地铁工程基坑降水案例分析建筑岩土与地质勘察建筑岩土与地质勘察.pdf

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1、地铁工程基坑降水案 例分析 地铁工程基坑降水案例分析 罗臣立（广州轨道交通建设监理有限公司，广东 广州510010）摘要：城市地下铁路工程经常使用明挖法施工，为了保证安全作业，基坑上方开挖前需要将地下水位降 至基底以下。文草介绍了基坑降水的四种类型并以实际案例分析了坑内降水、坑外降水在工程中的应 用。关键词：地铁：基坑降水：案例：分析 1地下水 根据地下埋藏条件的不同，地下水可分为上层滞水、潜水和承压水三大 类。上层滞水是山于局部的隔水作用，使下渗的大气降水停留在浅层的岩石裂 缝或沉积层中所形成的蓄水体。潜水是埋藏于地表以下第一个稳定隔水层上的 地下水，通常所见到的地下水多半是潜水。承压水是埋

2、藏较深的、赋存于两个 隔水层之间的地下水，这种地下水往往具有较大的水压力。降水施工对地铁基坑工程起着重要的作用,降水效果不好会产生一定的危 害，主要表现形式有：坑底隆起、坑底突涌、坑壁渗漏、底侧突涌、降水引发 地层沉降、斜坡滑移、坍塌等。2基坑工程降水类型 根据基坑工程地质特征、隔水帷幕（圉护结构）的插入深度、降水井的位 置等，可以将基坑降水分为以下四种类型叫 2第一类基坑工程降水一一隔水帷幕隔断降水含水层（降水井在坑内）该类降水工程由于隔水帷幕深入到降水含水层隔水底板中，阻断了坑内外 含水层之间的水力联系，因此采用坑内降水方式，即降水井设置在基坑内侧。如果降水口的含水层为潜水含水层，则是疏干

3、降水；如果降水 H的含水层为承 压含水层，则降水前期是降压，后期是疏干。由于主要抽水坑内地下水，很容 易达到降水 H 的，降水效果明显，且降水影响范围小，对周边环境影响小。地 下水流特征：由于隔水帷幕隔水，基坑内、外地下水无水力联系，坑内降水 时，基坑外的地下水位不受影响。2.2 第二类基坑工程降水一一隔水帷幕底位于承压水含水层隔水顶板中（降水井 在坑外）与第一类基坑工程降水有本质的区别，第一类工程降水是一种疏干降水，即是把基坑隔水帷幕和隔水底板封闭的含水土体内的地下水排干。第二类工程 降水则是将位于基坑开挖面以下的承压含水层中的水位降低到一定程度，防止 基坑底板隆起或突水，满足基坑开挖安全的

4、需要，属于典型的降压降水。该类 工程隔水帷幕位于降水口的含水层以上，未将基坑内、外承压含水层分开，坑 外降水与坑内降水的效果基本相同，为了坑内施工方便，通常可将降水井布置 在基坑外侧。该类工程降水影响范围较大，但降落漏斗平缓，因此抽水的地面 沉降为均匀沉降。2.3 第三类基坑工程降水一一隔水帷幕底位于承压水含水层中（降水井在坑内）该类降水工程由于隔水帷幕深入到降水含水层中，部分隔断基坑内、外的 水力联系，因此无论是在基坑内还是在基坑外设置降水井，基坑内、外含水层 中地下水的流动都必然受到不可忽视的阻挡，渗流边界变的非常复杂，地下水 呈三维流态，降水设计时往往需要借助三维渗流计算软件进行分析计算

5、。对于 含水层厚度大、周边环境较为复杂地区，常采用此类方法进行地下水位控制，山于受圉护结构绕流阻水的影响，坑内降水时，基坑内、外往往会产生较大的 水位差。2.4 第四类基坑工程降水一一无隔水帷幕基坑降水（降水井在坑外）该类降水工程，基坑周边通常未设置止水帷幕或隔水帷幕不完全，对地下 水流动阻碍作用不明显，降水影响范用较大，因此要求周边环境条件较好，没 有重要管线（尤其是煤气管、上下水管等）及重点保护的建（构）筑物，降水 设计时主要以降低水位为目的，不考虑对环境的影响。3杭州地铁 2号线人民广场站换乘节点承压水降水工程案例 3.1工程概况 人民广场站换乘节点位于钱塘江南岸、萧山市区市心路与金城路

6、交义口，周边环境复杂，是地铁2号线与规划5号线换乘节点，地下三层框架结构，基 坑面积约为758m2,开挖深度 25.11m,是杭州地铁最深的一个基坑工程。承压 含水层卵石粒径大、渗透性强（K=246m/d）、涌水量大（基坑水位降至安全水 位时，总涌水量达到 20000m3/d）,对基坑开挖构成了严重的威胁。围护结构（隔水帷幕）为 1000mm 厚地下连续墙，深 50m。32地质及水文地质条件 承压含水层主要山深部的粉砂夹粉质粘土和圆砾组成，承压水头埋深约为 9m,含水层顶板埋深约 30m,距离基坑开挖面约 4m。33降水方案 经营活动中的重要作用特制定本制度产量统计工作的基本任务是对企业的生产

7、活动情况进行产量统计调查统计分析提供统计资料实行统计监督企业实行厂部各制造部班组三级统计管理体制和按部门归口负责的原则党政办负责组织领员各制造班组由班长负责开具产品入库单企业产量统计人员应保持相对的稳定部门制造部统计人员包括兼职调变工作时前必须征求制造部的意见并要有适合的人员接替其工作产量统计的管理与分工各制造部产量统计分工各制造部转生产日期品种数量签字等当产品从车间转运到转运车时转运班班长和转运司机必须对每车的数量进行盘点以保证产量的准确性转运司机根据每车的实际数量正确开具产成品转运入库单转运班班长根据自己所记录的当天数量开具产品山于围护结构（隔水帷幕）底位于承压水含水层中，属于第三类基坑工

8、程 降水。编制降水施工方案时在基坑内设 8 口降压井，坑外设 4 口井观测兼降压 备用井，井深48m,底部 lm 为沉淀管，进入圆砾层 5m,滤管浅于连续墙底端 3m。在基坑内施工 3 口降压井 Jl、J8、J4、基坑外施工 1 口观测井 J11 后（见 图 1）,进行了现场抽水试验。从抽水试验结果上看，单井出水量很小，而且 观测井水位降深也很小（平均 4In?/h）,没有达到预期的效果，考虑到 48m 以 上的圆砾层中充填较多的粘土，再结合抽水试验结果，调整了降水方案：将降 水井滤管加长到 50m,底部与围护结构齐平，进入圆砾层 8mo 施工一口降压 井后，进行了单井抽水试验，水量增加明显，

9、单井出水量达到 180m3/h,效果 明显改善。按调整后的方案施工完 6 口降压井后，开启了基坑内 7 口井进行了一次群 井抽水试验，抽水时间 48 小时，基坑内水位降至埋深 25.30m,满足基坑开挖 要求，基坑外水位降深仅为 25m。抽水试验期间，对基坑周围进行了地面沉降 监测，监测结果表明地面沉降量小，平均为 1.0mm 左右。经营活动中的重要作用特制定本制度产量统计工作的基本任务是对企业的生产活动情况进行产量统计调查统计分析提供统计资料实行统计监督企业实行厂部各制造部班组三级统计管理体制和按部门归口负责的原则党政办负责组织领员各制造班组由班长负责开具产品入库单企业产量统计人员应保持相对

10、的稳定部门制造部统计人员包括兼职调变工作时前必须征求制造部的意见并要有适合的人员接替其工作产量统计的管理与分工各制造部产量统计分工各制造部转生产日期品种数量签字等当产品从车间转运到转运车时转运班班长和转运司机必须对每车的数量进行盘点以保证产量的准确性转运司机根据每车的实际数量正确开具产成品转运入库单转运班班长根据自己所记录的当天数量开具产品JT 7 G 士 JI 0 J6%-J9”-3.4降水运行 降水运行过程中为了避免过多地抽取承压水，减少不必要的浪费，严格进 行了按需降水.科学降水。跟据计算，在基坑开挖至 17m 以前不需要减压降 水，开挖至 17m时，开启降压井进行降水工作，详见表 1。

11、表 1 降水运行水位控制与水泵开启顺利表 工况 开挖深度 安全水位埋 深 降压井开启方案 第五道混凝土支撑 1N 15.847 9.79 J5 第六道钢支撑中线 15.84719.147 14.455 J5、J2、J3 第七道钢支撑中线 19.147-22.647 19.705 J5、J2、J3、J6、J9 换乘节点下翻梁垫 层底 22.64726.537 24.4 J5、J2、J3、J6、J9、J8、Yll、Y12、Y13 根据抽水试验观测资料，承压水彳 立恢复速率快，停止抽水后水位迅速上 涨，在 2min 坑内水位恢复到 60%左右，坑外水位恢复到 50%左右；在 lOmin 坑内水位恢复

12、到 84%左右，坑外水位恢复到 67%左右，给基坑降水带来了很大 的风险。为保证降水运行安全，在现场配置了备用发电机，并且实现自动切换（45s 内能完成网电与备用电源转换）。4南京纬七路过江隧道梅子洲出口明挖段坑外降水工程案例 4.1工程概况 梅子洲明挖段全长340m,开挖深度约018.5m,端头工作竖井为长26m X宽49.4mX深265m 围护方式为:JN01JN03 为放坡开挖、JN04JN11 为钻 孔灌注桩、JN12JN15及工作竖井为地下连续墙。基坑周边为大片农田及葡萄 园，周边分布民房，最近处约50m,大部分在 150m 左右。4.2水文地质条件 梅子洲场地自上而下以粉细砂地层为

13、主，厚度 55m 左右，地下水水位埋深 Y09 换系节点 图 1 人民广场站换乘节降水井平面布置图 JM Y06 北缁质构井 经营活动中的重要作用特制定本制度产量统计工作的基本任务是对企业的生产活动情况进行产量统计调查统计分析提供统计资料实行统计监督企业实行厂部各制造部班组三级统计管理体制和按部门归口负责的原则党政办负责组织领员各制造班组由班长负责开具产品入库单企业产量统计人员应保持相对的稳定部门制造部统计人员包括兼职调变工作时前必须征求制造部的意见并要有适合的人员接替其工作产量统计的管理与分工各制造部产量统计分工各制造部转生产日期品种数量签字等当产品从车间转运到转运车时转运班班长和转运司机必

14、须对每车的数量进行盘点以保证产量的准确性转运司机根据每车的实际数量正确开具产成品转运入库单转运班班长根据自己所记录的当天数量开具产品0.5m 左右，含水层厚度 H 取 54.5m,根据抽水试验资料，含水层渗透系数 K 取 18m/d,影响半径在 450500m,保守取 450m。43降水井的布置 考虑到周边环境较为简单，采取了笫四类基坑工程坑外降水。降水施丄方案 编制时采取“承压一潜水井”公式计算基坑涌水量：Q.336K（2 七-7）=53065/1 凶 g 单井出水能 力为 2000-2400 mVd（18.5kw 泵抽水），根据基坑涌水量计算结果,设 ITT 68 口降水井,见图 2。降水

15、井采用多孔混凝土花管，井管内径 400mm,外径 500mm,泥孔径 800mm,井深 40m。降水井主要布置在工作竖井和暗埋段周围，实际降水时，先期开启了全部 井 68 口井，后期只开启了 37 口降水井，满足基坑开挖要求。4.4降水效果 根据上述降水井布置方式，竖井内降深达到 30m（设计水位降深为 28m），暗埋段水位降深达到 2028m（设计水位降深 1826m）,水位降深满 足基坑安全要求。4.5地面沉降 距离竖井越远地下水水位降深越小，在围绕竖井周围地下水水位降深呈漏 斗状。其中，距离竖井 35m 以内，漏斗坡度较陡，35m 之外降位漏斗坡度变 缓，35m 为拐点。如 50m 到

16、60m 之间 10m 距离,水位下降差 1.267m,引起的 差异沉降仅为 4.49mm。距离竖井越远漏斗坡度越缓，其差异沉降也越小，这种 沉降量不会对民房造成破坏性的影响。5总结 1）降水施工方案应该根据工程周边环境、设计图纸的围护结构（隔水帷幕）等客观因 素，科学合理地选择降水类型，并通过现场抽水试验进行必要的调整，确保取得良好 的降水效果，满足基坑开挖的要求：2）降水运行过程中充分做到按需降水、科学降水，减少不必要的浪费，同时也能避免因 地下失水过多造成地表更大的沉降。3）在建筑密集区的城市地铁深基坑工程，应采用坑内降水，有利用基坑周边环境的保经营活动中的重要作用特制定本制度产量统计工作

17、的基本任务是对企业的生产活动情况进行产量统计调查统计分析提供统计资料实行统计监督企业实行厂部各制造部班组三级统计管理体制和按部门归口负责的原则党政办负责组织领员各制造班组由班长负责开具产品入库单企业产量统计人员应保持相对的稳定部门制造部统计人员包括兼职调变工作时前必须征求制造部的意见并要有适合的人员接替其工作产量统计的管理与分工各制造部产量统计分工各制造部转生产日期品种数量签字等当产品从车间转运到转运车时转运班班长和转运司机必须对每车的数量进行盘点以保证产量的准确性转运司机根据每车的实际数量正确开具产成品转运入库单转运班班长根据自己所记录的当天数量开具产品护。若在郊区周边环境允许的地方.宜优先

18、选用坑外降水。允许坑外降水的首要条件 就是基坑周边无重要建筑物及重要管线，降水对非重要建筑物也不会造成大的影响。4）使用坑内（外）降水时，在坑外（内）合理布置观测井、备用井可以辅助降水，增强 基坑内的降水效果。另一方而，在基坑周边环境复杂时，利用备用井进行回灌能有效 控制坑外的地下水位，防止地表沉降。5）坑内降水和坑外降水的详细对比分析见表2：表 2 坑外降水和坑内降水的对比 降水井 布设位 置 配合措施 优点 缺点 适用 条件 井在 水设内 降布坑 有隔水帷 幕且对地 下水流具 有阻碍作 用 坑外水位不下降或少下降，有利于基坑周边环境的保 护，适用城市地铁工程周边 建筑物密集、地下管线密布

19、的施工环境 形成坑内、外水头 差，易引起隔水帷 幕（围护结构）渗 漏、管涌 环境 保护 要求 高 降水井 布设在 坑外 无隔水帷 幕或隔水 帷幕对地 下水流无 阻碍作用 有利于边坡稳泄，减少囤护 结构的侧压力，给坑内土方 开挖及结构施工提供了很大 的方便：对降水井的维护和运行管理 更安全和方便：采取基坑大放坡，结合坑外 降水，可以大大节省费用和 工期。坑外水位下降易造 成较大的地面沉 降，因此需对周边 环境进行充分论 证，计算其不均匀 沉降可能对建筑物 造成影响的程度，确保降水不会对其 造成危害。SS 参考文献 1全国一级建造师执业资格考试用书编写委员会.市政公用工程管理与实务M4版.北京：中

20、国建 筑工业出版社，2014:104-106.经营活动中的重要作用特制定本制度产量统计工作的基本任务是对企业的生产活动情况进行产量统计调查统计分析提供统计资料实行统计监督企业实行厂部各制造部班组三级统计管理体制和按部门归口负责的原则党政办负责组织领员各制造班组由班长负责开具产品入库单企业产量统计人员应保持相对的稳定部门制造部统计人员包括兼职调变工作时前必须征求制造部的意见并要有适合的人员接替其工作产量统计的管理与分工各制造部产量统计分工各制造部转生产日期品种数量签字等当产品从车间转运到转运车时转运班班长和转运司机必须对每车的数量进行盘点以保证产量的准确性转运司机根据每车的实际数量正确开具产成品转运入库单转运班班长根据自己所记录的当天数量开具产品