复杂深大基坑地下水控制技术研究.pdf
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1、建筑施工第45卷第11期2187复杂深大基坑地下水控制技术研究郭德欢上海建工一建集团有限公司 上海 200120摘要:以宁波中心大厦工程深大基坑开挖为背景,对复杂条件下基坑地下水控制技术进行了研究。通过理论推导与计算分析,实现了减压井的选型与布置,确定了地下水控制方案。施工结果证实,该控制方法合理,有效规避了基坑突涌风险,保障了项目安全顺利施工,积累的经验可为类似项目提供借鉴。关键词:深基坑;地下水;渗流稳定性;降压井中图分类号:TU753 文献标志码:A 文章编号:1004-1001(2023)11-2187-04 DOI:10.14144/ki.jzsg.2023.11.011Study
2、on Groundwater Control Technology for Complex Deep and Large Foundation PitGUO DehuanShanghai Construction No.1(Group)Co.,Ltd.,Shanghai 200120,ChinaAbstract:Based on the deep and large foundation pit excavation of Ningbo Center Mansion Project,the groundwater control technology of foundation pit und
3、er complex conditions is studied.Through theoretical derivation and calculation analysis,the selection and layout of depressurization wells are realized,and the groundwater control scheme is determined.The construction results show that the control method is reasonable,which effectively avoids the r
4、isk of foundation pit inrush and ensures the safe and smooth construction of the project,and the accumulated experience can provide reference for similar projects.Keywords:deep foundation pit;groundwater;seepage stability;depressurization well站的2#、3#出口也位于场地南侧红线范围内,东侧为远期5号线海晏北路站。基坑分为E基坑和D基坑,其中E基坑总面积为
5、6 765 m2,基坑开挖深度为15.625.9 m。D基坑面积为961 m2,基坑开挖深度为11.2 m,最大降水深度43.0 m。基坑围护结构采用地下连续墙4道内支撑的支护结构形式,核心筒深基坑采用钻孔桩1道内支撑支护结构形式。1.2 项目地质条件根据钻孔所揭露岩土层的沉积年代、沉积环境、岩性特征、物理力学性质,结合静力触探曲线特征,将勘探深度范围内的地基岩土划分为10个工程地质层,并细分为24个工程地质亚层、3个夹层以及1个破碎带,地层从上到下依次为0杂填土、1黏土、1淤泥、2淤泥质粉质黏土、1含黏性土粉砂、2粉质黏土、3淤泥质黏土、2粉质黏土、3砂质粉土、1粉质粉土。1.3 地下水特征
6、根据地下水含水层介质、水动力特征及其赋存条件,可将场地内第四系孔隙水分为孔隙潜水、孔隙承压水以及基岩裂隙水三类。拟建场地浅部地下水为孔隙潜水,主要赋存于表部填土及其下伏的黏土和淤泥质土中,其富水性和透水性具有明显的各向异性。表部杂填土透水性较好,富水性好,水量较大;浅层黏土和淤泥质土富水性、透水性均差,入渗微弱,水量贫乏,单井出水量小于5 m3/d。勘察期间测得潜水位埋深为0.401.10 m,相应的标高为随着我国社会经济的飞速发展,建筑的天际线也在逐渐刷新,基坑深度也在不断刷新,基坑工程是重要的组成部分之一,施工企业必须高度重视项目基坑工程的施工技术,基坑降水又是确保基坑工程施工的重要内容,
7、降水方案的合理选择能够大大提高基坑工程施工的安全性与施工效率,所以施工单位要全面分析目前在基坑工程的降水施工技术中存在的主要问题,并合理选择降水方式,严格遵守降水的施工技术要点,确保基坑工程施工的质量和安全1-6。因此,本文通过宁波东部新城核心区A3-25-2#地块项目为实例,结合工程难点、特点进行阐述,对该项目在复杂地质条件下基坑降水的技术进行分析,为类似项目基坑降水及合理优化提供参考依据。1 工程概况1.1 项目基本情况宁波东部新城A3-25-2#地块项目(以下简称“宁波中心大厦”)东侧为海晏路,南侧为改建宁穿路(目前在建),西侧为规划道路,北侧为规划路,同时轨道交通世纪大道作者简介:郭德
8、欢(1990),男,本科,工程师。通信地址:上海市福山路33号(200120)。电子邮箱:收稿日期:2023-07-20地基基础FOUNDATION BED&FOUNDATION202311Building Construction21881.502.19 m;浅层微承压水主要赋存于1层中,含水层厚2.706.30 m,水位埋深1.601.70 m,相应的标高为0.800.90 m,其黏性土含量高,透水性一般,水量一般较小,局部水量较大,单井出水量在1025 m3/d,渗透系数约104 cm/s。I-1层孔隙承压水主要赋存于3层中,含水层厚变化较大,水位相对较稳定,水位埋深约4.1 m;该层夹
9、黏性土薄层较多,主要分布于场地西侧,往东逐渐缺失,单井出水量不大,一般在615 m3/d。2 深大基坑承压水减压技术2.1 截水条件分析2.1.1 地下水条件分析宁波中心大厦工程地下水条件复杂,表部填土水量较大,透水性好;下伏的黏土和淤泥质土透水性差,降水相对困难;同时1层中,具有孔隙微承压水,本项目基坑复杂、开挖深度大,而该层孔隙承压水水位埋深较高,埋深较浅,会对基坑开挖产生较大影响;3层中存有孔隙承压水,其水头较高,且深度较深。综合考虑,本项目地下水种类丰富、水量较大,且承压水顶板埋深较大,项目地下水控制难度较大。2.1.2 变形控制条件分析宁波中心大厦工程地处东部新城核心区,邻近轨道交通
10、,且周边商业和基础设施已建成投入使用,对沉降及侧向变形控制要求高,本项目基坑平面大、开挖深度大、降水需求高,因此,为降低降水引起的周围土体固结沉降影响及基坑开挖对土体变形的影响,选用地下连续墙围护,兼作止水帷幕,以实现对周边环境扰动的控制。2.1.3 地下连续墙设置根据止水原理的差异,可将设置止水帷幕的方法分为两类,绕流式止水帷幕及隔阻式止水帷幕。当坑底以下的含水层厚度较大时,止水帷幕难以完全覆盖整个含水层,此时常采用绕流式止水帷幕,将止水帷幕插入坑底以下并设置一定深度,延长地下水进入基坑内部,并配合基坑内部的降水井点,完成基坑降水,从而减小降水影响范围,避免直接降水形成降落漏斗对周边土体的扰
11、动;而当含水层厚度相对较小,底部具备渗透性较差的隔水层时,可借助有一定厚度的、不被地下水切断的隔水层,采用隔阻式止水帷幕,将基坑内部的含水层与坑外含水层切断。本项目开挖深度大,且地下承压水水量大,渗透性较好,水量较大,为控制其扰动影响,采用超深隔阻式地下连续墙,地下连续墙进入下卧隔水层1层4.7 m。2.2 渗透稳定性分析2.2.1 承压水渗透稳定性宁波中心大厦下部承压水头较高,承压水与开挖面之间的土层以粉质黏土为主,地下水在其中渗流可视为层流,符合式(1)的达西定律。QKI(1)式中:Q渗透流量;K渗透系数;过水断面;I水力梯度。水力梯度为承压水途经土体而产生的水头损失与渗流路径长度的比值,
12、代表着水流在土体中渗透而克服摩擦阻力而损耗的机械能。而水流在渗流过程中,会对土体中的土颗粒产生拖曳作用,即动水力,动水力的大小如式(2)所示:GdIw(2)式中:w水的重度。动水力对土体的作用过大,会引起流土、管涌、突涌等现象,危害工程安全。水力梯度越大,动水力越大,在基坑开挖过程中,偏安全控制,视坑底隔水层水力梯度为H/h,则动水力如式(3)所示:0GhHdw$=c-(3)式中:H高于承压含水层顶面的承压水头高度;h承压含水层顶面至基底底面间土层厚度。当土粒重力与动水力平衡时,土体渗透稳定性处于临界状态,此时有式(4):hHw$=cc (4)工程中,为进一步提高安全性,可采取式(5)进行基坑
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