地铁燕塘站深基坑井点降水.docVIP

地铁燕塘站深基坑井点降水设计王廷摘要：人工降低地下水位作为明挖基坑开挖的一种主要辅助措施，在市政地铁，高层建筑基础等明挖基坑施工中被广泛地应用，本文以地铁燕塘站井点降水为例，简单介绍了井点降水在施工中的作用及计算方法。关键词：井点降水 深基坑 燕塘站一、工程概况广州市轨道交通三号线燕塘站位于广州市天河区广汕路燕塘段北侧,基坑面积 86.232(28.8)m，深32m,。根据地质勘察报告揭示，基坑底部地层为花岗岩全风化层及强风化层,在土层分类上属于花岗岩的风化土。具有遇水软化崩解的特性，在基坑开挖过程，在上覆压力减少，地下水涌出情况，易发生开挖面软化，强度降低，基坑失稳。因此对地下水的控制是工程成败的关键，位保证施工安全及工程的顺利实施，通过比较研究，采用井点降水的方法保证本站基坑开挖的顺利进行。井点降水方法一般用于地下水位比较高的施工环境中，是土方工程、地基与基础工程施工中的一项重要技术措施。二、场地水文工程地质条件广州市轨道交通三号线北延段燕塘站，地貌形态为剥蚀残丘，中夹山间冲洪积洼地，地面高程27.1033.85m，高差6.75m，地形西部高，东部低平。场地内第四系软土层（淤泥质土）呈透镜体状，厚度不大，强度低；残积土与全强风化岩遇水崩解；基岩为燕山期花岗岩，埋藏深度大（中风化或微风化岩），层位分布较稳定，微风化基岩的完整性较好，受构造影响，存在风化深槽，深度达40多米，中微风化岩面约为43米。场地的主地下水含水层为第四系冲洪积、沉积的细砂层和中粗砂层，及下部花岗岩强、中风化岩带，地下水类型按其赋存方式分为第四系松散层孔隙潜水和基岩风化裂隙承压水。全风化岩和残坡积土以土性为主，透水性差，在一定程度上起到相对隔水作用。三、降水原理及作用土层中的液态水通常以结合水和自由水两种形态存在，结合水是指受电分子吸引力吸附于土粒表面的土中水，这种电分子吸引力高达几千到几万个大气压，使水分子和土粒表面牢固的粘结在一起，通常只能在加热烘烤是将结合水除去。而自由水是土粒表面电场影响范围以外的重力水和毛细水，人工井点降水一般是降低土体中自由水形成的水面高程。3.1水在土中渗流的基本规律 土体本身如果存在并保持水头差，水就会不断地产生流动，形成稳定流。其渗流速度： V=KI (适用于砂及其他较细颗粒的土中) 水在土中渗流的速度v取决于两方面的因素：土的透水性(反映为渗透系数K的大小)；水力条件(反映为水力梯度I的大小)，这就是水在土中渗流的基本规律，也就是著名的达西定律。井点降水就是借助水的渗流来完成降水任务的。井点降水能疏干基土中的水分、促使土体固结，提高地基强度，同时可以减少土坡土体侧向位移与沉降，稳定边坡，消除流砂，减少基底土的隆起，使位于天然地下水以下的地基与基础工程施工能避免地下水的影响，提供比较干的施工条件，还可以减少土方量、缩短工期、提高工程质量和保证施工安全。3.2增加基底的稳定性基坑开挖施工后，坑内地下水位必然会低于周边此时周围土层地下水会向坑内渗流，产生渗流力，如图所示图3-1 基坑渗流力F=A*I*CW式中 F 渗流力; A 图中阴影部分面积; I 平均渗透水流的水力坡度; CW 水的重度”由上式可知，通过井点降水将周围土层地下水位降低至基坑底以下，不仅保持了坑底十燥，便于施工，而目消除了渗流力的影响，增加了基底的稳定性。3.3提高基底土层的抗剪强度根据太沙基固结理论，原地层在自重应力的作用下已固结，在总应力R不变的条件下，有效应力Rc占孔隙水压力u的关系如下 Rc= R-u 应力分布如图2-2所示，a与b之间为土体有效应力。图3-2 降水加固原理孔隙水压力的降低值等于土体有效应力的增加值，有效应力的增加促使土体压密，从而强度提高。井点降水通过降低地下水位，减小孔隙水压力，原地下水位线以下部分土体的有效应力随着孔隙水压力的减小而增加，其增大值最大值为H*CW，土体抗剪强度也随之而增加。四、降水井点人工降低地下水位常用井点排水的方法，即在基坑周围埋设深于基坑底面的井点或管井，并抽水，使管井周围地下水位下降形成一个降落漏斗，并降低到基坑底面以下0.51m，从而保证基坑在干燥无水的状态下开挖，不仅可以防止流砂等问题，而且便于施工。 4.1降水形式的选择降水井点形式的选择根据土体的渗透系数、要求降低水位的深度、设备条件以及工程特点等条件确定。由于该基坑所在位置地下水位高，降低水位深度大，且底部地层为渗透系数较大的花岗岩全风化层及强风化层，考虑到本标段工程、水文地质情况及结构特点，拟采用管井井点降水方案。管井开孔为700，井管采用专用全滤管井管，管径外径350，内径不少于120。井管构造见图4-1。图4-1井管构造图4.2渗透系数及影响半径的计算依据国家标准地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范（GB503071999）及水文地质手册相关内容，根据含水层的赋存条件和地下水动力特点选定，其渗透系数计算公式如下： ；式中各参数含义如下：Q抽水孔流量（m3/d），rw钻孔出水段半径（m），r1抽水孔至观测孔距离（m），Sw抽水孔水位降深（m），S1观测孔水位降深（m），M承压水含水层厚度（m）， R影响半径（m）。根据抽水试验资料，计算含水层渗透系数为0.245m/d，影响半径为63.96m（均为平均值）。4.3井距布置根据上式计算结果，前期预先挖水位探孔，在地下水位比较高的地段，沿通道主体或出、入口结构纵向梅花形布置三排降水井，降水井纵向间距为12m，横向间距13m。井深按下式计算：HH1+h+i(L/2)+1式中:H井点管埋置深度（m） H1坑底最大埋深（取17.5m） h降水后地下水位至砂层底的安全距离（取1.5m） i降水曲线坡度（取0.1） L相邻两井点间的距离 1滤水管长度（1.0m）经计算，井管埋设深度宜为21.0m。五、结语目前，燕塘站明挖基坑己施工完成，根据施工过程中的现场