上海市区典型基坑降水方案.doc

上海市区典型基坑降水方案 导读：目录1 工程概况. 1 2 设计依据.上海市区典型基坑降水方案目录1 工程概况. 1 2 设计依据. 2 3 降水目的. 3 4 场区工程地质与水文地质条件. 34.1 工程地质条件. 3 4.2 水文地质条件. 5 5 降水工程难点分析与对策. 6 5.1 降水工程难点分析. 6 5.2 降水对策. 6 6 基坑底板稳定性分析. 7 7 水文地质计算. 8 7.1 减压井分析计算. 8 7.2 疏干井分析计算. 16 7.3 总工作量. 18 8 降水运行. 18 8.1 成井基本要求. 18 8.2 疏干井运行. 18 8.3 减压井运行. 18 9 安全运行应急预案. 19 9.1 电源保证. 19 9.2 排水保证. 19 9.3 井管保护. 20 9.4 监测措施. 20 9.5 回灌措施. 20 10 减压降水引起的地面沉降预测分析. 20 10.1 减压降水引起的地面沉降初评. 20 10.2 减压降水引起的地面沉降控制. 21 11 施工工艺及技术要求. 21 11.1 工艺流程. 21 11.2 设备选型. 21 11.3 施工技术要求. 22 11.4 降水技术要求. 23 11.5 成井施工控制表. 24 12 质量保证措施. 25 13 工期及保证措施. 26 14 降水井封井方案. 26 15 地下水自动监控. 27.1 工程概况拟建“xx市静安区大中里综合发展项目”位于xx市静安区40 号、46 号街坊，即 威海路以北、石门一路以东、南京西路以南、青海路以西区域。其北侧有轨道交通2 号 线穿越，其西侧为待建轨道交通13 号线南京西路站（参见图1）。本项目规模较大，共包括5 幢高层，其中T1（32 层）、T2（51 层）为办公塔楼， 高度分别约为170m、250m，结构体系采用框筒结构；T3（24 层）、T5（15 层）、T6 （18 层）为酒店塔楼，高度分别约为100m、70m、73m，结构体系采用框剪结构。 另外还涉及24 层商业裙楼，结构体系采用框架结构。除跨越轨道交通2 号线隧道 段（三期工程）无地下室外，整个场地下设4 层地下车库，总开挖深度约为25m。一期工程主要包括T1（32 层）、T2（51 层）、T3（24 层）塔楼及24 层商业 裙楼。本工程建筑师： 王欧阳（香港）有限公司 本工程结构工程师：茂盛（中国）工程咨询有限公司 本工程工料测量师：威宁谢中国有限公司 本工程基坑围护设计顾问：同济大学建筑设计研究院 本工程国内设计顾问：上海建筑设计研究院有限公司图 1 工程地理环境示意图.项目占地面积约 60000 m2，邻近地铁 13 号线基坑深度 2426 米。 基坑开挖面积较大，基坑总面积近 60000m2，开挖深度分为：10.85m、10.95m、 19.30m、19.40m、20.30m、20.80m、21.80m、23.50m、24.00m 及 26.00m。分十三幅 地块施工，地块间围护结构采用厚 1000mm 的地下连续墙分割，连续墙深度分别为 42.00m、45.00m、48.00m、53.00m 及 55.00m（靠近地铁 2 号线一侧）（参见图 2 所示）。 大中里综合发展项目因周边环境复杂，基坑分区开挖，本阶段施工内容主要包括 1-a 区、1-b 区、1-c 区、1-d 区、2-a 区、2-b 区及 3 区一期深坑施工，近地铁 2 号线 的 4 区、1-e1 区、1-e2 区为二期浅坑施工。三期属地铁上施工区域。本次降水设计包 括一、二期区域。图 2 大中里综合发展项目基坑分区开挖图2 设计依据1、基坑围护设计资料； 2、岩土工程勘察报告（2009.3.6）； 3、供水水文地质勘察规范（GB50027-2001）； 4、供水管井设计施工及验收规范（CJJ10-86）； 5、建筑与市政降水工程技术规范（JGJ/T111-98）；.6岩土工程勘察规范（DGJ08-37-2002）。3 降水目的根据本工程的基坑开挖及基础底板结构施工的要求，本次降水的目的： 加固基坑内和坑底下的土体，提高坑内土体抗力，从而减少坑底隆起和围护 结构的变形量，防止坑外地表过量沉降。 减少坑内土体含水量，防止土体在开挖过程中发生纵向滑坡，方便挖掘机和 工人在坑内施工作业。 降低下部承压含水层的水头高度，防止基坑底板管涌、突涌等不良现象的发 生，确保基坑底板的稳定性。 保护地铁等周边环境，使降压降水引起的地层沉降降至最小。4 场区工程地质与水文地质条件 4.1 工程地质条件经勘探揭露，拟建场地位于正常地层与古河道地层沉积区交界处，土层分布有一 定变化，第层暗绿草黄色硬土层主要分布于场地东侧（详见平面图）。拟建场地自 地表以下 150.30m 深度范围内为属第四系河口、滨海、浅海、沼泽、溺谷、湖泽相沉 积层，主要由饱和粘性土、粉性土以及砂土组成，一般具有成层分布特点。按其沉积 环境、成因类型及其物理力学性质的差异可划分为 12 个主要层次。其中第、 层可划分为 2 个亚层，第层可划分为 4 个亚层，而第1 层又可划分为 2 个次亚 层，第层在西北侧局部有第透层粉性土分布。.图 3 大中里综合发展项目地层平面分界线图拟建场地地基土分布主要有以下特点： （1）浅部第1 层填土，成份复杂，局部表层 1025cm 为混凝土地坪，上部以 混凝土土块、碎石、砖块等建筑垃圾为主，下部以粘性土为主，夹少量碎石等杂物， 该层由于受人类活动、工程建设的影响，厚度有一定变化。第2 层浜填土分布于暗 浜区域，该层含较多黑色有机质及腐植物，本次在静探 C17、C36、C46 处揭露。 （2）第层褐黄灰黄色粉质粘土，在拟建场地其层面埋深和厚度有一定的变化， 且在本场地内局部缺失。 （3）第、层灰色淤泥质土，土质较软，具有高压缩性、高灵敏度、低强度的 特性。基坑围护时需考虑该两层土易流变和触变的特性，另外第层局部夹有较多薄 层粉性土，第透层为粉性土，基坑降水时应注意防止第层、第层发生流砂、坍 塌现象。 （4）第层根据土性划分为 4 个亚层：第1 层灰色粉质粘土、第2 层灰色砂 质粉土夹粉质粘土、第3 层灰色粉质粘土及第4 层灰绿色粉质粘土。其中第1 层 又可划分为第1-1 层灰色粘土和第1-2 层灰色粉质粘土，其中第1-1 层在场地西 侧局部有缺失现象；第2 层主要在场地西侧靠石门一路处分布，其层顶埋深一般为 23.027.0m，厚度约为 2.27.0m，土质不均；第3 层在第层分布区缺失，该层夹 薄层粉性土，土质不均；第4 层灰绿色粉质粘土，该层属次生硬土层，呈可塑硬 塑状，土性较上部3 层要好，但该层分布不稳定，局部缺失，层位埋深、厚度变化.较大。 （5） 受古河道切割影响，第层暗绿草黄色粉质粘土（俗称硬土层）主要在拟建场地东侧分布，层顶埋深一般为 22.828.8m，厚度约为 2.03.9m。 （6）第层根据土性分为第1 层草黄色砂质粉土和第2 层草黄灰色粉砂 2个亚层。受古河道切割影响第1 层局部缺失，层面埋深约 25.837.1m，厚度约为 0.9 8.7m；第2 层层面埋深约 32.340.2m，厚度约为 10.120.5m，另外，该层层底埋 深有一定变化，在场地北侧一般层底埋深相对较浅些。（7）第层根据土性分为第1 层灰色粉质粘土和第2 层灰色粉质粘土夹粉砂 2 个亚层。其中第1 层层面埋深约 48.658.7m，厚度约为 0.913.0m；第2 层具 有随深度增加土性渐好的特点，该层局部粉质粘土与粉砂呈互层状结构，其层面埋深 约 56.062.8m，厚度约为 9.719.1m。（8）第层总厚度大，根据土性分为第1 层灰色粉砂和第2 层灰色细砂 2 个 亚层，该两层分布较为稳定。其中第1 层层面埋深约 68.878.7m，厚度约为 5.7 13.3m；第2 层层面埋深约 79.184.3m，厚度约为 28.034.0m。（9）第层兰灰灰色粉质粘土，呈可塑硬塑状，在拟建场地分布较稳定，层 面埋深约 110.0116.0m，厚度约为 17.523.6m。（10）、第层灰色粉砂，在拟建场地分布较稳定，层面埋深约 133.0136.0m， 厚度约为 6.69.8m。（11）第层兰灰灰色粉质粘土，呈可塑硬塑状，在拟建场地分布较稳定， 其层面埋深约为 141.0143.4m，该层下部夹较多粉性土。4.2 水文地质条件1 地下水类型及埋深 上海第四纪松散沉积物厚度约 200300m，地下水类型主要为松散岩类孔隙水。 孔隙水按水理特征可划分为潜水含水层、承压含水层，其中承压水又分为微承压水和 承压水，对本工程均有影响。 潜水一般分布于浅部土层中，补给来源主要有大气降水入渗及地表水侧向补给， 其排泄方式以蒸发消耗为主。浅部土层中的潜水位埋深，一般离地表面 0.31.5m，年 平均地下水水位离地表面 0.50.7m。潜水水位的高低主要取决于降雨量的大小和雨期 持续时间。拟建场地浅部地下水属潜水类型。勘察期间测得的地下水静止水位埋深一.般在 0.50m1.78m 之间，其相应标高一般在 2.17m0.69m 之间。 微承压含水层（2 层）承压水水头一般低于潜水位。微承压水主要分布于第2层（局部分布），据上海地区工程经验其水位埋深一般在 311m。由勘察钻孔降水头 注水试验成果，第2 层微承压含水层水位埋深为 3.13m，相应标高为-0.27m。承压含水层（层）属上海地区第一承压含水层，根据上海地区的区域资料，承 压水头埋深一般在 311m，低于潜水水位，并呈周期性变化。根据初勘报告其承压水 水位埋深为 5.86.6m，相应标高为-3.04-4.09m。经试验，1 层水平向渗透系数为 Kv=7.61E-04，垂直向渗透系数为 KH=1.27E-03。5 降水工程难点分析与对策根据本工程围护结构特征和拟建场地的地质、水文地质特征，本基坑工程的安全 极大程度上依赖于基坑降水的成功与否，这使得降水设计的可靠性更加重要。5.1 降水工程难点分析 本基坑开挖面积大，分区和深坑较多，最深达26m。 地质条件复杂，场区第一承压含水层(层)埋深不一，水量大，初始水位较 浅。 地下连续墙深度为40.0055.00m，无法将承压含水层隔断。 场区北侧有正在运行的地铁2号线区间隧道，离一期基坑外墙近90m，基坑施 工对地铁M2运营和M13施工有一定影响，变形控制要求特别高。5.2 降水对策针对本工程特点，充分发挥我公司的降水设计及地下水控制经验，采用以下措施 解决降水工程中的难点： 对于坑内浅层潜水及第一承压含水层，采用管井降水措施，对坑内浅层土体进 行疏干降水； 由于地下连续墙部分进入层承压含水层 5.00m 以上，且周围环境保护要求高， 因此，采用坑内管井降水措施，以期达到以下目的：对坑内开挖深度以下的承压水， 结合开挖工况，分区、分层进行“按需减压”降水，保证基坑安全及施工顺利进行； 在基坑内、外布置水位观测井，根据地下水位监测结果指导降水运行；. 开挖过程中，确保减压降水井的不间断工作。根据减压井抽水量及减压观测井 的承压水位，确定开启的减压井数量、抽水速率，合理控制承压水水位，将减压降水 对环境的影响控制到最低程度； 为确保降水井的不间断工作，施工现场配备双电源保证措施，配置备用发电机 组。 回灌井措施，对于地铁 2 号线一侧，如因变形较大，可以在适当位置布置回灌 井。6 基坑底板稳定性分析本工程基坑开挖深度较大，根据围护结构设计，需考虑下部层承压水的顶托力 对基坑底板稳定性的影响，进行稳定性验算，防止高水头承压水从最不利点产生突涌， 对基坑造成危害。开挖过程中，基坑底面的安全稳定性，可按下式进行验算。 hs s F whw式中：F基坑底面突涌安全系数（取 1.10）； hs基坑底面至承压含水层顶板之间的距离（m），计算时，承压含水层顶板埋 深取最小值（m）； hw承压含水层顶板以上的承压水头高度（m）； s基坑底面至承压含水层顶板之间土的层厚加权平均重度，取 18.0kN/m3； w地下水的重度（取 10.0kN/m3）。基坑序号 123 45 6 7开挖区域a T1 塔楼区b T3 塔楼区c d T6 塔楼区 e1 e2a基坑信息表基坑开挖 深度(m) 19.30 21.80 19.30 20.80 19.40 19.30 20.30 10.95 10.85 19.30水位安全埋深 (m)7.40 11.80 12.49 14.95 12.40 8.23 9.86 0.00 0.00 7.15含水层顶埋深 (m)38.00 38.00 30.00 30.00 30.40 36.70 36.70 37.80 37.80 38.40面积 (m2)946744151956 44121034 1214 10806.T2 塔楼区23.508b19.309区南部19.30区北部19.301010.95T5 塔楼区11.9511南端头井26.0012车站南段26.0013车站中段24.0014车站北段26.0014.02 7.53 12.36 8.67 0.00 0.00 23.07 18.68 15.41 18.6838.40 37.80 30.20 36.00 38.30 38.30 30.60 37.50 37.50 37.60.2516 10761 28503735 3816 19007 水文地质计算7.1 减压井分析计算7.1.1 渗流计算基本理论为了有效降低和控制承压含水层水头, 确保基坑开挖施工顺利进行，必须进行专门的水文地质渗流计算与分析，为减压降水设计提供理论依据。（1）地下水非稳定渗流的控制方程多孔介质流体不可压缩时非恒定达西渗流场求解的微分控制方程为： x(kxxH x)+ y(k yyH y)+ z(k zzH z)+W=E TH t(1)其中：E= S S y承压含水层 潜水含水层 ；T