【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 工程特點(diǎn)，充分利用我公司在蘇州地區(qū)的已完成或在建的、與本工程水文地質(zhì)條件或圍護(hù)特征、開(kāi)挖工況等較為類(lèi)似的專(zhuān)業(yè)降水設(shè)計(jì)及地下水控制經(jīng)驗(yàn)。 采用以下措施解決本基坑降水工程中的難點(diǎn)： （ 1） 分層降水： 考慮基坑分區(qū)較多，含水層比較復(fù)雜，根據(jù)各區(qū)詳細(xì)地質(zhì)情況進(jìn)行針對(duì)性的 降水。 （ 2）對(duì)于淺部開(kāi)挖深度范圍內(nèi)的潛水，考慮其與下伏的（微）承壓水并無(wú)水力聯(lián)系， 10 對(duì)其采用真空管井進(jìn)行疏干處理，為基坑開(kāi)挖作業(yè)提供良好的環(huán)境。 （ 3）對(duì)第④、⑤層（微）承壓水： ⑤層微承壓水厚度較大，且三軸無(wú)法將⑤層完全隔斷，因此，該區(qū)域， ④與⑤層視為整體含水層進(jìn)行減壓降水，地下水水位需控制在開(kāi)挖面以下 ； ⑤層粉質(zhì)粘土層分布連續(xù)，厚度約 ，因此，在該區(qū)域，考慮④ 2 層已被止水樁隔斷，且基坑大面開(kāi)挖基底或深坑時(shí)將逐步暴露，將承壓 ~潛水的④ 2 與上部淺層潛水一期疏干處理，④層與其下的⑤層視為整體含 水層進(jìn)行“按需”減壓降水。且隨基坑開(kāi)挖深度加大，④層頂逐漸揭穿，因此，④層的微承壓含水層與上部潛水一起疏干處理。 （ 4）對(duì)⑤層承壓水（正常沉積區(qū)）采用深井進(jìn)行“按需減壓”降水，保證基坑安全及施工順利進(jìn)行。減壓降水井的井深根據(jù)地層變化呈適當(dāng)?shù)牟町愋圆贾?，控制原則為不宜超過(guò)止水帷幕，適當(dāng)增加地下水?dāng)_流路徑，減少基坑降水對(duì)周邊環(huán)境的不利影響。 水位監(jiān)測(cè)： （ 1）在基坑內(nèi)布置水位觀測(cè)井，根據(jù)地下水位監(jiān)測(cè)結(jié)果指導(dǎo)降水運(yùn)行。 （ 2）基坑外側(cè)適量水位觀測(cè)井，監(jiān)測(cè)內(nèi)部抽水后坑外水位變化情況。 應(yīng)急回灌： 鑒于基坑開(kāi)挖深度大、基坑面積大，坑內(nèi)大幅度、大面積、長(zhǎng)時(shí)期的抽降地下水，特別是 ④ 2 層層微承壓水；對(duì)灌注樁、止水樁的質(zhì)量將是極大考驗(yàn)。而基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，環(huán)境保護(hù)要求高，需在坑外適量布置回灌井，必要時(shí)人為抬升地下水水位，減緩沉降變形。 按需降水： （ 1）降水運(yùn)行過(guò)程中，必須遵循“按需降水”原則，控制承壓水的水位滿足開(kāi)挖時(shí)的安全要求，不得超降，減少降水對(duì)周邊環(huán)境、特別是對(duì)緊鄰的地鐵設(shè)施以及管線等的不利影響。 （ 2）為確保降水井的不間斷工作，施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)有雙電源保證措施，應(yīng)配置備用發(fā)電機(jī)組。 堵漏配合： 圍護(hù)體止水效果決定工程降水成敗，現(xiàn)場(chǎng)配備足夠的材料設(shè)備及人員。 生產(chǎn)性抽水試驗(yàn)： 在基坑正式開(kāi)挖施工之前，需進(jìn)行生產(chǎn)性抽水試驗(yàn)，可根據(jù)坑內(nèi)外水位變化情況，初步檢驗(yàn)止水帷幕對(duì)淺層潛水、微承壓含水層以及第④層承壓含水層的隔水效果，必 11 要時(shí)候結(jié)合專(zhuān)門(mén)的滲漏監(jiān)測(cè)技術(shù)，及時(shí)排查滲漏點(diǎn)，采取相應(yīng)補(bǔ)強(qiáng)措施。 十、基坑突涌穩(wěn)定性分析 基坑底面設(shè)計(jì)標(biāo)高以下存在承壓含水層，開(kāi)挖過(guò)程中，必須有效控制承壓水水頭埋深，防止基坑發(fā)生突涌事故，因此，必須進(jìn)行基坑突涌穩(wěn)定性分析。 基坑底板抗突涌穩(wěn)定條件：在基坑底板至承壓含水 層頂板之間，土的自重壓力應(yīng)大于承壓水含水層頂板處的承壓水頂托力， 可按下式進(jìn)行承壓水位控制： 式中： F 安全系數(shù)（取 ） hs 基坑開(kāi)挖深度（ m） D 安全承壓水頭埋深值（ m） H 承壓含水層頂板埋深值（ m） γ s 基坑底板至承壓含水層頂板間的土層重度的層厚加權(quán)平均值（本工程取） γ w 地下水的重度（ ） 第④層抗突涌穩(wěn)定性計(jì)算 參考本工程勘察資料、本工程的水文地質(zhì)試驗(yàn)報(bào)告及抽水試驗(yàn)報(bào)告： 取本工 程基坑下伏第④ 2 層微承壓水初始水頭埋深為 。 表 各層層頂最淺埋深統(tǒng)計(jì) 表 孔號(hào) 穩(wěn)定水位 標(biāo)高 (m) 第一落程 第二落程 第 三 落程 鉆孔 性質(zhì) 過(guò)濾管長(zhǎng) 度 l(m) 承壓含水層厚度M(m) 氣溫 ℃ (水溫 ℃ ) 降深 S(m) 流量 Q(m3/h) 降深 S(m) 流量 Q(m3/h) 降深 S(m) 流量 Q(m3/h) W1 抽水孔 16~22℃ (16℃ ) W2 觀測(cè)孔 ? ?? ?H DsswhF r??? 12 根據(jù)上式計(jì)算，開(kāi)挖深度 hs 對(duì)應(yīng)的承壓水安全水位埋深 D，第④層抗突涌穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)詳見(jiàn)下表 基坑 開(kāi)挖深度 hs 與第④ 2 層安全水頭埋深 D 對(duì)應(yīng)關(guān)系表 基坑面積 普挖深度（ m） 臨界開(kāi)挖深度（ m） 普挖底所需水位埋深（ m） 深坑底所需水位埋深 （ m） 全部 20 備注：深坑落深暫估為 綜上，本工程基坑，在開(kāi)挖過(guò)程中第④層微承壓含水層不滿足承壓水抗突涌驗(yàn)算，基坑開(kāi)挖深度超過(guò)臨界挖深時(shí)，需對(duì)第④層微承壓水進(jìn)行處理 。基坑開(kāi)挖深度超過(guò)④層微承壓水頂板埋深時(shí)，需要將承壓水水位控制在開(kāi)挖面以下 。 ④層減壓降水幅度較大，降水運(yùn)行過(guò)程中，需嚴(yán)格遵循“按需降水”原則，加強(qiáng)對(duì)坑外地下水水位的監(jiān)測(cè)。 十一、減壓降水分析 根據(jù)勘察單位提供基坑突涌穩(wěn)定性安全驗(yàn)算結(jié)果，必須對(duì)第⑤層承壓含水層采取有效的減壓降水措施，才能防止產(chǎn)生基坑突涌破壞。為了有效降低和控制承壓含水層的水頭， 確保基坑開(kāi)挖施工順利進(jìn)行，必須進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的水文地質(zhì)滲流計(jì)算與分析。 本場(chǎng)區(qū)的地下水，主要有隔水性土層、微承壓水和弱透水性土層。隔水性土層主要賦存于上部 填土層粉質(zhì)粘土粉砂加粉土， ① ③ 層土屬隔水性土層深約 1～ 7m。潛水含水層的滲透系數(shù)在 10－ 6～ 10－ 7 之間。微承壓水含水層主要分布于深部的 ④ 1④ 2和 8 層粉砂加粉土層，微承壓水埋深約在地表下約 7～ 30m，相當(dāng) 于高程 和。 降水方案的設(shè)計(jì) 根據(jù)水文地質(zhì)條件和圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式，本次降水設(shè)計(jì)主要包含兩方面：基底穩(wěn)定性驗(yàn)算和基坑內(nèi)疏干井的設(shè)計(jì)。 （ 1）基底穩(wěn)定性分析 基坑的穩(wěn)定條件：基坑底至承壓含水層頂間的土壓力應(yīng)大于承壓水的頂托力。即： 13 Hγ s ≥ Fsγ w h 式中： H — 基坑底至承壓含水層頂間距離（ m）； γ s — 基坑底至承壓含水層頂間的土的平均重度（ kN/m3）； h — 承壓水頭高度至承壓含水層頂板的距離（ m）； γ w — 水的重度（ KN/m3），取 10kN/m3； Fs — 安全 系數(shù)，一般為 ～ ,取 ； （ 2）計(jì)算情況： 以開(kāi)挖深度最大的換乘節(jié)點(diǎn)附近的資料為計(jì)算依據(jù)，驗(yàn)算基底的抗涌穩(wěn)定性。地質(zhì)報(bào)告有關(guān)參數(shù)如下：地面標(biāo)高＋ ， ④ 層承壓含水層頂標(biāo)高－ ，勘察提供微承壓水頭標(biāo)高在 左右， ⑧ 承壓含水層頂標(biāo)高－ ，勘察提供微承壓水頭標(biāo)高在 左右 .換乘節(jié)點(diǎn)最大開(kāi)挖深度處的標(biāo)高－ 。 Fsγ w h Fsγ w h= Fs 10（ (－ )） = Fs kPa； Hγ s。 H=– （－ ） =，γ s=18kN/m3 則： Hγ s= 18= kPa； Fs = Fs＝ 因此，本基坑可以不考慮承壓水的突涌問(wèn)題。 十二、基坑降水水文地質(zhì)概念 本次承壓水減壓降水設(shè)計(jì)中，減壓降水目的層為（微）承壓含水層?？?慮到降水過(guò)程中，上覆潛水含水層將與下伏承壓含水層組之間將發(fā)生一定的水力聯(lián)系。 十三、基坑降水設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)本工程目前資料，基坑開(kāi)挖施工的流程安排是： ①、② 區(qū) —— ③、 ④區(qū) ——⑤、 ⑥ 區(qū)對(duì)稱開(kāi)挖，待抽水不少于兩周可進(jìn)行下一步土方開(kāi)挖。 根據(jù)前述章節(jié)的抗突涌穩(wěn)定性驗(yàn)算，本工程基坑需要進(jìn)行第④、⑤層減壓處理， 14 考慮各區(qū)之間已采取分隔墻措施，本次降水設(shè)計(jì)中，遵循施工工況，各區(qū)將獨(dú)立進(jìn)行降水。 各區(qū)內(nèi)降水井根據(jù)地層起伏及鉆孔灌注樁的插入深度等略有差異，降水井孔徑800mm，井管及過(guò)濾器外徑 273mm。 1) 基坑 本區(qū)開(kāi)挖時(shí)，④ 2 層與潛水一起疏干處理； 開(kāi)挖至深坑時(shí)④ 2 層降幅約 16m。 根據(jù)本基坑工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)資料、勘察資料、抽水試驗(yàn)報(bào)告等，基坑開(kāi)挖施工時(shí)，在坑內(nèi)設(shè)置減壓降水井，根據(jù)地層起伏及各區(qū)域降深需求，布置 22m 深的疏干降水井 66 口、 18m深 9 口，布置 22m深的真空降水井 65 口、布置 18m 深的真空降水井8 口，水位才能滿足承壓水抗突涌穩(wěn)定性計(jì)算的要求。 十四、 坑外應(yīng)急回灌井兼水位觀測(cè)井分析 本工程地處 獅山路 ， 塔園 路 ，環(huán)境保護(hù)要求高， 需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)坑外水位變化情況，因此坑 外需布置水位觀測(cè)井。 基坑構(gòu)筑物邊線的距離則軌道交通 3 號(hào)線車(chē)站邊線的最近距離約 35m， 考慮本工程場(chǎng)地④、 ⑤ 層微承壓水均需長(zhǎng)時(shí)間、大幅度、大面積的抽水，而周邊需重點(diǎn)保護(hù)的對(duì)象均對(duì)變形較為敏感，因此，鄰近保護(hù)建（構(gòu)）筑物，需適量布置應(yīng)急回灌井。 應(yīng)急回灌主要作用： 在圍護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)漏點(diǎn)而致坑外水大量補(bǔ)給坑內(nèi)，坑內(nèi)水位持續(xù)上升無(wú)法保證基坑開(kāi)挖安全時(shí)，可通過(guò)坑外應(yīng)急備用井抽吸坑外水體，減少補(bǔ)給量；坑外水位持續(xù)大幅度的下降，進(jìn)而引起坑外地面沉降變形過(guò)大時(shí)，開(kāi)啟回灌井施以回灌措施，人為抬升地下水水位，保持坑外水土平衡狀態(tài)， 減緩沉降變形；兼做該區(qū)域的水位觀測(cè)井 ， 以監(jiān)測(cè)坑內(nèi)抽水時(shí)坑外水位變化情況。 十五、坑內(nèi)井布設(shè) 為確保基坑順利開(kāi)挖，需降低基坑開(kāi)挖深度范圍內(nèi)的土體含水量，本工程需要疏干的層位包括①、②、③、④ ④ ⑤ 層。 坑內(nèi)疏干井?dāng)?shù)量按下式確定： n = A / a 井 15 式中： n — 井?dāng)?shù) (口 )； A — 基坑需疏干面積 (m2)； a 井 — 單井有效疏干面積 (m2)； 蘇州地區(qū)以淤泥質(zhì)粘土、粘土為主的潛水含水層中， 本次單井有效疏干面積 a 井取 250m2。 疏干井布置原則： 本基坑工程中，④與⑤層聯(lián)通區(qū)域，三軸不能完全隔斷⑤層，視為含水層整體，基坑開(kāi)挖時(shí)，開(kāi)啟減壓井，作減壓降水處理，水位控制在開(kāi)挖面以下 ?？觾?nèi)土體采用加固時(shí)，該區(qū)域可不計(jì)考慮疏干處理。坑內(nèi)疏干井需對(duì)加固區(qū)進(jìn)行避讓。 為便于采取加真空的措施，疏干井設(shè)置多濾頭，在支撐位置布置適當(dāng)長(zhǎng)度的實(shí)管。 降水井平面布置圖詳見(jiàn)附圖，井結(jié)構(gòu)剖面圖詳見(jiàn)附圖 。 成孔直徑需滿足井壁至孔壁間填料厚度不小于 150mm，施工時(shí)井位根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況可進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 淺層疏干井， 必須給予充分的預(yù)抽水時(shí)間（不少于 20 天），根據(jù)土方開(kāi)挖進(jìn)度，將水位控制在基坑開(kāi)挖面以下 ～ 。 十六、降水設(shè)計(jì)工作量 本工程基坑降水井信息統(tǒng)計(jì)如下表 所示。 表基坑降水工作量統(tǒng)計(jì)表 基坑 井?dāng)?shù)量 井號(hào) 孔徑 管徑 井深 濾管 實(shí)管 填濾 料 （ mm） （ mm） （ m） （ m） （ m） （ m） 1 1疏干井 66 166 800 273 22 17 22 19 2疏干井 9 6775 800 273 18 13 18 15 3真空井 65 76140 800 273 22 16 22 18 4真空井 8 141148 800 273 18 12 18 14 16 十七、 地面沉降預(yù)測(cè) 減壓降水引起的地面沉降預(yù)測(cè) 基坑開(kāi)挖分 ① 區(qū)、②區(qū)、③區(qū)、 ④ 區(qū)、⑤區(qū)、 ⑥ 區(qū)等 6 個(gè)區(qū)，按 ① 區(qū) ②區(qū) ③、④ 區(qū) ⑤區(qū) ⑥ 區(qū) 順序?qū)?yīng)挖土方案開(kāi)挖，其中， ① 區(qū)、②區(qū)、③區(qū)、 ④ 區(qū) 在開(kāi)挖過(guò)程中不滿足承壓水抗突涌穩(wěn)定