【【降水方案】地下二層島式站臺車站基坑工程降水初步施工方案】

1、【降水方案】地下二層島式站臺車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 . 2 2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì). .3 3 3 降水設計依據(jù)與目的. .7 7 3.1降水設計依據(jù) . 7 3.2降水目的 . 7 4 基坑降水風險分析. .9 9 4.1疏干降水風險分析 . 9 4.2減壓降水風險分析 . 9 5 基坑降水設計. .14 5.1 設計原則 . 14 5.2 降水設計方案擬定 . 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減壓井數(shù)量計算 . 22 6.4 減壓降水設計小結(jié) . 23 6.5降水井工作量統(tǒng)計 . 25 7 7 專項降水驗證試驗要求. .27 8 8 基坑降水對周邊環(huán)境沉降分析. .29 8.1 降壓誘發(fā)沉降計算原理 . 29 8.2 降壓誘發(fā)沉降預估 . 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 前期準備工作 . 35 11. 3 3 成井施工 . 35 1 14 1.4 特殊過程質(zhì)量控制要求 . 37 12降水運行管理. .38 12.1 基坑降水運行管理 . 38 2 12.2 常規(guī)管理要求 . 40 13 基坑工程承壓水事故案例、風險源辨識與控制 和應急預案.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.基坑工程承壓水風險源辨識 . 43 13.4基坑工程承壓水風險技術(shù)控制措施 . 44 13.5應急預案 . 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)場組織. .54 1 15.1 項目經(jīng)理部組成及職責 . 54 2 15.2 作業(yè)人員組成及職責 . 56 16 、施工進度計劃及工期保證措施. .57 1 16.1 施工進度計劃 . 57 2 16.2 工期保證措施 . 57 17 、施工機械配備. .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車站，車站中心里程 SK35+872.146，主體規(guī)模 338m×19.14m（內(nèi)徑），站臺中心處頂板覆土約 2.95m，底板埋深約 16

5、.39m，站中心軌面標高為-10.550m。標準段基坑深度約 16.39m，兩側(cè)端頭井坑深約為 17.6218.30m。1 號出入口位于車站東北側(cè)，基坑深度約 9.46m，2 號出入口與 2 號風亭合建，位于車站東南側(cè)，基坑深度約 9.6m，3號出入口位于車站南側(cè)，基坑深度約 9.5m，4 號出入口位于車站北側(cè)，基坑深度約 9.46m。車站基坑工程性質(zhì)如表 1-1 所示。表 表 1 1- -1 1基坑 工程性質(zhì)表工程部位基底標高（m m ）開挖深度（m m ）墻趾標高（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 標準段（

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 標準段（421軸）-11.855-12.446 16.13516.726 -25.720 30.000 標準段（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

7、出入口及風亭 -5.42 （落深坑-8.67）9.62 (落深坑12.87) -13.240-16.570 17.44020.770 3 號出入口 -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 號風亭 -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) 說明：主體基坑自然地面設計標高為 +4.280m

8、 。1.2 2環(huán)境概況擬建車站主要位于錦繡東路地下，該路之下現(xiàn)已敷設有各種市政管線。該車站北側(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目，隸屬于超高速包裝機組專項數(shù)字化工廠；擬建場地東側(cè)附近已建金港路；場地南面緊鄰架空高壓線走廊，其下現(xiàn)為空地，局部長有植被；場地西側(cè)則靠近已建金湘路路口?？傮w而言，周邊環(huán)境復雜。本車站建設時應重視周邊環(huán)境條件，主要為：北側(cè) 1 號出入口緊鄰超高速包裝機組專項數(shù)字化工廠在建廠房，4 號出入口距離上海聯(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

9、、3 號出入口及 1 號、2 號風井則處于高壓線走廊之下；擬建車站東側(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 號風井南側(cè)約為 8.0m開外分布有水塘，其寬度約為 11.0m。擬建場地周邊環(huán)境圖見下圖1-1。圖1 1- - 1車站周邊環(huán)境圖1.3 3基坑工程等級1.3 3 .1 基坑工程安全等級本工程開挖深度 15.9m18.6m，根據(jù)上海市基坑工程技術(shù)規(guī)范，基坑工程安全等級可劃分為：一級。基坑工程降水方案 3 1.3 3 .2 基坑工程環(huán)境保護等級基坑主體 環(huán)境保護等級為二級。即基坑開挖期間，地面最大沉降量≤0.2%H，圍護結(jié)

10、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。按其沉積年代、成因類型及其物理力學性質(zhì)的差異，根據(jù)上海市工程建設規(guī)范巖土工程勘查規(guī)范（DGJ08-37-2012）相關(guān)條款，可劃分7個主要土層，其中第層可劃分2個亞層，第1層及第1層可細分為2個次亞層，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)域為柏油路面，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，有機質(zhì)條紋，夾薄層粉性土，呈流塑狀，高等壓縮性。場地內(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、有機質(zhì)，局部下部夾貝殼碎屑，土質(zhì)相對均勻，呈流塑狀態(tài)，高等壓縮性，場地內(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，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，顆粒成分以長石、石英為主，局部夾粉性土及少量細砂，中密密實狀態(tài)，中等壓縮性。場地內(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，顆粒成分以長石、石英為主，局部夾少量細沙，密實狀態(tài)，中等壓縮性。場地內(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)測該層水位埋深

15、 5.98m。(1)潛水 潛水分布于淺部土層中，補給來源主要有大氣降水入滲及地表水徑流側(cè)向補給，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?？辈炱陂g測得的地下水靜止水位埋深一般為 0.951.70m，絕對標高為 3. 622.73m,平均靜止水位標高為 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，僅存在于擬建場地東北角地段，分布范圍較小，厚度相對較薄。根據(jù)上海地區(qū)工程經(jīng)驗，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 個承壓水水位埋深觀測孔，測量得第層承壓水的水位埋深為 5.98m （相應標高約-1.45m），勘察期間承壓水水位觀測曲線詳見圖 2-1。圖2-1 S29XG1承壓水位觀測水位 根據(jù)勘察資料和圍護設計資料，本工程場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，本工程場地土層地質(zhì)特點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； 性質(zhì)相對較差； 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 ，僅在基坑東北角有出露 ； 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)條件復雜?；庸こ探邓桨?7 3 降水設計依據(jù)與目的3.1 1降水 設計依據(jù)（1）基坑工程技術(shù)規(guī)范DG/TJ08-61-2010 （2）建筑地基基礎設

18、計規(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)量驗收統(tǒng)一標準GB50300-2013 （7）市政地下工程施工質(zhì)量驗收規(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 號線工程詳勘 7 標金港路站巖土工程勘察報告（詳勘）上海巖土工程勘察設計研究院有限公司（XX.02）（11）基坑圍護設計圖紙（XX.04）上海市隧道工程軌道交通設計研究院 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_挖至地下水位以下時，周圍地下水會向坑內(nèi)滲流，從而產(chǎn)生滲透力，對邊坡和基底穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響。此時采用井點降水的方法，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，有效提高物理力學性能指標，可增加被動區(qū)土抗力，從而提高支護體系的穩(wěn)定性，減少支護體系的變形。（4）提高土體固結(jié)程度，增加地基土抗剪強度。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，增加土中有效應力，相應的土體抗剪強基坑工程降水方案 8 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。（5）降低下部承壓含水層承壓水水位，減少坑底隆起和圍護結(jié)構(gòu)的變形量，防止基坑底部突涌的發(fā)生，確保施工時基坑的抗突涌穩(wěn)定性?；庸こ探邓桨?9 4 4基坑降水風險分析本場地地下連續(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，基坑降水風險主要表現(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，基坑降水風險主要表現(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)基坑周圍土體沉降、周邊建（構(gòu)）筑物變形的風險。4 4 .1 疏干降水風險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、低強度的特點。若不采取措施降低土層含水量，將造成開挖面軟弱、積水等不良現(xiàn)象，影響開挖面上的施工，較大的含水量也使得土體自立性差，影響開挖效率。4 4 .2 減壓降水風險分析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，當它減少到一定程度時，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)和整個地基懸浮流動。（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。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險。但基坑內(nèi)減壓降水產(chǎn)生附加應力，土層壓縮固結(jié)導致地面沉降，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。4 4 .2.1基底抗突涌驗算根據(jù)上海市工程建設標準基坑工程技術(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，應按下列公式驗算開挖過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)定驗算簡圖式中，γ s ;承壓水作用分項系數(shù)，取 1.0； Pwk;承壓含水層頂部的水壓力標準值（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;抗承壓水分項系數(shù)，取 1.10 進行計算； 根據(jù)詳細勘察報告，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，僅在擬建場地東北角出現(xiàn)。1、對于第1t 粘質(zhì)粉土層基坑底板抗承壓水突涌穩(wěn)定性計算 主體基坑開挖接近1t 層，直接降低水位至坑底以下；在附屬基坑中，1 號出入口下部出現(xiàn)有1t 層，在此需考慮1t 層對 1 號出入口基坑底板的抗突涌穩(wěn)定性問題，1t 微承壓含水層靜水位埋深取 3.0m，水位即標高 1.28。后期正式降水需經(jīng)實測水位基坑工程降水方案 11 驗證計算。其結(jié)果見表 4-1。表 表 4 4

25、- - 1對于第 t 1t 層基坑底板抗承壓水突涌穩(wěn)定性計算表工程部位 參考鉆孔 含水層頂標高（m）坑底標高(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號出入口 普通開挖 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：本工程地面絕對標高+4.28m。當承壓水水位埋深取 3.0m （標高 +1.28m ）時， 計算得本工程在1 1 號出入口基坑開挖至標高- - 5.871m 時需要開始進行減壓降水。根據(jù)詳勘資料，1 1 號出

26、入口附屬基坑不需要降壓，但落深坑開挖超過臨界開挖標高，需考慮降壓。2、對于第層基坑底板抗承壓水突涌穩(wěn)定性計算 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，因此對承壓含水層抗突涌穩(wěn)定性進行分段分析，分為西端頭井段（11/1軸）、標準段（1/12軸）、西端頭井段（24軸）、標準段（433軸）、標準段（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算參考值。根據(jù)詳勘報告，第承壓含水層水位埋深5.98m，即水位標高-1.70m。第層基坑底板抗承壓水突涌穩(wěn)定性詳見表4-2。表4 4- -2 2對于第 層基坑底板抗承壓水突涌穩(wěn)定性計算表 工程部位 參考鉆

27、孔 含水層頂標高（m）底面標高(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 標準段（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 標準段 （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 標準段（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 號出入口 普通開挖 S29XJ6 -24.15 -5.32 246.95 320.34 0 ; 落深坑 S29XJ6 -24.15 -8.47 246.95 272.53 0 ; 2 號出入口及風亭 普通開挖 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 號出入口 普通開挖 S29XZ11 -24.13 -5.30 246.13 327.21 0 ; 落深坑 S29XZ11 -24.13 -8.30 246.13 277.41 0 ; 4 號出入口 普通開挖 S29XJ3 -23.54 -5.40 240.24 313.24 0 ; 落深坑 S29XJ3 -23.54 -8.55 240.24 260.95 0 ; 1 號風亭 普通開挖 S29XJ11 -22.84 -5.40 232.54 304.14 0

30、 ; 落深坑 S29XJ11 -22.84 -7.00 232.54 277.59 0 ; 當承壓水水位埋深取5.98m m （標高-1.70m m ）時，經(jīng)計算，本工程主體基坑開挖超過承壓含水 層 臨界開挖深度，主體基坑需考慮降壓；附屬結(jié)構(gòu)開挖未超過 層 臨界開挖深度，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)基坑標準段需降低承壓含水 層 24m ，端頭井需降低 56m ?；庸こ探邓桨?13 4 4 .2.2 周邊環(huán)境風險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力增加，導致地基土體固結(jié)，進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、開裂等現(xiàn)象，

31、嚴重時可能危及其安全和正常使用。本基坑工程環(huán)境極為復雜，因此有必要采取相應的技術(shù)措施來消除基坑降水對周圍環(huán)境的影響。本基坑采取局部敞開式帷幕降水，對坑外環(huán)境造成一定降深和變形影響，應根據(jù)周邊環(huán)境的變形控制標準以及水勘預測沉降影響成果合理制定地下水控制措施，實現(xiàn)基坑和環(huán)境的雙安全?；庸こ探邓桨?14 5 5基坑降水 設計5 5 .1設計原則針對本工程基坑開挖深度較大、地層結(jié)構(gòu)和降深要求不一、層敞開式降水（ 1t層位于基坑東北角，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，綜合確定以下設計原則：1） 1-1 粘質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土滲透性和出水量較小，濾管應進入下伏 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)量應滿足規(guī)范 20%的要求，并應在降深薄弱處（本工程主要為端頭井及標準段落深坑區(qū)域）設置觀測兼?zhèn)溆镁?3）根據(jù)三維模型預測所獲得的坑外降深，進行沉降估算； 4）運營過程中，應貫徹執(zhí)行按需降水； 5 5 .2降水設計方案擬定根據(jù)本工程圍護結(jié)構(gòu)設計資料、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，既需要對淺部基坑開挖范圍內(nèi)的潛水含水層進行疏干降水，亦需對深部承壓含水層進行減壓降水，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。由于基坑

33、開挖已接近場地巨厚承壓含水層組，且止水帷幕無法隔斷基坑內(nèi)外的水力聯(lián)系，故減壓降水直接關(guān)系到整個基坑的安全。5 5 .2.1 疏干降水設計方案依據(jù)基坑工程技術(shù)規(guī)范(DG/TJ08-61-2010)對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。共布設疏干降水井 35 口。疏干井深入層層底，故標準段東北部疏干井井深 27m，標準段內(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)較小（多小于 1.0×10-5 cm/s），疏干降水運

34、行期基坑工程降水方案 15 間隨基坑開挖割除暴露與基坑開挖面上部的井管，對于疏干井水位的觀測可根據(jù)地基基礎設計規(guī)范（DGJ08-11-2010）采取利用坑內(nèi)降水井停抽一段時間后測讀水位的方法，一般取停抽 24 小時后的恢復水位為場地潛水水位。針對本工程，由于地下連續(xù)墻對潛水含水層均進行止水，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坑外環(huán)境幾無影響。5 5 .2.2 減壓降水設計方案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；第二類為帷幕未進入含水層；第三類為帷幕進入含水層但未揭穿。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）針對本工程，下覆承壓含水層厚度超過 20m，止水帷幕除基坑中部北側(cè)進入含水層一定深度外，其余區(qū)段均未進入含水層，屬第二類滲流模型（敞開式降水）。5 5 .2.2.2 2降 壓 井 類型 設計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

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

37、計亦是確保環(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井之間的水力梯度漏斗可達到安全水位。本工程基坑普遍開挖深度 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。標準段控制水位埋深 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 降水井數(shù)量計算基坑降水是一個典型的地下水向井的三維滲流問題，實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

38、水動力學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算方法，現(xiàn)行的井點降水設計，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際滲流場隨時間的變化情況。另外，在應用解析法需要對場地的地質(zhì)條件進行概化，當?shù)刭|(zhì)條件過于復雜時，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，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水流的運動規(guī)律，計算結(jié)果可能有較大誤差，而且解析法難以處理計算邊界不規(guī)則或者邊界條件比較復雜的情況。井結(jié)構(gòu)與井數(shù)確定詳見下文數(shù)值模擬計算。5. 2.3 3附屬結(jié)構(gòu)降水設計本工程附屬結(jié)構(gòu)開挖深度1112m，經(jīng)計

39、算，1號出入口附屬基坑需針對 1t 層進行減壓降水，其余基坑下部為出露 1t 層，1號出入口附屬基坑內(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，在此基礎上進行基坑降水滲流分析與設計計算，以檢驗井結(jié)構(gòu)設計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，同時預測基坑降水對周邊地下水的滲

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)律。水文地質(zhì)參數(shù)參考詳勘報告。根據(jù)與本場地相適應的水文地質(zhì)條件，可建立下列與之相適應的地下水三維非穩(wěn)定滲流數(shù)學模型: 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

43、 ）（ z y x , , 在 t 時刻的水頭值 ( ) m ；W 為源匯項 ( ) d / 1 ；0h 為計算域初始水頭值 ( ) m ； 1h 為第一類邊界的水頭值 ( ) m ； sS 為儲水率 ( ) m / 1 ； t 為時間 ( ) d ； W 為計算域； 1G 為第一類邊界。對整個滲流區(qū)進行離散后，采用有限差分法將上述數(shù)學模型進行離散，就可得到數(shù)值模型，以此為基礎，應用 Visual Modflow 軟件建立地下水三維滲流模型，計算、預測抽水引起的地下水位的時空分布。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 個大層，其中含水層中考慮到濾管位置又細分成多層。（1）含水層的結(jié)構(gòu)特征及網(wǎng)格剖分 本次數(shù)值模擬計算采用含水層三維模型，其剖分情況見圖 7-17-3?；庸こ探邓桨?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動符合達西定律；考慮淺、深層之間的流量交換以及滲流特點，地下水運動可概化成空間三維流；地下水系統(tǒng)的垂向運動主要是層間的越流，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）模擬期及應力期確定 數(shù)值模擬的模擬期和相應計算周期示試驗不同而設定不同值，在每個計算周期中，所有外部源匯項的強度保持

46、不變。（4）源匯項處理方式 試驗井處理 在Visual Modflow中，抽水井可以設置過濾器長度、出水量等參數(shù)，與實際數(shù)據(jù)具有很強對比性。 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?；庸こ探邓桨?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 減壓井數(shù)量計算根據(jù)上述水文地質(zhì)數(shù)值模擬計算結(jié)果，基坑不同部位減壓降水情況如下：層減壓降水 根據(jù)減壓設計思路，由于主體基坑止水帷幕進入層但未隔斷，層降水屬于敞開減壓降水，主體基坑采用坑外結(jié)合坑內(nèi)降壓的方式布井。針對西

47、端頭井，層承壓含水層水位降深不少于 6m，標準段水位降深不低于 4m，東端頭井水位降深不低于 6.5m。經(jīng)過模型計算，共需布置 13 口降壓井對承壓含水層降水減壓，各段降水模擬結(jié)果見圖6-6?；庸こ探邓桨?23圖 圖 6 6- - 6 金港路站承壓井模型計算地下水降深云圖 （ 單位：m m ）根據(jù)上述模型計算，西端頭井內(nèi)水位降深 6.07.0m，標準段水位降深 4.05.0m，東端頭井降水減壓時，東端頭井內(nèi)水位降深 7.08.0m，滿足水位降深要求，此時基坑北部上海煙草機械有限公司和上海煙草機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、壓降水設計小結(jié)上文根據(jù)地層分布情況分區(qū)段進行了承壓水抗突涌計算，并經(jīng)過數(shù)值模擬計算對井結(jié)構(gòu)和井數(shù)量進行了驗算，同時考慮在基坑內(nèi)布設一定量的備用兼觀測井，以觀測坑內(nèi)承壓含水層水位，必要時應急開啟以降低承壓水層水位。減壓降水設計結(jié)果詳見表 6-1和 6-2。基坑工程降水方案 24 表 6-1層承壓水減壓降水設計匯總表 工程部位 參考鉆孔 含水層層頂標高（m）底面標高(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）設計井深/濾管位置（m）井號 西端頭井 （11/1 軸）S29XJ1 -23.52 -13.541 240.02 180.71 5.40 11.38 38/ (3037）Y01 標準段 （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