基坑突涌 PPT课件

基坑突涌 一 定义 三 计算理论 四 处理方法 二 危害 一 定义 基坑突涌 当基坑下有承压水存在时 开挖基坑减小了含水层上覆不透水层的厚度 在厚度减小到一定程度时 承压水的的水头压力能顶裂或冲毁基坑底板 造成基坑突涌现象 基坑突涌将会破坏地基强度 并给施工带来很大困难 基坑突涌是实际工程中经常遇到的问题 二 危害 近年来 随着我国城市高层建筑 低下铁道 人防工程等基础设施的迅速发展 深基坑工程日益增多 深基坑施工过程中 工程对空间 时间和周边环境的要求越来越高 深基坑工程开挖施工的地质条件和环境也日益复杂 其工程事故也日益增多 由此带来的损失也越来越大 而在深基坑工程中 一项事关全局的工作就是地下水的防治 特别是在沿海地区 地下水是深基坑工程的天敌 是导致基坑工程事故的最直接原因之一 地下水对基坑造成的事故中 由于底部承压水而产生的事故占很大一部分 承压水处理难度大 并且处理不当造成的后果严重 是基坑设计的重点 难点之一 同时 随着基坑开挖深度越来越大 基底下部不透水层厚度越来越薄 承压水更有可能顶破坑底而发生突涌 隆起 造成基坑围护结构失稳等 最终酿成工程中的危险事故 压力平衡理论土体剪切破坏理论土体挠曲破坏理论综合考虑土体强度和刚度理论统计预测法 三 计算理论 压力平衡理论 在现行的 建筑基坑工程技术规范 与一般的教科书中 采用的是压力平衡验算方法 均没有考虑基坑底粘性土的抗剪强度 而只考虑土层的自重力引起的抗力 这种传统计算方法存在一定问题 忽略了坑底隔水土层强度的抗突涌作用 更没有考虑到基坑平面尺寸对突涌的影响 因而所得结果与现场情况相差较大明显偏于保守 压力平衡理论 土体剪切破坏理论 将隔水层土体视作具有抗剪强度的构件 在下部承压水水压力作用下 土体处于弹性或塑性状态 当基坑开挖超过一定限度后 截面剪应力大于土体抗剪强度 隔水层就会发生剪切破坏 承压水沿着剪切面冲破基坑底部隔水层 出现突涌现象 土体挠曲破坏理论 采用土体的抗剪能力来判断基坑突涌会带来一个问题 底板边缘处的土体还未达到抗剪强度之前 基坑底板也可能因为受拉破坏 建议以基坑底板的受拉破坏来确定隔水层的临界厚度 但是考虑到基坑底板隔水层有可能在上部受拉产生轻微裂缝后产生突涌 如果仅仅以基坑底板受拉作为判断突涌标准过于保守 故采用基坑底板在下部承压水压力作用下产生的挠度作为基坑突涌判断标准 综合考虑土体强度和刚度理论 由于目前对基坑突涌破坏机理不清楚 无法判断基坑突涌是源于土体剪切破坏还是土体挠曲破坏 故将坑底隔水层土体简化为均质 连续的梁或板 根据材料力学或弹性力学理论 从强度破坏和刚度破坏的角度分别推导出基坑发生突涌破坏时临界厚度公式 然后将这两种计算结果加以比较 从工程偏安全角度考虑 取两者中的较大值作为突涌破坏临界厚度 结论 1 矩形基坑 中心点挠度最大 最容易挠曲破坏产生突涌 2 基坑形状对基坑突涌也有影响 方形基坑最不利 3 矩形基坑的突涌不仅与压力平衡有关 而且与基坑的平面尺寸 土体的抗剪强度有关 统计预测法 统计预测法主要以神经网络模型预测为代表 它是根据承压水基坑影响突涌参数的统计资料 建立一个考虑突涌参数的神经网络模型 再根据现有基坑参数 判断基坑是否突涌 四 处理方法 三种技术手段 隔水 降压 封底 承压含水层水埋藏深度较浅的工程 设置较深的地下连续墙等隔水帷幕 穿越承压含水层 进入不透水层一定的深度 隔断基坑内外承压水的水力联系 造价高 施工质量难以保证 隔水 基坑底部承压含水层以上覆土不足以抵抗承压水头 而又不适合隔断承压水的工程 可采用降压降水的方法 方案应通过计算并结合周边环境条件等因素综合确定 降压井运行应使基底以下承压含水层的水头压力低于含水层上部保留的覆盖层土压力 过量抽取基坑下部承压水 极易造成基坑周边建筑沉降开裂 降压 一般用于开挖至基底标高时 上覆土重略小于承压水的浮托力 不能满足抗承压水稳定性的局部电梯井等落深区 以及有明显空间效应的小型或窄长形基坑等情况 可采用水泥土搅拌桩或高压旋喷桩等加固体 利用加固后土体重度 抗剪强度的提高 以及基坑内部密集工程桩的加筋作用 来达到抵抗承压水头的目的 需考虑加固深度的选择 封底 1 明排水法2 注浆法3 井点降水法4 冻结法5 地下连续墙法 五种处理方法 在基坑中 常在其开挖过程中 沿坑底周围或者中央挖一定坡度的排水沟 并隔一定的距离设置一个集水坑 地下水通过沟流入坑中 然后用水泵抽走 这种方法适用于面积较小 降水深度不大的基坑开挖工程 对软土或者土中有细砂 粉砂或淤泥层时 不宜采用这种方法 在坡中主要有坡面排水和坡体排水 坡面排水主要是通过设置坡顶截水沟 平台截水沟 边沟 排水沟及跌水与急流槽来实现 坡体排水设施主要有渗沟 盲沟及斜孔等 1 明排水法 注浆法是将胶结材料配制成浆液并注入松散含砂或含水地层 含裂隙的岩层 溶洞 破碎带使其固化的施工方法 浆液凝结硬化后 起到胶结 堵塞作用 使地层稳固并隔断水源 减小岩土的渗透性 增加工程的强度及稳定性 达到岩土加固和堵水的目的 注浆技术既可应用于减少井筒涌水 加快凿井速度 并对井筒全深范围内所有含水层除表土层外进行预注浆的打干井施工 也可以对裂隙含水岩层 松散沙土层进行堵水 加固 注浆法作为一种对所有地下工程有效的施工技术 它治水的主要原理在于浆液在土体中的填充 扩散 凝固成有一定强度的基本不透水的注浆帷幕 2 注浆法 井点降水法就是在巨大基坑开挖之前 在基坑周围埋设一定数量的滤水井 利用抽水设备抽水 使地下水降落至基坑以下 并在基坑开挖过程中不断抽水 使要开挖的土保持干燥 井点降水法采用的井点类型有轻型井点 电渗井点 喷射井点 管井井点等 3 井点降水法 冻结法是在岩土工程开挖之前 用人工制冷的方法将开挖工程周围的岩土层冻结成封闭的冻结圈 壁 以临时加固地层 抵抗地压 隔绝地下水与地下工程的联系 然后在冻结壁的保护下进行正常施工的一种特殊施工法 它不仅是一种特殊的施工方法 而且能够有效的起到了隔水的作用 冻结法在施工中有效的阻隔了土体中的水向开挖土体中迁移 保证了施工的安全 冻结法广泛的应用于矿井建设 地基基础 水利工程 地下铁道以及河底隧道等工程中 于地下土体中含有不稳定的地层或者含水极丰富的的裂隙层的施工 冻结法更加有效安全 4 冻结法 地下连续墙就是用专用设备沿着深基础或地下构筑周边采用泥浆护壁开挖出一条具有一定宽度与深度的沟槽 在槽内设置钢筋笼 采