武汉临江地区防渗帷幕对抗浮...市二七片区地下环路工程为例_杨双乐.pdf
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1、DOI:10 19807/j cnki DXS 2023 03 021武汉临江地区防渗帷幕对抗浮设防水位影响研究 以武汉市二七片区地下环路工程为例杨双乐,吴云刚(武汉市勘察设计有限公司,湖北 武汉 430022)摘要以武汉二七片区地下环路工程建设为例,收集工程场区地形地貌、水文地质和抽水试验等勘察资料和汉口水文站、地下水监测井超过 1 个水文年的观测资料,综合研究工程场区的钻孔资料,将种类繁多的地层概化成填土、黏性土、砂类土和基岩 4 种水文地层,在基坑不设置帷幕、设置悬挂式帷幕和落底式帷幕三种工况下,采用有限元分析软件 FEFLOW 模拟地下水渗流场,通过比较三种工况下基坑内水位变化,分析防
2、渗帷幕对抗浮设防水位的影响。结果可知:(1)工况 1 情况下,工程场区地下水主要接受长江补给,向西侧汇流,从江边向内陆水力梯度逐渐降低、流速逐渐变慢;(2)工况 2 采用落底式帷幕情况下,垂直防渗帷幕方向上的地下水渗流受到明显的抑制,但地下水沿侧向绕过防渗帷幕向工程场区内部流动,在帷幕底部基岩接触面上绕过防渗帷幕缓慢渗透,工程场区中部被地下环路的防渗帷幕所圈闭,地下水位最低,地下环路内部受防渗帷幕的止水效果影响,水头明显低于外部;(3)工况 3 采用悬挂式帷幕的情况下,帷幕底部依然存在地下水渗流通道,若最高水位持续时间较长时,虽然悬挂式防渗帷幕改变了某些区域的地下水渗流路径,但不能有效抑制地下
3、水位的上升,在地下环路内部,临江一侧地下水位与长江水位保持持平,地下水位沿渗流路径逐渐降低。研究结论为其它类似条件的工程提供借鉴和参考。关键词抗浮设防水位;FEFLOW;数值模拟;落底式防渗帷幕;悬挂式防渗帷幕中图分类号P641 74文献标识码A文章编号1004 1184(2023)03 0063 04收稿日期2023 02 08作者简介杨双乐(1981 ),男,湖北荆门人,高级工程师,主要从事水利水电、工民建和市政工程的岩土勘察及设计工作。Study on the impact of impermeable curtains onthe floating water level in Wuh
4、an Linjiang area Take the Wuhan Erqi Area underground ring road project as an exampleYANG Shuang le,WU Yun gang(Wuhan City Survey and Design Co,Ltd,Wuhan,Hubei 430022)Abstract:Taking the construction of underground ring road in Erqi District of Wuhan as an example,the investigation da-ta such as lan
5、dform,hydrogeology and pumping test of the engineering site were collected,and the observation data of Hankouhydrology Station and groundwater monitoring well over one hydrological year were collected The borehole data of the engineer-ing site were comprehensively studied,and a wide variety of strat
6、a were generalized into four hydrological strata,namely,fill,clay,sandy soil and bedrock,In three working conditions of foundation pit without curtain,hanging curtain and falling curtain,the finite element analysis software FEFLOW is used to simulate groundwater seepage field By comparing the change
7、 of waterlevel in the foundation pit under three working conditions,the influence of anti seepage curtain on the water level of anti floating fortification is analyzed The results show that:(1)Under condition 1,the groundwater in the project site mainly re-ceives recharge from the Yangtze iver and f
8、lows to the west,with the hydraulic gradient gradually decreasing and the flow ve-locity gradually becoming slower from the river to the inland;(2)In the case of working condition 2 with drop bottom cur-tain,the groundwater seepage in the direction of vertical impermeable curtain is obviously inhibi
9、ted,but the groundwater flowsalong the lateral direction around the impermeable curtain towards the interior of the project site,and slowly infiltrates aroundthe impermeable curtain on the bedrock contact surface at the bottom of the curtain;the middle of the project site is enclosedby the impermeab
10、le curtain of the underground loop,the groundwater level is the lowest,and the head of water inside the un-derground loop is obviously lower than that outside due to the water stopping effect of the impermeable curtain;(3)In the caseof working condition 3 where suspended curtain is used,there is sti
11、ll a groundwater seepage channel at the bottom of the cur-tain If the highest water level lasts for a long time,although the suspended impermeable curtain changes the groundwaterseepage path in some areas,it cannot effectively inhibit the rise of the groundwater level,and inside the underground loop
12、,thegroundwater level on the river side remains at the same level as the Yangtze iver level,and the groundwater level graduallydecreases along the seepage path The findings of the study will serve as a reference for other projects in similar conditions362023 年 5 月第 45 卷第 3 期地下水Ground waterMay,2023Vo
13、l.45NO.3Key words:Floatation resistant water level;FEFLOW;Numerical simulation;Drop bottom impermeable curtain;Suspen-ded impermeable curtain在临江场地勘察期间量测的地下水水位只能代表某一时期的水位,而临江地区的地下水与地表水体(长江或汉江)联系非常密切,距离江水越近,地下水水位随江水水位变动越明显。故在缺少长期水文观测资料的临江地区,抗浮设防水位如何取值,各类规范均没有明确规定,传统方法多依据经验确定抗浮水位,如一律取场地设计标高或历史最高长江水位,缺乏
14、理论依据,不符合客观实际情况,使得抗浮设计存在安全隐患或增大了工程造价。在临江场地,很多工程基坑都设置了止水帷幕,一律取场地设计标高或历史最高长江水位完全没有考虑防渗帷幕的隔水性能。武汉市勘察设计有限公司近年来在汉口二七片区设置多口地下水监测井,通过长期观测承压水位动态变化规律,采用多种分析方法,对武汉临江地区地下水进行了综合研究。本文以其中二七片区地下环路工程为例,着重介绍采用数值模拟分析防渗帷幕对抗浮设防水位影响的方法,为其它类似条件的工程提供借鉴和参考。1工程背景二七片区某地下环路工程北临建设渠路,南临头道街,西临解放大道,东临沿江大道,距离长江堤防最近距离仅 10m 左右。地下环路主线
15、隧道沿解放大道、209 号路、104 号路(分金街)及 206 号路逆时针单向行进,闭合成环,起止点位于解放大道北侧(二七路 206 号路段),全长约 1 785 14m。设 2 个与规划公铁隧道联接的联络通道(公铁隧道位于拟建二七路下方),并设 15 个与地下空间相连的出入口。拟在沿江大道、解放大道及拟建 104 号路上开设 8 个匝道。地面设计标高为 24 2 26 9 m,底板标高约 7 37 19 05 m,拟采用明挖法施工,基坑开挖深度约 11 16 m,宽度一般为10 m 左右。工程平面位置如图 1 所示,工程地质和水文地质参数如表 1 所示。湖北省地方标准建筑地基基础技术规范(D
16、B42/242 2014)第 11 5 条文说明:对紧邻江河、湖泊一级阶地的地下建筑物,承压水的标高与江河、湖泊水位紧密相关,据荆州大堤段及洪湖段承压水位的长期观测结果表明,距长江不同距离的承压水位与长江水位的关系如式(1):Y=Ae ax(1)图 1汉口二七片区某地下环路示意图式中:Y 为距长江边某点承压水位;A 为长江水位;x 为某点距长江边的距离;a 为衰减指数,武汉取 8。工程涉及范围较大,按照开挖深度,结构底板均位于下伏砂土层中。在确定抗浮设防水位时,一般做法是根据上述公式按照长江历史最高水位 A=27 64 m 对场地分段计算承压水位,进而确定抗浮设防水位。但实际上临江地区的地下工
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