底的突涌当基坑下有承压水存在，开挖基坑减小了含水层上覆不透水层的厚度，当它减少到一定程度时，承压水的水头压力能顶裂或冲毁基坑底板，造成突涌。抗承压水稳定性示意图式中：－水的重度：－土的浮重度；－承压水头高于含水层顶板的高度。基坑突涌产生的条件是基坑开挖后不透水层的厚度/hHWwh(三)降水对周边环境的影响评价民房1（混6）民房3（混6）民房4（混6）赛华公寓（砼9）三层公寓（混3）淮海大楼（混6）三号楼（混3）淮海中路1号线地铁隧道常熟路常熟路车站周边环境示意图7号线常熟路民房2（混4）(三)降水对周边环境的影响评价1.降水设计前认真做好周围环境的调查工作(1)查清工程地质及水文地质情况，包括地层岩性和分布，含水层的水位、水量、地下水与地表水体的水力联系和地下水位变化情况，各层土体的渗透系数、孔隙比和压缩系数等。(2)查清周边建筑物年代，基础类型，对沉降承受能力等。(3)查清上、下水管线，煤气管道，电话，电讯电缆，输电线等各种管线的分布和类型、埋设的年代和对差异沉降的承受能力，考虑是否需要预先采取加固措施等等。2.深基坑水文地质勘察3.环境影响评价4.论证对环境影响的控制措施二、基坑地下水渗流规律与基坑降水类型（一）、基坑地下水渗流规律工程降水案例（回P3）案例1、合流污水外排一期工程彭越浦泵站降水工程案例2、复兴东路电缆隧道工作井降水工程案例3、宝钢1880基坑降水工程案例1、合流污水外排一期工程彭越浦泵站降水工程主要技术参数表1项目深度（m）基坑开挖深度26.50潜水含水层（②+③）深度1.00至4.50承压含水层（⑤a+⑤b）深度17.00至42.50连续墙入土深度37.50连续墙插入承压含水层深度20.00降水井设计深度47.00滤管伸出连续墙底深度7.50泵站主体工程为一内径60m的圆井，坑内外水位差为10m。案例1、合流污水外排一期工程彭越浦泵站降水工程彭越浦泵站地质、连续墙、降水井剖面图1－潜水位；2－承压水位；3－承压水头;4－连续墙；5－底板；6－透镜体26.5047.0037.50案例1、合流污水外排一期工程彭越浦泵站降水工程抽水试验期间抽水井与观测井及沉降点的分布位置图案例1、合流污水外排一期工程彭越浦泵站降水工程(a)承压含水层顶部水位(b)承压含水层底部水位承压含水层顶面及底面的水位立体图连续墙周围地下水水位等降深线示意图案例1、合流污水外排一期工程彭越浦泵站降水工程案例1、合流污水外排一期工程彭越浦泵站降水工程降水工程井群分布位置图主要技术参数表2项目深度（m）基坑开挖深度32.45承压含水层（⑦１＋⑨）深度29.89~90.00连续墙入土深度44.30连续墙插入承压含水层深度14.41降水井设计深度60滤管伸出连续墙底深度13.70案例2、复兴东路电缆隧道工作井降水工程坑内外水位相差(m)表3项目下降值（m）下降值（m）下降值（m）坑内222833坑外151820坑内外水位相差71013案例2、复兴东路电缆隧道工作井降水工程抽水试验期间沉降观测点平面布置图1－工作井；2－煤气井；3－煤气仪表房；4－围墙；5－大门；6－马路；7－防汛墙；8－黄浦江案例2、复兴东路电缆隧道工作井降水工程降水井、观测井平面布置图案例2、复兴东路电缆隧道工作井降水工程降水井、观测井结构图1－黄泥；2－粘土球；3－4#人工砂案例2、复兴东路电缆隧道工作井降水工程32.48基坑深44.30连续墙深60.00粉砂案例３宝钢1880基坑降水工程1项目深度（m）基坑开挖深度35.30潜水含水层（②＋③）深度2.20至11.40第一承压含水层（⑦１＋⑦２）深度42.00至68.74第二承压含水层（⑨１＋⑨２）深度71.69m以下连续墙入土深度53.00连续墙插入承压含水层深度11.00第一承压含水层36.00（静止水位埋深7.00）承压水减压深度第二承压含水层10.06（静止水位埋深8.06）第一承压含水层59.00（坑内），68.00（坑外）降水井设计深度第二承压含水层80.00滤管伸出连续墙底深度17.00（坑内），24.00（坑外）主要技术参数表4案例３宝钢1880基坑降水工程项目下降值（m）下降值（m）下降值（m）坑内8.3713.0119.8坑外5.468.4411.11坑内外2.914.578.69坑内外第一承压含水层⑦水位差（m）表5案例3、宝钢1880降水工程1880基坑地质、连续墙、降水井剖面图钢筋制作及堆放场地环形施工便道钢筋笼起吊临时施工便道接头桩制作场地接头桩堆放场地泥浆循环池泥浆材料堆场四个集装箱休息室纬十二路接头桩制作场地电缆通廊案例3、宝钢1880降水工程1880基坑抽水试验井平面布置图1、第一类基坑围护结构（隔水帷幕）周围的地下水渗流2、第二类基坑围护结构（隔水帷幕）周围的地下水渗流3、第三类基坑围护结构（隔水帷幕）周围的地下水渗流分析以上案例，可见基坑地下水渗流有以下几种类型：4、第四类基坑（无隔水帷幕）周围的地下水渗流1、第一类基坑围护结构（隔水帷幕）周围的地下水渗流降水井围护结构（隔水帷幕）潜水含水层或微承压含水层或承压含水层隔水层基坑围护结构深入隔水层（即含水层底板）中，井点降水以疏干基坑内的地下水为目的，(见图)。这类围护结构位于降水含水层以下，即潜水含水层底板之中，将基坑内的地下水与基坑外的地下水分隔开来。其地下水渗流特征：由于围护结构隔水，基坑内、外地下水无水力联系。降水时，基坑外地下水不受影响。因此，这类井点降水影响范围小。这种基坑在上海很普遍，一般基坑度小于10～15m。1、第一类基坑围护结构（隔水帷幕）周围的地下水渗流2、第二类基坑围护结构（隔水帷幕）周围的地下水渗流降水井围护结构（隔水帷幕）潜水含水层隔水层承压含水层弱透水层2、第二类基坑围护结构（隔水帷幕）周围的地下水渗流基坑围护结构深入隔水层（即含水层顶板）中，井点降水以降低基坑下部承压含水层的水头，防止基坑底板隆起或突水产生流砂为目的，见图。这类围护结构位于降水含水层以上，即承压含水层顶板之中，围护结构未将基坑内、外承压含水层分隔开。其地下水渗流特征：由于不受围护结构的影响，基坑内、外地下水连续相通。这类井点降水影响范围较大，但降落漏斗平缓，抽水引起的地面沉降为均匀沉降。这种基坑深度在上海一般大于15～20m。例如引水工程中的南市水厂降水工程、世界广场降水工程、人民广场地下变电站降水工程等。3、第三类基坑围护结构（隔水帷幕）周围的地下水渗流降水井围护结构（隔水帷幕）承压含水层隔水层弱透水层潜水含水层3、第三类基坑围护结构（隔水帷幕）周围的地下水渗流基坑围护结构深入承压含水层中，井点降水的前期以降低基坑下部承压含水层的水头为目的，后期以疏干承压含水层为目的。这类围护结构位于降水含水层中上部，基坑内、外承压含水层大部分被围护结构隔开，仅含水层底部未被隔开。其地下水渗流特征：由于受围护结构的阻挡，上部基坑内、外地下水不连续，中下部或底部含水层连续相通，地下水呈三维流态。另外，由于井损，井内水位低于井壁外水位，而且，随着水位降深的加大，井内、外水位降相差越大。这类基坑深度比较深，在上海一般大于20～25m。例如合流污水治理工程中的的4.1标彭越浦泵站降水工程，吴泾、闵行污水外排工程3.1标降水工程，上海外环沉管隧道浦西岸边段降水工程、复兴东路电缆隧道工作井、M4号线董家渡修复段等。4、第四类基坑（无隔水帷幕）周围的地下水渗流基坑周边无隔水帷幕，这类基坑渗流只受水文地质条件影响为平面渗流，在降水井附近为三维空间流。降水井潜水含水层隔水层基坑（二）基坑降水类型根据基坑渗流类型可以划分四种基坑降水类型1．第一类基坑工程降水——隔水帷幕深入降水含水层隔水底板的基坑降水这类降水设计依据的理论是带隔水边界的基坑平面渗流理论。降水方法采用管井抽水方法或加真空的管井抽水方法，也可以采取轻型井点、喷射井点抽水方法。该类降水对周边环境影响很小。2．第二类基坑工程降水——隔水帷幕未深入降水含水层中的基坑降水这类降水设计依据的理论是无界或者有补给边界的基坑平面渗流理论。降水方法采用管井抽水方法。该类降水对周边环境影响比较大。3．第三类基坑工程降水——隔水帷幕深入降水含水层中的基坑降水这类降水设计依据的理论是基坑空间渗流理论。降水方法采用管井抽水方法。该类降水对周边环境的影响取决于降水井的位置、滤管长度及其与隔水帷幕的关系。4．第四类基坑工程降水——无隔水帷幕的基坑降水这类基坑深度浅、无隔水帷幕，降水设计依据的理论是潜水含水层平面渗流理论。降水方法可采用轻型井点、喷射井点或真空管井抽水方法。该类降水对周边环境影响比较大。三、降水设计中的几个问题降水井布设比较表6降水井布设配合措施优点缺点适用条件坑外降水井