基坑工程降水及承压水减压控制技术问题讲义

基坑工程降水基坑工程降水基坑工程降水基坑工程降水及承压水减压控制技术问题及承压水减压控制技术问题及承压水减压控制技术问题及承压水减压控制技术问题基坑工程降水基坑工程降水及承压水减压控制技术问题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三、降水设计中几个问题 四、降水井施工控制标准问题四、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六、基坑承压水减压控制技术问题 一、基坑地下水的危害一、基坑地下水的危害及降水对周边环境的影响评价及降水对周边环境的影响评价1.坑底突涌坑底突涌（一）基坑地下水危害的表现形式（一）基坑地下水危害的表现形式事故现场示意图事故现场示意图案例案例1 河南某基坑突涌事故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（灰黄色粉土）-7（灰黄深灰色）粉土-8粗粉砂-9（黑灰色粉土）-10灰褐色粉质粘土-11-12（深灰色）粉土（褐灰色）粉土-13粗-粉砂-14-15（黑灰色）粉土有机质粉质粘土-16-17有机质粉土-18粉砂粉砂某基坑地层某基坑地层基坑以下详勘与事故勘察结果对比基坑以下详勘与事故勘察结果对比案例案例2 福州某桩基工程福州某桩基工程 基坑突涌事故基坑突涌事故基坑平面图基坑平面图基坑突涌分析示意图基坑突涌分析示意图案例案例3 上海金茂大厦基坑突涌事故上海金茂大厦基坑突涌事故2.坑侧渗漏坑侧渗漏 潜水渗漏案例潜水渗漏案例案例案例4.上海地铁上海地铁2号线某基坑渗漏形成盆状洼地号线某基坑渗漏形成盆状洼地承压水渗漏沉陷区承压水渗漏沉陷区案例案例5.上海地铁上海地铁4号线某风井下部联络通道施工因冻结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失效发生大范围流砂塌陷3.底侧渗漏底侧渗漏4.坑底隆起坑底隆起.围护围护“踢脚踢脚”明明显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/杂填土2.383-1灰、灰黄色砂质粉土7.001.834.027.03-2灰色砂质粉土6.101.794.026.0灰色淤泥质粘土1.401.6817.011.01-1灰色粘土1.801.6918.011.02灰色砂质粉土21.701.764.025.5案例案例6.上海某地铁车站基坑坑底隆起事故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.(无围护结构无围护结构)基坑斜坡滑移、坍塌基坑斜坡滑移、坍塌（二）基坑地下水危害的成因类型（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（尤其是粉质粘土、粉土、粉砂等）饱和含水的土层中。中。(1)土土中中粒粒径径在在0.01mm以以下下的的颗颗粒粒含含量量在在30%35%以以上上，并并含含有有较较多多的的片片状状、针针状状矿矿物物（如如云云母母、绿绿泥泥石石等等）和和附附有有亲亲水水胶胶体体矿矿物物颗颗粒粒。这这样样土土的的吸吸水水膨膨胀胀性性较较高高而而比比重重较较小小，在在不不大大的的水水流流冲冲力力下下，细细小小颗颗粒粒即即会会发生悬浮流动；发生悬浮流动；(2)水水力力梯梯度度较较大大，流流速速增增大大，动动水水压压力力超超过过了了土土颗颗粒粒的的重重量量时时，就就能能使使土颗粒悬浮流动形成流砂；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；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，愈容易形成砂土中、孔隙比愈大，愈容易形成流砂形成条件流砂形成条件：1.流砂流砂破坏示意图流砂破坏示意图 斜坡条件时 地基条件时原坡面；流砂后坡面；流砂堆积物；地下水位；建原坡面；流砂后坡面；流砂堆积物；地下水位；建筑物原位置；流砂后建筑物位置；滑动面；流砂发生区筑物原位置；流砂后建筑物位置；滑动面；流砂发生区管涌管涌 地地基基土土在在具具有有一一定定渗渗流流速速度度（或或梯梯度度）的的水水流流作作用用下下，其其细细小小颗颗粒粒被被冲冲走走，土土中中的的空空隙隙逐逐渐渐增增大大，慢慢慢慢形形成成一一种种能能穿穿越越地地基基的的细细管管状状渗渗流流通通道道，从从而而掏掏空空地地基基或或坝坝体体，使使之之变变形形、失失稳稳，此此现象即为管涌。现象即为管涌。管涌形成条件：（）土中粗细颗粒粒径比（）土中粗细颗粒粒径比 D/d10；（）土的不均匀系数（）土的不均匀系数 d60/d10 10；（）两种互相接触的土层渗透系数之比（）两种互相接触的土层渗透系数之比 k1/k2 23；（）渗流梯度大于土的临界梯度。（）渗流梯度大于土的临界梯度。管涌破坏示意图管涌破坏示意图斜坡条件时地基条件时基坑底的突涌基坑底的突涌 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。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：水的重度：土的浮重度；土的浮重度；承压水头高于含水承压水头高于含水层顶板的高度。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基坑突涌产生的条件是基坑开挖后不透水层的厚度(三三)降水对周边环境的影响评价降水对周边环境的影响评价民房民房1（混（混6）民房民房3（混（混6）民房民房4（混（混6）赛华公寓（砼赛华公寓（砼9）三层公寓（混三层公寓（混3）淮海大楼（混淮海大楼（混6）三号楼（混三号楼（混3）淮海中路淮海中路1号线地铁隧道号线地铁隧道常熟路常熟路常熟路车站周边环境示意图常熟路车站周边环境示意图7号线常熟路号线常熟路民房民房2（混（混4）(三三)降水对周边环境的影响评价降水对周边环境的影响评价二、基坑地下水渗流规律二、基坑地下水渗流规律与基坑降水类型与基坑降水类型（一）、基坑地下水渗流规律（一）、基坑地下水渗流规律（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基坑降水工程案例案例1 1、合流污水外排一期工程彭越浦泵站降水工程、合流污水外排一期工程彭越浦泵站降水工程 主要技术参数主要技术参数 表表1 1项 目深 度（m）基坑开挖深度基坑开挖深度26.5026.50潜水含水层（潜水含水层（+）深度）深度1.001.00至至4.504.50承压含水层（承压含水层（a a+b b）深度）深度17.0017.00至至42.5042.50连续墙入土深度连续墙入土深度37.5037.50连续墙插入承压含水层深度连续墙插入承压含水层深度20.0020.00降水井设计深度降水井设计深度47.0047.00滤管伸出连续墙底深度滤管伸出连续墙底深度7.507.50泵站主体工程为一内径60m的圆井，坑内外水位差为10m。案例案例1 1、合流污水外排一期工程彭越浦泵站降水工程、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、彭越浦泵站地质、连续墙、降水井剖面图降水井剖面图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案例案例1 1、合流污水外排一期工程彭越浦泵站降水工程、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案例1 1、合流污水外排一期工程彭越浦泵站降水工程、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承压含水层顶部水位(b)承压含水层底部水位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连续墙周围地下水水位等降深线示意图案例案例1 1、合流污水外排一期工程彭越浦泵站降水工程、合流污水外排一期工程彭越浦泵站降水工程案例案例1 1、合流污水外排一期工程彭越浦泵站降水工程、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降水工程井群分布位置图 主要技术参数主要技术参数 表2项目项目深度深度（m）基坑开挖深度基坑开挖深度32.4532.45承压含水层（承压含水层（）深度）深度29.8990.0029.8990.00连续墙入土深度连续墙入土深度44.3044.30连续墙插入承压含水层深度连续墙插入承压含水层深度14.4114.41降水井设计深度降水井设计深度6060滤管伸出连续墙底深度滤管伸出连续墙底深度13.7013.70案例案例2 2、复兴东路电缆隧道工作井降水工程、复兴东路电缆隧道工作井降水工程 坑内外水位相差坑内外水位相差(m)(m)表3 项目下降值（m）下降值（m）下降值（m）坑内坑内222228283333坑外坑外151518182020坑内外水位相差坑内外水位相差7 710101313案例案例2 2、复兴东路电缆隧道工作井降水工程、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黄浦江案例案例2 2、复兴东路电缆隧道工作井降水工程、复兴东路电缆隧道工作井降水工程降水井、观测井平面布置图降水井、观测井平面布置图案例案例2 2、复兴东路电缆隧道工作井降水工程、复兴东路电缆隧道工作井降水工程 降水井、观测井结构图降水井、观测井结构图1黄泥；2粘土球；34#人工砂案例案例2 2、复兴东路电缆隧道工作井降水工程、复兴东路电缆隧道工作井降水工程32.48基坑深基坑深44.30连续墙深连续墙深60.00粉砂案例宝钢案例宝钢1880基坑降水工程基坑降水工程主要技术参数主要技术参数表4案例宝钢案例宝钢1880基坑降水工程基坑降水工程坑内外第一承压含水层坑内外第一承压含水层水位差（水位差（m m）表5案例案例3 3、宝钢宝钢1880 1880 降水工程降水工程1880基坑地质、连续墙、降水井剖面图案例案例3 3、宝钢、宝钢1880 1880 降水工程降水工程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：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 1、第一类基坑围护结构（隔水帷幕）周围的地下水渗流、第一类基坑围护结构（隔水帷幕）周围的地下水渗流降水井降水井 围护结构围护结构（隔水帷幕）（隔水帷幕）潜水含水层潜水含水层或微承压含水层或微承压含水层或承压含水层或承压含水层隔水层隔水层 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1015m。1 1、第一类基坑围护结构（隔水帷幕）周围的地下水渗流、第一类基坑围护结构（隔水帷幕）周围的地下水渗流2 2、第二类基坑围护结构（隔水帷幕）周围的地下水渗流、第二类基坑围护结构（隔水帷幕）周围的地下水渗流降水井降水井 围护结构围护结构（隔水帷幕）（隔水帷幕）