基坑降水与工程案例分析.ppt

基坑降水与工程案例分析地下水对地下工程的主要影响地下水对地下工程的主要影响基坑降水的若干类型基坑降水的若干类型井点构造与施工井点构造与施工工程案例分析工程案例分析1、地下水对地下工程的主要影响1.1 基坑突涌破坏基坑突涌破坏(承压水承压水)当基坑开挖深度足够大，承压含水层顶板以上土层的重量不足以抵抗承压含水层顶板处的承压水头压力时，基坑开挖面以下的土层将发生突涌破坏1、承压水对地下工程的主要影响1.2 环境岩土工程问题环境岩土工程问题减压降水后，在承压含水层中形成了水位降落漏斗，必然在基坑周围引起地面变形地面沉降的分布形态与承压水降落漏斗的分布形态基本上相似的1、承压水对地下工程的主要影响1.3 围护结构开裂、空洞引起的流砂围护结构开裂、空洞引起的流砂(潜水、承压水潜水、承压水)在砂层、粉砂层、砂质粉土或其他透水性较好的夹层中，止水帷幕或围护墙因开裂、空洞等，致使大量的地下水夹带砂粒涌入基坑，坑外产生水土流失1、承压水对地下工程的主要影响1.4 坑底砂性土层的管涌破坏坑底砂性土层的管涌破坏(潜水、承压水潜水、承压水)在砂性土层中开挖基坑，如不采取井点降水措施或井点降水未达到预定效果，在坑内外水头差作用下，基坑底部可能产生冒水翻砂现象。

1、承压水对地下工程的主要影响1.5 地下结构抗浮问题地下结构抗浮问题(潜水、承压水潜水、承压水)降水工程结束后，地下结构的重量以及基础底面至承压含水层顶板之间的残留土层的重量不足以抵抗承压水头的顶托力或潜水含水层的浮力时，地下结构将会发生上浮一旦发生了上浮现象，地下结构的复位将十分艰难2、基坑降水的若干类型2.1 浅层潜水疏干降水浅层潜水疏干降水 q 封闭型浅层潜水疏干降水q 敞开式浅层潜水疏干降水2、基坑降水的若干类型2.1.1 封闭型浅层潜水疏干降水封闭型浅层潜水疏干降水 q工程特点工程特点 基坑周边设置止水帷幕；坑底以下有较厚隔水层，阻隔下伏承压含水层的水力联系；围护结构：重力坝、复合土钉墙、SMW工法桩墙等；渗流问题：有界潜水含水层井流q降水目的降水目的 潜水位下降至坑底以下0.501.00m；便于挖土与施工2、基坑降水的若干类型2.1.1 封闭型浅层潜水疏干降水封闭型浅层潜水疏干降水井点平面布置形式2、基坑降水的若干类型2.1.1 封闭型浅层潜水疏干降水封闭型浅层潜水疏干降水q渗流计算渗流计算：根据基坑内侧地下水静储量及地区经验，估算需要 排除的水量2、基坑降水的若干类型2.1.2 敞开式浅层潜水疏干降水敞开式浅层潜水疏干降水 q工程特点工程特点 基坑开挖深度浅；基坑周边无止水帷幕；坑底以下有较厚隔水层，阻隔下伏承压含水层的水力联系；围护结构：纯土钉墙、放坡开挖等；渗流问题：无界潜水含水层井流。

q降水目的降水目的 潜水位下降至坑底以下0.501.00m；便于挖土与施工2、基坑降水的若干类型2.1.2 敞开式浅层潜水疏干降水敞开式浅层潜水疏干降水 q渗流计算渗流计算2、基坑降水的若干类型2.1.2 敞开式浅层潜水疏干降水敞开式浅层潜水疏干降水 q渗流计算渗流计算计算公式一：适用条件：2、基坑降水的若干类型2.1.2 敞开式浅层潜水疏干降水敞开式浅层潜水疏干降水 q渗流计算渗流计算计算公式二：适用条件：根据 按标准曲线图确定2、基坑降水的若干类型2.2 深层承压含水层减压降水深层承压含水层减压降水 q 基坑内侧减压降水q 基坑外侧减压降水2、基坑降水的若干类型2.2.1对承压含水层减压降水的逐步重视对承压含水层减压降水的逐步重视 上世纪80年代初，嫩江路煤气过江顶管的竖井，因未考虑减压降水措施，在基坑开挖深度达到20.00多米时，坑底发生突水，大量水和砂涌入坑内，地下连续墙下沉了十几厘米由于及时将黄浦江的水注入坑内，抬高坑内的水头，事故未进一步扩大后来，通过在该基坑外侧进行减压降水，使竖井施工得以顺利完成其后，黄浦江上游引水工程的过江顶管工作井，也在进行了减压降水后顺利完成施工从此，深基坑的减压降水从此，深基坑的减压降水逐步得到重视逐步得到重视。

2、基坑降水的若干类型2.2.2 承压含水层减压降水的必要性承压含水层减压降水的必要性 基坑开挖面以下，当承压含水层顶板处的土的自重应力小于承压水头压力时，必须降低承压含水层水头，以防止基坑底面发生突涌、流土现象2、基坑降水的若干类型2.2.2 承压含水层减压降水的必要性承压含水层减压降水的必要性 基坑开挖面已到达承压含水层顶板以下，必须将承压水头降至基坑底面以下，以防止坑底发生管涌、流土现象2、基坑降水的若干类型2.2.3 基坑外侧减压降水基坑外侧减压降水 情形情形1：隔水帷幕未进入减压降水目的含水层的顶板以下，宜优先考虑选用基基坑外侧减压坑外侧减压降水降水2、基坑降水的若干类型2.2.3 基坑外侧减压降水基坑外侧减压降水 情形情形2：隔水帷幕进入减压降水目的含水层中，但含水层中隔水帷幕的长度较小宜优先考虑选用基坑外基坑外侧减压降水侧减压降水2、基坑降水的若干类型2.2.4 基坑内侧减压降水基坑内侧减压降水 情形情形3：隔水帷幕进入减压降水目的含水层中，且含水层中隔水帷幕的长度较大宜选用基基坑内侧减压降坑内侧减压降水水2、基坑降水的若干类型2.2.4 基坑内侧减压降水基坑内侧减压降水 情形情形4：隔水帷幕完全贯穿减压降水目的含水层。

宜选用基坑内基坑内侧减压降侧减压降水水潜水位潜水位潜水含水层弱透水层承 压 含 水 层(半隔水层)潜水含水层弱透水层(半隔水层)基坑底面围护结构围护结构减压井减压井承压水位承压水位dl(l-d)弱透水层(半隔水层)承 压 含 水 层承 压 含 水 层2、基坑降水的若干类型2.2.5 坑内降水与坑外降水的工程特点坑内降水与坑外降水的工程特点 1、坑内降水、坑内降水减压井布置在坑内减压井布置在坑内 a.开挖施工不便：开挖施工不便：挖土机械如不慎将井管碰坏，抽水泵不能提出，封井困难；井管碰断后大量承压水喷出，造成施工困难；井碰坏后坑内无法或难以补井，只能在坑外补井2、基坑降水的若干类型2.2.5 坑内降水与坑外降水的工程特点坑内降水与坑外降水的工程特点 1、坑内降水、坑内降水减压井布置在坑内减压井布置在坑内 b.井管暴露长度较大时，需设置支架固定井管井管暴露长度较大时，需设置支架固定井管在有内支撑的基坑内，井管暴露后可固定在支撑杆件上在无内支撑且面积较大的基坑内，需另外安装固定支架支架上无法上人，给换泵吊装造成困难2、基坑降水的若干类型2.2.5 坑内降水与坑外降水的工程特点坑内降水与坑外降水的工程特点 1、坑内降水、坑内降水减压井布置在坑内减压井布置在坑内 c.后期封井难度大后期封井难度大 减压降水井除在基础底板上留洞外，各层楼板上均需留洞，增 加了后续工作。

减压井经封井处理后，才能割除井管，补洞井虽可用注浆方法封闭，但效果并不十分理想有时候，井管 切割到基础底板处仍有水溢出2、基坑降水的若干类型2.2.5 坑内降水与坑外降水的工程特点坑内降水与坑外降水的工程特点 1、坑内降水、坑内降水减压井布置在坑内减压井布置在坑内 d.减压井过滤器的埋设深度不超过隔水帷幕的深度减压井过滤器的埋设深度不超过隔水帷幕的深度 如果减压井的过滤器埋设深度超过隔水帷幕的深度，导致井布 置在坑内与布置在坑外无明显的差别2、基坑降水的若干类型2.2.5 坑内降水与坑外降水的工程特点坑内降水与坑外降水的工程特点 1、坑内降水、坑内降水减压井布置在坑内减压井布置在坑内 e.有利于控制减压降水对环境的不利影响有利于控制减压降水对环境的不利影响 坑内降水管井的滤水管的深度不超过隔水帷幕的深度，坑外地 下水经连续墙的刃脚处绕流流入坑内，增大了渗流路径坑外承压含水层的地下水流入基坑的流量受到了限制坑外水 头降深减小，有利于减小和控制减压降水对环境的不利影响2、基坑降水的若干类型2.2.5 坑内降水与坑外降水的工程特点坑内降水与坑外降水的工程特点 2、坑外降水、坑外降水减压井布置在坑外减压井布置在坑外 a.对施工影响小对施工影响小 减压井布置在坑外地面以下，不受施工、运输的影响和破 坏，维修、养护方便。

降水结束后，不需要专门封井，只需用优质黏土充填2、基坑降水的若干类型2.2.5 坑内降水与坑外降水的工程特点坑内降水与坑外降水的工程特点 2、坑外降水、坑外降水减压井布置在坑外减压井布置在坑外 b.减压降水对环境的不利影响较大减压降水对环境的不利影响较大 基坑外侧因减压降水引起的地下水位降深的绝对值较大，降 落漏斗深、分布范围大基坑外侧因减压降水引起的地面沉降量较大，地面沉降的分 布范围也较大2、基坑降水的若干类型2.2.6 坑内降水与坑外降水的对比分析坑内降水与坑外降水的对比分析 坑内或坑外降水以井布置在坑内或坑外进行区分，只是形式上的区别坑内减压降水：不仅抽水井布置在坑内，而且过滤器底端的深度不超过基坑隔水帷幕的深度坑外减压降水：不仅抽水井布置在坑外，而且过滤器顶端必须位于基坑隔水帷幕的下方2、基坑降水的若干类型2.2.6 坑内降水与坑外降水的对比分析坑内降水与坑外降水的对比分析 无论采用坑内降水或坑外降水，均应在综合考虑地质与水文地质条件、基坑工程的特点、环境对基坑降水的特殊性要求以及工程造价等因素后确定有时，为了必须满足某些要求，不得不克服许多不利因素，并放弃考虑许多有利因素因此，基坑减压降水的设计无定式。

2、基坑降水的若干类型2.2.7 减压降水的渗流计算减压降水的渗流计算 减压降水引起的地下水渗流计算，主要可分为两类，即：解析解计算和有限元数值解计算解析解计算：含水层基本均质、等厚度、侧向无限延伸，且采用坑外减压降水方法时，可以采用理论解析解计算有限元数值解计算：当含水层呈现非均质、厚度变化大、边界条件复杂时，可建立合适的二维或三维地下水渗流的有限元模型，利用其数值解计算2、基坑降水的若干类型2.2.8 减压降水引起的坑外相邻地面沉降的估算减压降水引起的坑外相邻地面沉降的估算1、降水引起地面沉降的机理分析、降水引起地面沉降的机理分析 研究表明：井点降水(抽汲地下水)引起地层压密而产生的地面沉降，是由于含水层(组)内地下水位下降，土层内液压降低，使粒间应力，即有效应力增加的结果降水引起的应力场变化示意图2、基坑降水的若干类型2.2.8 减压降水引起的坑外相邻地面沉降的估算减压降水引起的坑外相邻地面沉降的估算2、降水引起地面沉降的估算方法、降水引起地面沉降的估算方法u经典弹性地面沉降理论u准弹性地面沉降理论u粘弹性地面沉降理论流变学理论u弹塑性地面沉降理论流变学理论3、井点构造与施工3.1 轻型井点轻型井点 3.1.1 轻型井点的构造轻型井点的构造 主要设备：井点管+滤水管+集水总管 +连接管+抽水设备3、井点构造与施工 3.1.2 轻型井点施工轻型井点施工q井点管埋设方法井点管埋设方法 水冲法水冲法：利用高压水冲开泥土，井管靠自重下沉。

冲孔直径一般为300cm，冲孔深度宜比滤水管底深0.50m冲孔达到设计深度时，须尽快减低水压拔起冲管的同时沉入井点管，并在孔壁与管壁之间快速填砂在距地面以下1.00m(不宜过小)处用粘土填实至地面，以防止漏气钻孔法钻孔法：适用于坚硬土层或紧靠建筑物的现场施工条件3.1.2 轻型井点施工轻型井点施工q井点管填料的选择井点管填料的选择或 D50：填料的粒径，mm；d50：滤水管周边地层的粒径，mm3.2 管井管井井点井点 3.2.1 管井构造管井构造 主要设备：井管+过滤器+沉淀管+抽水设备 3.2.2 管井设计管井设计 管井设计一般包括以下内容：a)井身结构；b)井管配置及管材的选用；c)填砾位置及滤料规格；d)封闭位置及材料；e)井的附属设施3.2.3 管井施工与竣工验收质量标准管井施工与竣工验收质量标准 1 钻进工艺钻进工艺q钻进特点钻进特点 1)降水管井钻进大多在第四系松散土层中进行，较少在基岩中进行；2)降水管井的深度相对较浅，一般一径到底，井身结构较为简单3.2.3 管井施工与竣工验收。