承压水突涌计算

杭州市某地铁车站基坑承压水处理技术

吴红梅

( 浙江水利水电专科学校, 浙江杭州310018)

摘要: 介绍了杭州市地铁1 号线秋涛路车站基坑降水施工技术措施. 该工程中主要采取了以封闭式管井井点降水为主 的降水方案, 并对其他部位的地表滞水、施工降水的残余水采取了以疏、堵相结合的施工降排水措施, 较好地解决了地

下水对地铁车站施工的影响, 保证了工程在干燥环境下施工. 关键词: 地铁工程; 车站降排水; 技术措施

中图分类号:U457 + .2 文献标识码:B 文章编号:1008 - 536X( 2008) 02-0071-003

Artesi an Water Treat ment i n Foundati on Pit i n Hangzhou Subway St ati on

WU Hong- mei

( Zhejiang Water Conservancy and Hydropower College , Hangzhou 310018 , China)

Abstract :The technical measures of dewatering measures of the pit at Qiutao Station of Subway Route 1 in Hangzhou are introduced ,

whichinclude the combining approach of drainage and ponding to prevent surface water ,whichis so-called closed conduit spotting precipitation, to ensure the subway station constructionin dry environment . Key words :subway project ; drainage ; technical measures

0 引 言

杭州市地铁1 号线试验段秋涛路车站为地下双层 岛式车站, 车站总长259 .6 m, 车站宽度18 .9 m, 车站 主体采用双层双跨箱形框架结构, 顶板覆土埋深约5 .0 m, 结构底板埋深约18 m, 主体及风道围护结构采用 Φ1 000 @750 钻孔咬合灌注桩, 桩长分别为33 m、28 m, 其中端头井围护桩长35 m. 由于该地铁车站基坑开挖

较深, 所以在工程设计与施工中, 就应当充分考虑地下 水对岩土体及地下结构的影响, 进行基坑稳定性验算, 并做好基坑的降排水工作, 以确保工程在干燥环境下 施工.

1 工程地质及水文地质概况

1 .1 工程地质条件

根据地质勘察资料显示, 本工程场地范围内主要

地层为填土、砂质粉土, 土层总体特征是: 高含水量、大收稿日

期:2008-03-10

作者简介: 吴红梅( 1975 - ) , 女, 江西高安人, 讲师. 从事地质工程、 水利工程的教学研究.

孔隙比、高压缩性、低强度, 粉质砂土层透水性好, 易产 生流砂、涌水.

秋涛路站埋深18 m, 开挖深度范围内除杂填土 外, 其余开挖土层均为粉土, 其特征为饱和振动易液 化, 极易坍塌变形, 稳定性差, 易产生流砂现象. 由于场 地条件限制, 无放坡开挖可能, 故开挖基坑时, 必须采 取围护措施并进行基坑降排水. 基坑底部位于砂质粉 土上, 下卧高压缩性的淤泥质粉质粘土, 工程性能差, 极易产生坑底回弹隆起现象. 1 .2 水文地质条件

车站场区地层中主要赋存浅层潜水和承压水含水 层. 浅层地下水属潜水类型, 主要赋存于上部填土层及 粉土、砂土层中, 补给来源主要为大气降水和地表水,

并随季节而变化, 其静止水为埋深一般在0 .85 ～3 .45 m, 经工程地质分析试验表明, 地下水对混凝土无腐蚀 性. 第二层为承压水, 水头埋深约地表以下5 m, 相当 于绝对标高3 .62 m, 主要分布于细砂和圆砾夹卵石 中, 承压含水层顶绝对标高为- 28 .85 ～- 23 .42 m, 隔 水层为其上得粘性土层, 层顶绝对标高为- 16 .36 ～ - 14 .13 m.

第20 卷第2 期浙江水利水电专科学校学报Vol .20 No .2

2008 年6 月J.Zhejiang Wat .Cons & Hydr .College Jun.2008

2 基坑稳定验算

要保证基坑的稳定, 则基坑底板至承压含水层顶间的土压力应大于承压水的顶托力[ 1] , 即 H·γs ≥ Fs ·γw ·h

式中: H— 基坑底板至承压含水层顶板间距离,m;

γs — 基坑底至承压含水层顶板间的土的加权平均重度, 取19 kN/

m3 ;

h — 承压水水头高度承压含水层顶板的距离,m;

γw — 水的重度, 取10 kN/ m3 ;

Fs — 安全系数, 取1 .1 . 根据场地承压水的埋深以及基坑开挖的深度, 计算不降水情况下承压水的安全系数, 具体计算结果见表1 , 从表中可以发现, 如果不降低承压水的水头高度, 那么基坑开挖到底时, 承压水的安全系数介于0 .74～0 .90 之间, 小于1 .10 . 承压水会冲破基坑底板, 发

生突涌现象. 因此需要在基坑开挖时降低承压水头, 表2中给出了承压水头大约降低10 m 后开挖到底时承压水的安全系数, 分别介于1 .11 ～1 .24 之间, 因此降低承压水的降水深度至少为10 .0 m.

表1 未降水时承压水安全系数计算成果表

轴地面标高/ m 承压水位标高/ m 承压含水层顶板标高/ m 基坑标高/ m 承压水压力/ kPa 抗压力/ kPa 安全系数

西端头井1 1 6 .37 3 .62 - 23 .93 - 11 .90 275 .50 228 .57 0 .83 西端头井2 2 6 .53 3 .62 - 25 .67 - 11 .90 292 .90 261 .57 0 .89 标准段8 6 .90 3 .62 - 25 .90 - 10 .16 6 295 .20 299 .06 1 .01 标准段15 8 .30 3 .62 - 27 .93 - 10 .16 315 .50 337 .63 1 .07 标准段21 7 .61 3 .62 - 25 .89 - 10 .16 295 .10 298 .87 1 .01 标准段25 7 .04 3 .62 - 23 .76 - 10 .16 273 .80 258 .40 0 .94 标准段31 7 .21 3 .62 - 25 .49 - 10 .16 291 .10 291 .27 1 .00 东端头井1 33 6 .43 3 .62 - 26 .27 - 11 .13 298 .90 287 .68 0 .96 东端头井2 34 7 .04 3 .62 - 25 .96 - 11 .13 295 .80 281 .79 0 .95

表2 基坑降水深度计算成果表

轴 地面标高 / m

降水后承压水位 标高/ m 承压含水层顶板 标高/ m 基坑 标高/ m 承压水 压力/ kPa 抗压力 / kPa 安全系数 降水 深度/ m

西端头井1 1 6 .37 - 3 .50 - 23 .93 - 11 .90 204 .30 228 .57 1 .12 7 .12 西端头井2 2 6 .53 - 2 .50 - 25 .67 - 11 .90 231 .70 261 .57 1 .13 6 .12 标准段8 6 .90 1 .00 - 25 .90 - 10 .16 269 .00 299 .06 1 .11 2 .62 标准段15 8 .30 2 .50 - 27 .93 - 10 .16 304 .30 337 .63 1 .11 4 .12 标准段21 7 .61 1 .00 - 25 .89 - 10 .16 268 .90 298 .87 1 .11 2 .62 标准段25 7 .04 - 0 .50 - 23 .76 - 10 .16 232 .60 258 .40 1 .11 4 .12 标准段31 7 .21 0 .00 - 25 .49 - 10 .16 254 .90 291 .27 1 .14 3 .62 东端头井1 33 6 .43 0 .00 - 26 .27 - 11 .13 262 .70 287 .68 1 .10 3 .62 东端头井2 34 7 .04 - 0 .50 - 25 .96 - 11 .13 254 .60 281 .79 1 .11 4 .12

3 基坑降水措施

根据上述计算分析, 为保证基坑开挖及基础底板结构施工的要求, 防止基坑底部隆起和突涌的发生, 确保施工时基坑底板的稳定, 采用降压井进行承压含水层的降水. 考虑到周边环境相对较好, 因此将降压井布置在基坑外面.降压井采用深井进行降水, 每个井深的降水面积控制在150 ～200 m2 . 地铁秋涛路站深基坑外共布置了11 口深井以降低基坑下的承压水水头, 每一侧井位间距50 m, 其中东区布置6 口, 西区布置5 口, 能够满足基坑开挖时降低承压水头的要求, 保证基坑稳定.深井降水时应该随时监控降水的深度以及深井降 水的影响范围, 以评估降水效果和降水对周围环境的影响[ 2] . 3 .1 管井布置

根据地质资料及类似的地层经验, 管井设计深度 位于地表以下35 m, 井孔直径Φ800 mm, 井管选择300 mm 的钢管, 下部设4 m 的滤管. 设计承压水位降至安 全水位以下1 m. 降水井间距50 m. 基坑开挖过程中, 应随时监测水位情况, 如有异常情况, 应立即抽水降低 承压水水位; 同时对周边建筑物进行高频率监测, 保证 周边建筑物地下承压水头, 保证建筑物安全. 3 .2 井( 孔) 施工工艺与技术要求 3 .2 .1 井( 孔) 施工工艺

成孔施工机械设备选用旋挖钻机及其配套设备, 采用泥浆护壁的成孔工艺, 其工艺流程见图1 .

图1 井( 孔) 施工工艺

( 1) 钻进成孔开孔孔径Φ800 mm, 一径到底. 钻 杆应轻压慢转, 以保证成孔的垂直度, 施工中采用自然 造浆, 泥浆密度控制在1 .10 ～1 .15 . ( 2) 清孔换浆钻孔钻至设计标高后, 在提钻前 将钻杆提至离孔底0 .50 mm, 冲洗孔内杂物. ( 3) 下井管管 子进场后, 应检查过滤器的缝隙 是否符合设计要求, 下管前必须测量孔深. ( 4) 填砾料应 按井的构造设计要求填入砾料, 并随填随测填砾料的高度, 砾料应大于滤网的孔径. ( 5) 洗井在 提出钻杆前, 应利用井管内的钻杆 接上空压机, 先进行空压机抽水, 待井能出水后提出钻 杆用活塞洗井. 3 .2 .2 运行技术措施

( 1) 降水运行阶段应经常检查泵的工作状态, 一 旦发现不正常应及时调泵并修复.

( 2) 降水的设备在施工前应及时做好调试工作, 确保降水设备在降水运行阶段运转正常.

( 3) 工地现场应备足抽水泵, 数量多于井数的3 ～ 5 台. 适用的潜水泵要做好日常保养工作. ( 4) 降水运行阶段应保证电源供给, 如遇电网停 电, 及时通知降水施工人员, 以便采取措施, 保证降水 效果.

( 5) 电缆与管道系统在设置时应注意避免在抽水 过程中不被挖土机、吊车等碾压、碰撞破坏, 因此在现 场应各设备应进行标识. 3 .3 基坑失稳处理措施 3 .3 .1 组织措施

成立深基坑开挖防险领导小组, 负责现场抢险领 导和指挥工作.

3 .3 .2 基坑突涌防治措施 ( 1) 用隔水挡墙隔断含水层; ( 2) 用深井点降低承压水头; ( 3) 坑底地基加固.

4 结 语

杭州市地铁建设中地下水对基坑开挖的影响非常 明显, 工程施工中应主动采取地下水降水措施. 此外, 在基坑开挖期间还应及时监测基坑土体的动态变化, 以确保基坑的安全, 实行信息施工. 参考文献:

[ 1] 夏明耀, 曾进伦. 地下工程设计施工手册[ M] . 北京: 中国建筑工业 出版社,1999 .

[ 2] 铁道部第二工程局. 铁路工程施工技术手册: 隧道[ M] . 北京: 中国 铁道出版社,1995 .

第2 期吴红梅: 杭州市某地铁车站基坑承压水处理技术73__

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