基坑工程降水及承壓水減壓控制技術案例分析

基坑坑工工程程降降水水及承承壓壓水水減減壓壓控控制制技技術術問問題題基坑坑工工程程降降水水及及承承壓壓水水減減壓壓控控制制技技術術問問題題一、、基基坑坑中中地地下下水水的的危危害害及及降降水水對對周周邊邊環(huán)環(huán)境境的的影影響響評評價價二、、基基坑坑地地下下水水滲滲流流規(guī)規(guī)律律與與基基坑坑降降水水類類型型三、、降降水水設設計計中中幾幾個個問問題題四、、降降水水井井施施工工控控制制標標準準問問題題五、、降降水水引引起起地地面面沉沉降降問問題題六、、基基坑坑承承壓壓水水減減壓壓控控制制技技術術問問題題一、、基基坑坑地地下下水水的的危危害害及降降水水對對周周邊邊環(huán)環(huán)境境的的影影響響評評價價1.坑底底突突涌涌（一一））基基坑坑地地下下水水危危害害的的表表現現形形式式事故故現現場場示示意意圖圖案例例1河南南某某基基坑坑突突涌涌事事故故勘察階段詳細勘察報告事故勘察報告土層劃分：深度h/m層號巖土工程劃分層號巖土工程劃分①（灰黃色粉土）-7②（灰黃～深灰色）粉土-8②粗～粉砂-9③（黑灰色粉土）-10③灰褐色粉質粘土-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有機質粉質粘土-16-17⑦有機質粉土-18⑥粉砂⑧粉砂某基基坑坑地地層層基坑坑以以下下詳詳勘勘與與事事故故勘勘察察結結果果對對比比案例例2福州州某某樁樁基基工工程程基基坑坑突突涌涌事事故故基坑坑平平面面圖圖基坑坑突突涌涌分分析析示示意意圖圖案例例3上海海金金茂茂大大廈廈基基坑坑突突涌涌事事故故2.坑側側滲滲漏漏

潛水滲漏案例案例例4.上海海地地鐵鐵2號線線某某基基坑坑滲滲漏漏形形成成盆盆狀狀洼洼地地承壓水滲漏沉陷區(qū)案例例5.上海海地地鐵鐵4號線線某某風風井井下下部部聯聯絡絡通通道道施施工工因因凍凍結結失失效效發(fā)發(fā)生生大大范范圍圍流流砂砂塌塌陷陷3.底側側滲滲漏漏4.坑底底隆隆起起.圍護護““踢踢腳腳””明明顯顯序號土類型土層厚度/m濕重度/g/cm-3固結快剪峰值c/kPa￠/o①雜填土2.38②3-1灰、灰黃色砂質粉土7.001.834.027.0②3-2灰色砂質粉土6.101.794.026.0④灰色淤泥質粘土1.401.6817.011.0⑤1-1灰色粘土1.801.6918.011.0⑤2灰色砂質粉土21.701.764.025.5案例例6.上海海某某地地鐵鐵車車站站基基坑坑坑坑底底隆隆起起事事故故5.降水水誘誘發(fā)發(fā)地地層層過過量量沉沉降降測點距離(m)實測沉降（mm）長江隧道浦東段5032上中路浦東段20040地鐵7號線汶水路14856.(無圍圍護護結結構構)基坑坑斜斜坡坡滑滑移移、、坍坍塌塌（二二））基基坑坑地地下下水水危危害害的的成成因因類類型型地下下水水在在基基坑坑工工程程實實施施過過程程中中危危害害按按成成因因可可分分為為流流砂砂、、管管涌涌和和基基坑坑底底隆隆起起，，而而且且主主要要發(fā)發(fā)生生在在細細顆顆粒粒（（尤尤其其是是粉粉質質粘粘土土、、粉粉土土、、粉粉砂砂等等））飽飽和和含含水水的的土土層層中中。。(1)土中中粒粒徑徑在在0.01mm以下下的的顆顆粒粒含含量量在在30%~35%以上上，，并并含含有有較較多多的的片片狀狀、、針針狀狀礦礦物物（（如如云云母母、、綠綠泥泥石石等等））和和附附有有親親水水膠膠體體礦礦物物顆顆粒粒。。這這樣樣土土的的吸吸水水膨膨脹脹性性較較高高而而比比重重較較小小，，在在不不大大的的水水流流沖沖力力下下，，細細小小顆顆粒粒即即會會發(fā)發(fā)生生懸懸浮浮流流動動；；(2)水力梯度較大大，流速增大大，動水壓力力超過了土顆顆粒的重量時時，就能使土土顆粒懸浮流流動形成流砂砂；(3)土的滲透系數數較小時，排排水條件不通通暢，易形成成流砂；(4)砂土中、孔隙隙比愈大，愈愈容易形成流砂形成條件件：1.流砂流砂破壞示意意圖斜坡條件時地地基條件時時１－原坡面；；２－流砂后后坡面；３－－流砂堆積物物；４－地下下水位；５－－建筑物原位位置；６－流流砂后建筑物物位置；７－－滑動面；８８－流砂發(fā)生生區(qū)２．管涌地基土在具有有一定滲流速速度（或梯度度）的水流作作用下，其細細小顆粒被沖沖走，土中的的空隙逐漸增增大，慢慢形形成一種能穿穿越地基的細細管狀滲流通通道，從而掏掏空地基或壩壩體，使之變變形、失穩(wěn)，，此現象即為為管涌。管涌形成條件件：（１）土中粗細細顆粒粒徑比比D/d>10；（２）土的不均勻系系數d60/d10>10；（３）兩種互相接觸觸的土層滲透透系數之比k1/k2>2～3；（４）滲流梯度大于于土的臨界梯梯度。管涌破壞示意意圖斜坡條件時地基條件時３．基坑底的的突涌當基坑下有承承壓水存在，，開挖基坑減減小了含水層層上覆不透水水層的厚度，，當它減少到到一定程度時時，承壓水的的水頭壓力能能頂裂或沖毀毀基坑底板，，造成突涌。?？钩袎核€(wěn)定定性示意圖式中：－水的重度：－土的浮重度；；－承壓水頭高于于含水層頂板板的高度?；油挥慨a生生的條件是基基坑開挖后不不透水層的厚厚度(三)降水對周邊環(huán)環(huán)境的影響評評價民房1（混6）民房3（混6）民房4（混6）賽華公寓（砼9）三層公寓（混3）淮海大樓（混6）三號樓（混3）淮海中路1號線地鐵隧道常熟路常熟路車站周周邊環(huán)境示意意圖7號線常熟路民房2（混4）(三)降水對周邊環(huán)環(huán)境的影響評評價二、基坑地下下水滲流規(guī)律律與基坑降水類類型（一）、基坑坑地下水滲流流規(guī)律工程降水案例例（回P3）案例1、合流污水外外排一期工程程彭越浦泵站站降水工程案例2、復興東路電電纜隧道工作作井降水工程程案例3、寶鋼1880基坑降水工程程案例1、合流污水外外排一期工程程彭越浦泵站站降水工程主要技術參數數表1項目深度（m）基坑開挖深度26.50潛水含水層（②+③）深度1.00至4.50承壓含水層（⑤a+⑤b）深度17.00至42.50連續(xù)墻入土深度37.50連續(xù)墻插入承壓含水層深度20.00降水井設計深度47.00濾管伸出連續(xù)墻底深度7.50泵站主體工程程為一內徑60m的圓井，坑內外水位差差為10m。案例1、合流污水外外排一期工程程彭越浦泵站站降水工程彭越浦泵站地質、連續(xù)墻、降水井剖面圖1－潛水位；2－承壓水位；3－承壓水頭;4－連續(xù)墻；5－底板；6－透鏡體26.5047.0037.50案例1、合流污水外外排一期工程程彭越浦泵站站降水工程抽水試驗期間抽水井與觀測井及沉降點的分布位置圖案例1、合流污水外外排一期工程程彭越浦泵站站降水工程(a)承壓含水層頂頂部水位(b)承壓含水層底底部水位承壓含水層頂頂面及底面的的水位立體圖圖連續(xù)墻周圍地地下水水位等等降深線示意意圖案例1、合流污水外外排一期工程程彭越浦泵站站降水工程案例1、合流污水外外排一期工程程彭越浦泵站站降水工程降水工程井群分布位置圖主要技術參數數表2項目深度（m）基坑開挖深度32.45承壓含水層（⑦１＋⑨）深度29.89~90.00連續(xù)墻入土深度44.30連續(xù)墻插入承壓含水層深度14.41降水井設計深度60濾管伸出連續(xù)墻底深度13.70案例2、復興東路電電纜隧道工作作井降水工程程坑內外水位相相差(m)表3項目下降值（m）下降值（m）下降值（m）坑內222833坑外151820坑內外水位相差71013案例2、復興東路電電纜隧道工作作井降水工程程抽水試驗期間沉降觀測點平面布置圖1－工作井；2－煤氣井；3－煤氣儀表房；4－圍墻；5－大門；6－馬路；7－防汛墻；8－黃浦江案例2、復興東路電電纜隧道工作作井降水工程程降水井、觀測井平面布置圖案例2、復興東路電電纜隧道工作作井降水工程程

降水井、觀測井結構圖1－黃泥；2－粘土球；3－4#人工砂案例2、復興東路電電纜隧道工作作井降水工程程32.48基坑深44.30連續(xù)墻深60.00粉砂案例３寶鋼鋼1880基坑降水工程程主要技術參數數表4案例３寶鋼鋼1880基坑降水工程程坑內外第一承承壓含水層⑦水位差（m）表5案例3、寶鋼1880降水工程1880基坑地質、連連續(xù)墻、降水水井剖面圖案例3、寶鋼1880降水工程1880基坑抽水試驗驗井平面布置置圖1、第一類基坑圍護結構（隔水帷幕）周圍的地下水滲流2、第二類基坑圍護結構（隔水帷幕）周圍的地下水滲流3、第三類基坑圍護結構（隔水帷幕）周圍的地下水滲流分析以上案例例，可見基坑地下水滲滲流有以下幾幾種類型：4、第四類基坑（無隔水帷幕）周圍的地下水滲流1、第一類基坑坑圍護結構（（隔水帷幕））周圍的地下下水滲流降水井圍護結構（隔水帷幕））潛水含水層或微承壓含水水層或承壓含水層層隔水層基坑圍護結構構深入隔水層層（即含水層層底板）中，，井點降水以以疏干基坑內內的地下水為為目的，(見圖)。這類圍護結結構位于降水水含水層以下下，即潛水含含水層底板之之中，將基坑坑內的地下水水與基坑外的的地下水分隔隔開來。其地地下水滲流特特征：由于圍護結構構隔水，基坑坑內、外地下下水無水力聯聯系。降水時時，基坑外地地下水不受影影響。因此，這類井井點降水影響響范圍小。這這種基坑在上上海很普遍，，一般基坑度度小于10～15m。1、第一類基坑坑圍護結構（（隔水帷幕））周圍的地下下水滲流2、第二類基坑坑圍護結構（（隔水帷幕））周圍的地下下水滲流降水井圍護結構（隔水帷幕））潛水含水層隔水層承壓含水層弱透水層2、第二類基坑坑圍護結構（（隔水帷幕））周圍的地下下水滲流基坑圍護結構構深入隔水層層（即含水層層頂板）中，，井點降水以以降低基坑下下部承壓含水水層的水頭，，防止基坑底底板隆起或突突水產生流砂砂為目的，見見圖。這類圍護結構構位于降水含含水層以上，，即承壓含水水層頂板之中中，圍護結構構未將基坑內內、外承壓含含水層分隔開開。其地下水滲流流特征：由于于不受圍護結結構的影響，，基坑內、外外地下水連續(xù)續(xù)相通。這類井點降水水影響范圍較較大，但降落落漏斗平緩，，抽水引起的的地面沉降為為均勻沉降。。這種基坑深度度在上海一般般大于15～20m。例如引水工程程中的南市水水廠降水工程程、世界廣場場降水工程、、人民廣場地地下變電站降降水工程等。。3、第三類基坑坑圍護結構（（隔水帷幕））周圍的地下下水滲流降水井圍護結構（隔水帷幕））承壓含水層隔水層弱透水層潛水含水層3、第三類基坑坑圍護結構（（隔水帷幕））周圍的地下下水滲流基坑圍護結構構深入承壓含含水層中，井井點降水的前前期以降低基基坑下部承壓壓含水層的水水頭為目的，，后期以疏干干承壓含水層層為目的。這類圍圍護結結構位位于降降水含含水層層中上上部，，基坑坑內、、外承承壓含含水層層大部部分被被圍護護結構構隔開開，僅僅含水水層底底部未未被隔隔開。。其地下下水滲滲流特特征：：由于于受圍圍護結結構的的阻擋擋，上上部基基坑內內、外外地下下水不不連續(xù)續(xù)，中中下部部或底底部含含水層層連續(xù)續(xù)相通通，地地下水水呈三三維流流態(tài)。。另外外，由由于井井損，，井內內水位位低于于井壁壁外水水位，，而且且，隨隨著水水位降降深的的加大大，井井內、、外水水位降降相差差越大大。這類基基坑深深度比比較深深，在在上海海一般般大于于20～25m。例如合合流污污水治治理工工程中中的的的4.1標彭越越浦泵泵站降降水工工程，，吳涇涇、閔閔行污污水外外排工工程3.1標降水水工程程，上上海外外環(huán)沉沉管隧隧道浦浦西岸岸邊段段降水水工程程、復復興東東路電電纜隧隧道工工作井井、M4號線董董家渡渡修復復段等等。4、第四四類基基坑（（無隔隔水帷帷幕））周圍圍的地地下水水滲流流基坑周周邊無無隔水水帷幕幕，這這類基基坑滲滲流只只受水水文地地質條件影影響為為平面面滲流流，在在降水水井附附近為為三維維空間間流。。（二））基坑坑降水水類型型根據基基坑滲滲流類類型可可以劃劃分四四種基基坑降降水類類型1．第一一類基基坑工工程降降水——隔水帷帷幕深深入降降水含含水層層隔水水底板板的基基坑降降水這類降降水設設計依依據的的理論論是帶帶隔水水邊界界的基基坑平平面滲滲流理理論。。降水水方法法采用用管井井抽水水方法法或加加真空空的管管井抽抽水方方法，，也可可以采采取輕輕型井井點、、噴射射井點點抽水水方法法。該該類降降水對對周邊邊環(huán)境境影響響很小小。2．第二二類基基坑工工程降降水——隔水帷帷幕未未深入入降水水含水水層中中的基基坑降水這類降降水設設計依依據的的理論論是無無界或或者有有補給給邊界界的基基坑平平面滲滲流理理論。。降水水方法法采用用管井井抽水水方法法。該該類降降水對對周邊邊環(huán)境境影響響比較較大。。3．第三三類基基坑工工程降降水——隔水帷帷幕深深入降降水含含水層層中的的基坑坑降水水這類降降水設設計依依據的的理論論是基基坑空空間滲滲流理理論。。降水水方法法采用用管井井抽水水方法法。該該類降降水對對周邊邊環(huán)境境的影影響取取決于于降水水井的的位置置、濾濾管長長度及及其與與隔水水帷幕幕的關關系。。4．第四四類基基坑工工程降降水——無隔水水帷幕幕的基基坑降降水這類基基坑深深度淺淺、無無隔水水帷幕幕，降降水設設計依依據的的理論論是潛潛水含含水層層平面面滲流流理論論。降降水方方法可可采用用輕型型井點點、噴噴射井井點或或真空空管井井抽水水方法法。該該類降降水對對周邊邊環(huán)境境影響響比較較大。。三、降降水設設計中中的幾幾個問問題降水井井布設設比較較表6降水井布設配合措施優(yōu)點缺點適用條件坑外降水井點布設無隔水帷幕有利邊坡穩(wěn)定減少圍護的側壓力坑外水位下降環(huán)境要求不高坑內降水井點布設隔水帷幕或部分無隔水帷幕坑外水位不下降或少下降形成向坑內水頭差環(huán)境要求高（一））降水水井的的設置置1．降水水井的的平面面布設設坑外水水位>2m321坑內水水位2．連續(xù)續(xù)墻深深度與與降水水井深深度的的關系系坑內降降水時時坑內內地下下水水水位與與連續(xù)續(xù)墻深深度的的關系系1－深井井井管管；2－隔水水帷幕幕；3－地下下管線線；4－坑外外建筑筑物基基礎4連續(xù)墻墻入土土深度度與降降水井井深度度的關關系表7工程項目連續(xù)墻入土深度（m）降水井布設降水井深度（m）井中水位深度（m）基坑內地下水位深度（m）1．外環(huán)越江隧道浦西岸邊段連接井與風井降水工程44～46坑內降水504531.00～33.002．上海復興東路高壓電纜隧道工程工作井降水工程44.30坑內降水605034.393．上海吳、閔污水外排工程3.1標工作井降水工程47.80坑內降水625236.00案例（二））降水水井深深度問問題傳統(tǒng)方方法確確定降降水井井深度度公式式為：：式中各各項見見圖：：——降水井井深度度，m;——地面至至基坑坑底面面的距距離，，m;——基坑底底面至至降低低后的的地下下水位位距離離，一一般取取h=0.5~2m;——水力梯梯度，，環(huán)形形井點點系統(tǒng)統(tǒng)J＝1/8～1/10，單排井井點系系統(tǒng)J＝1/4~1/5;——降水井井至基基坑中中心的的水平平距離離，m；——過濾器器工作作部分分長度度和沉沉淀管管的長長度，，m。LH1hlH700~1000200J=1/10水流通過濾水管的濾網和圓孔；進入濾水管水流與濾水管已有水流的作用；沿程的流量和流速不斷增加；濾水管管內部部的磨磨阻。。由上式式設計計的井井深往往往偏偏小，，尤其其是比比較深深井的的降水水。其其原因因是該該方法法沒有有考慮慮地下下水流流經濾濾水管管的損損失（（即井井損）），主主要來來自四四個方方面：：——井內水水位降降深；——井內流流量；；——滲透系系數；；——含水層層厚度度；——影響半半徑；；——濾水管管半徑徑；——當吸水水管位位于濾濾水管管頂端端時，，為濾濾水管管的直直徑，，即；當吸水水管位位于濾濾水管管內時時，，為吸水水管半半徑；；——當吸水水管位位于濾濾水管管頂端端時，，為濾濾水管管的斷斷面積積，即即；當吸水水管位位于濾濾水管管內時時，——濾水管管的磨磨阻系系數；；——重力加加速度度；分析上上式，，井內內水位位降深深是由由兩部部分組組成。。一是是與無無關關的常常數項項即裘布依依單井井公式式，它它代表表了流流量經過含含水層層輸送送到濾濾水管管外壁壁的水水頭損損失，，是與與的的一一次方方成正正比。。二是與與有有關的的函數數，即即代表了了濾水水管的的水頭頭損失失（即即井損損），，前面面的““＋””號代代表吸吸水管管位于于濾水水管頂頂端，，“－－”代代表吸吸水管管位于于濾水水管內內，而而濾水水管內內的水水頭損損失又又有兩兩種原原因造造成的的：原因1：水流流的摩摩阻損損失這一損失是是的的三次方的的函數。經試驗驗證證在降水井井深度設計計中應該考考慮井損，，采用以下下公式：——井的水頭損損失（即井井損），m。原因2：水流的增增量加速度度運動引起起的損失這一損失是是的的二次方方的函數。。降水井數量量、井的間間距根據滲滲流規(guī)律選選用公式計計算，考慮慮安全性確確定。（三）降水水井數量例如在上海海地區(qū)不考考慮隔水帷帷幕影響情情況下：粉質粘土：：200m2一口井；砂質粉土：：井間距10～15m；粉細砂：井井間距15～20m。四、降水井井施工控制制標準問題題1.濾管孔隙率率問題：孔隙率不得得小于18～20%。2.濾料規(guī)格問問題：砂質粉土0.25mm～2.0mm粉砂、粉細細砂0.5～2.0mm。3.洗井問題：：活塞洗井井加空氣壓壓縮機洗井井4.單井出水量量在沒有有帷幕影響響情況下：：砂質粉土2～5m3/h粉砂8～15m3/h粉細砂50～100m3/h。5.含砂量1/5萬～1/2萬（體積比））。五、降水引引起地面沉沉降問題１．第一組組建筑物沉沉降曲線②粉質質粘土③11淤泥質粉質質粘土⑤1-1粘土⑤2-2粉質粘土⑥粉質粘土土⑦1砂質粉土⑦2粉砂④淤泥質