01地下水综合治理的实践.pptx
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1、上海广联建设发展有限公司上海广联建设发展有限公司SHANGHAI GUANGLIAN CONSTRUCTION DEVELOPMENT CO.,LTD地下水综合治理的实践20132013年年4 4月月11、问题的提出1.1 1.1 面临的工程问题面临的工程问题基坑规模:面积已达万平米,开挖深度已达基坑规模:面积已达万平米,开挖深度已达米(坑底已到承压含水层);米(坑底已到承压含水层);水文地质条件:含水层厚度达米,渗透系水文地质条件:含水层厚度达米,渗透系数达,多层含水层之间(由于天窗)数达,多层含水层之间(由于天窗)水力联系紧密;水力联系紧密;环境保护要求:运营地铁总的沉降控制标准:环境保护
2、要求:运营地铁总的沉降控制标准:,对降水诱发的沉降要求更高;,对降水诱发的沉降要求更高;1.2 1.2 问题的分析问题的分析降深要求降深要求:越来越大越来越大;降水时间降水时间:越来越长越来越长;每日抽水量:超过万每日抽水量:超过万风险风险:越来越高越来越高;降水诱发的沉降大降水诱发的沉降大;水头恢复速率快水头恢复速率快;供电、排水等要求高。供电、排水等要求高。城市中深基坑施城市中深基坑施工不仅要求将水工不仅要求将水头控制在安全线头控制在安全线以下,以确保以下,以确保基基坑本体坑本体的安全;的安全;而且对周围建构而且对周围建构筑物有着严格的筑物有着严格的沉降控制要求,沉降控制要求,以确保以确保
3、周边环境周边环境的安全。的安全。1.3 1.3 解决思路解决思路地下水综合治理地下水综合治理 工程实践迫切要求承压水控制思路从以往的单纯的工程实践迫切要求承压水控制思路从以往的单纯的“水位控制水位控制”转变为转变为“综合治理综合治理”即即从勘察、设计、施工全过程入手,建立从勘察、设计、施工全过程入手,建立“以水位以水位控制为前提、以沉降控制为核心控制为前提、以沉降控制为核心”的承压水综合治的承压水综合治理体系,以保证大规模地下空间开发过程中城市功理体系,以保证大规模地下空间开发过程中城市功能的正常运作和社会生活的安定。能的正常运作和社会生活的安定。6、工程案例宜山路宜山路内环线高架内环线高架凯
4、旋路凯旋路案例:工程概况案例:工程概况平面平面位置位置站长站长285.80285.80米,标准段宽米,标准段宽 21.221.2米。米。标准段基坑标准段基坑开挖最深为开挖最深为27.9m27.9m,端头井最深为,端头井最深为30.6m30.6m。车站主体地下墙厚车站主体地下墙厚1.2m1.2m,原设计标准段地下墙深,原设计标准段地下墙深48m48m,端头井,端头井51m51m深。深。工程简介工程简介复杂的周边环境复杂的周边环境由封堵墙分为由封堵墙分为4 4个基坑个基坑施工流程施工流程Z1-Z2-Z4+Z3Z1-Z2-Z4+Z3地质特点:地质特点:6 6层缺失;层缺失;5 5层粉层粉/粘亚层交错
5、沉积;微承压含水层复杂,粘亚层交错沉积;微承压含水层复杂,、两个承压含水层相连。、两个承压含水层相连。复杂的地质条件复杂的地质条件地质特点:地质特点:6 6层缺失;层缺失;5 5层粉层粉/粘亚层交错沉积;微承压含水层复杂粘亚层交错沉积;微承压含水层复杂复杂的地质条件复杂的地质条件针对性的地质条件补勘针对性的地质条件补勘现有资料的局限性现有资料的局限性 Z3Z3基坑东端头基坑东端头井东侧井东侧2-22-2层尖灭层尖灭点位置为推测尖灭点位置为推测尖灭点,无法确定基坑点,无法确定基坑内内2-22-2层分布,影层分布,影响降水设计。响降水设计。补勘点平面图补勘点平面图补勘点后地质剖面补勘点后地质剖面针
6、对性的地质条件补勘针对性的地质条件补勘以沉降控制为中心的现场降水试验以沉降控制为中心的现场降水试验试验目的试验目的参数反演调查降水过程中的各土层之间的水力联系及固结沉降规律通过不同滤管长度的降压井抽水能力对比,找出最优化的降压井结构。现场降水试验井平面图现场降水试验井平面图设施:降压井群 观测井群 Y1Y3:滤管深入7层中,长度分别为11m,9m,7m。以沉降控制为中心的现场降水试验以沉降控制为中心的现场降水试验设施:降压井群观测井群监测系统 以沉降控制为中心的现场降水试验以沉降控制为中心的现场降水试验现场降水试验井平面图现场降水试验井平面图现场降水试验成果现场降水试验成果1经三角堰水箱测量,
7、三口滤管长度分别为11m/9m/7m的降压井,流量大致相当,水量与滤管长度并非直接相关,而与井点工艺和施工过程控制更为密切。水量 水位 以沉降控制为中心的现场降水试验2经过数值拟合计算,求得场地的水文地质参数。可见含水层的垂直渗透系数与水平渗透系数是存在较大差异的。参数计算方法水平渗透系数Kh垂直渗透系数Kv导水系数T导压系数A越流因子Br影响半径R(md)(m2d)(m)Y13.81.322866866775383Y24.22.025243533720713Y33.81.722853533730583群井3.61.821656866760842平均3.851.723155200746630以
8、沉降控制为中心的现场降水试验以沉降控制为中心的现场降水试验现场降水试验成果现场降水试验成果3确认第层最下部的亚层(东部为2-2层,西部为3-2层)与7层存在一定的水力联系,但其水位的降低存在一定滞后性。7-2层7-1层5-3-2层其他各层现场降水试验成果现场降水试验成果以沉降控制为中心的现场降水试验以沉降控制为中心的现场降水试验480m范围内地面沉降成明显的“盆形”沉降,且反应比较迅速,邻近建构筑物也有较为明显的反应。现场降水试验成果现场降水试验成果以沉降控制为中心的现场降水试验以沉降控制为中心的现场降水试验“降水最小化降水最小化”的降水设计和施工的降水设计和施工“分层降压分层降压”设计理念设
9、计理念 根据前期降根据前期降水试验,水试验,3-23-2层与下部层与下部层层存在水力联系,存在水力联系,但垂向补给较但垂向补给较慢。慢。如果在此土层中布设井点,即使抽水量不大,也能够消除承压性,此时如果在此土层中布设井点,即使抽水量不大,也能够消除承压性,此时3-23-2层可视作有效的隔水层,从而大幅度减小降深。这一理念我们称之为层可视作有效的隔水层,从而大幅度减小降深。这一理念我们称之为“分层降分层降压压”。不同设计理念最大设计降深不分层降压分层降压Z117m6mZ216m7.7mZ420.4m6.5m“分层降压,分层控制分层降压,分层控制”设计理念设计理念 “降水最小化降水最小化”的降水设
10、计和施工的降水设计和施工在在Z1Z1基坑内设置基坑内设置3-23-2层疏干兼降压井,基坑外设置层疏干兼降压井,基坑外设置层降压井,降压井最大设层降压井,降压井最大设计降深由计降深由17m17m压缩到仅压缩到仅6m6m,开两口井就足以满足要求,大大减少了诱发的沉降。,开两口井就足以满足要求,大大减少了诱发的沉降。“分层降压分层降压”设计理念设计理念 “降水最小化降水最小化”的降水设计和施工的降水设计和施工严格按工况降水,制定降水工况表,按计算要求,逐根开启井点,仅提前严格按工况降水,制定降水工况表,按计算要求,逐根开启井点,仅提前1 1天降水。天降水。“按需降水按需降水”即根据深基坑实际开挖工况
11、和回筑工况,动态地确定承压水降即根据深基坑实际开挖工况和回筑工况,动态地确定承压水降深,以减小周围地层沉降。深,以减小周围地层沉降。“按需降水按需降水”理念理念 “降水最小化降水最小化”的降水设计和施工的降水设计和施工“按需降水按需降水”理念理念 “降水最小化降水最小化”的降水设计和施工的降水设计和施工 Z1 Z1段基坑应用了分层降压与按需降水后,其降水仅持续段基坑应用了分层降压与按需降水后,其降水仅持续6161天,开挖天,开挖阶段降水仅阶段降水仅1717天,其中最大降深持续的时间仅天,其中最大降深持续的时间仅9 9天天,回筑阶段降水回筑阶段降水4444天。天。Z1Z1段基坑施工对周围环境的影
12、响是非常小的,地表最大沉降仅为段基坑施工对周围环境的影响是非常小的,地表最大沉降仅为18.8mm18.8mm,西侧,西侧25m25m外内环线高架的沉降仅为外内环线高架的沉降仅为4.8mm4.8mm。优化成果:根据前期现场降水试验结果,表明在一定的滤管长度下,降压井出水量与滤管长度并非直接相关,而与井点工艺和施工过程控制更为密切。根据场地的地质条件及施工因素综合考虑,降压井滤管长度优化至根据场地的地质条件及施工因素综合考虑,降压井滤管长度优化至8m8m。围护围护-降水一体化设计降水一体化设计优化降水井结构优化降水井结构优化围护深度优化围护深度 对对Z3Z3Z3Z3基坑围护深度制订了基坑围护深度制
13、订了7 7个计算方案。其中原设计方案个计算方案。其中原设计方案地下墙均未插入含地下墙均未插入含水层,称为方案水层,称为方案1 1;仅加深端头井地下墙的方案成为方案;仅加深端头井地下墙的方案成为方案2 2,其中地下墙深度分,其中地下墙深度分别取别取60/61/62m60/61/62m,称为方案,称为方案2-12-12-32-3;端头井和标准段全部加深的方案称为方;端头井和标准段全部加深的方案称为方案案3 3,其中地下墙深度分别取,其中地下墙深度分别取60/61/62m60/61/62m,称为方案,称为方案3-13-13-33-3。优化计算围护深度图5.4-4 方案1降深等势线图5.4-6 方案3
14、-3降深等势线方案1方案1降深等势线坑内外最小水头差为3.96m,坑外最大坑外最大水位降落水位降落达到达到13.04m13.04m。围护围护-降水一体化设计降水一体化设计优化计算围护深度图5.4-4 方案1降深等势线图5.4-6 方案3-3降深等势线方案2-3降深等势线坑内外最小水头差为7.06m,坑外最大水位降落达到9.91m。围护围护-降水一体化设计降水一体化设计优化计算围护深度图5.4-4 方案1降深等势线图5.4-6 方案3-3降深等势线方案3-3降深等势线围护围护深度深度坑外最大坑外最大降深降深6060616162625.435.434.524.521.041.04方方案案3-13-
15、13-23-23-33-3围护围护-降水一体化设计降水一体化设计井深:井深:优化计算围护深度图5.4-4 方案1降深等势线图5.4-6 方案3-3降深等势线方案3-3降深等势线在平衡各类因素后,端头井部位采用62m深地下墙,标准段部位采用61m地下墙的方案,能够满足环境保护要求,且造价相对低廉,易于被各方接受。围护围护-降水一体化设计降水一体化设计围护加深后实施效果 Z4基坑单独降水、Z4和Z3同时降水和Z3单独降水三种工况两个基坑同时降水与Z4基坑单独降水差异不大,说明Z3基坑地下墙加深的阻隔作用非常明显,证明了三维渗流计算的准确性。Z3Z3基坑面积达基坑面积达1800m1800m2 2,仅
16、开启,仅开启1 1口井,水量控制在口井,水量控制在20T/hr20T/hr,就可达到设计降深,就可达到设计降深16m16m,此时该井点仅启用了,此时该井点仅启用了50%50%的降水能力。的降水能力。围护围护-降水一体化设计降水一体化设计围护加深后实施效果图5.4-4 方案1降深等势线图5.4-6 方案3-3降深等势线由于孔隙水压力变化很小,附近的地铁3号线在施工过程中沉降仅6mm。围护围护-降水一体化设计降水一体化设计案例:案例:杭州地铁杭州地铁1 1号线江南风井承压水减压降水号线江南风井承压水减压降水33附属结构盾构区江南江南风风井平面井平面图图江南江南风风井剖面井剖面图图盾构区:挖深:29
17、.271m地墙深:48.00m附属结构:挖深:14.871m,地墙深26.50m杭州地铁杭州地铁1 1号线江南风井承压水减压降水号线江南风井承压水减压降水35工程特征工程特征w钱塘江南岸深层承压含水层主要分布于深部的层细砂、圆砾层中,水量丰富;w基坑面积小、深度大;地下连续墙进入承压含水层顶板以下约4.00m;w在地墙深度范围内,地墙对承压水渗流具有显著阻隔效应,即:连续墙底以上,基坑内、外侧的深层承压含水层呈半连通状态。5 5 杭州地铁杭州地铁1 1号线江南风井承压水减压降水号线江南风井承压水减压降水36承压水降水措施承压水降水措施w针对本工程特征及围护结构与深层承压含水层的相对埋深关系、场
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- 01 地下水 综合治理 实践
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