软弱富水地层PPT课件

软弱富水地层地铁车站施工 一前言由于本人参与地铁施工时间较短 仅参与南京地铁莫愁湖车站的施工 水平有限 下面就结合莫愁湖车站施工过程中的一些得失与各位共同探讨学习 不足之处请批评指正 1前期的不良地质分析 2基坑降水 3地基加固及抗拔桩 4基坑开挖 支撑及渗漏水处理 5监控量测 6车站事故案例 一不良地质对工程的影响软土地层共同点地下水位高 含水量高 强度低 土体空隙水处于饱和状态 多为流塑淤泥质粉质粘土 粉土和粉细砂层 地层敏感 降水沉降大 施工引起的变形大 宁波轨道交通1号线海晏北路站初始水位为2 3m 标准段基底主要位于 1层灰色粉砂层中 西端头基底也位于 1灰色粉砂层和 2粉质粘土夹粉砂层中 换乘站基底位于 1 2灰色粉质粘土层 东端头基底位于 1灰色粉砂层和 2粉质粘土夹粉砂层中 无锡市轨道交通1号线1号线建17标大学城站地铁车站潜水位埋深约1 15 1 45m 地层主要为粉土 粉土加粉质粘土 属于典型富水软土地层 易产生流砂 管涌 基地隆起等病害 1管涌的条件管涌多发生非黏性土中 其特征是颗粒大小差别大 往往缺少某种颗粒 空隙直径大而且互相连通 颗粒多由相对密度较小的矿物组成 易随水流动 其主要表现为 1 土中粗细颗粒直径比D d 10 2 土中不均匀系数d60 d10 10 3 两种互相接触的土层渗透系数K1 K2 2 3 2流砂及管涌原因分析 1 流砂成因 基坑存在粉细砂层 开挖低于地下水位0 5m以下时 坑底的土产生流动状态 随地下水一起涌入坑内 2 管涌成因 坑底以下部分的围护桩出现断桩 未打到深度 排桩净距较大 止水帷幕出现断桩 漏桩或孔洞 对策 1 流砂对策 增加坑内排降水措施 将水位降低至开挖面下1m以上 基坑开挖后 加速垫层浇注或加厚垫层 2 管涌对策 降低坑内水位 增加土体被动抗力 对止水帷幕漏点要补强加固 采用注浆 旋喷或钢板桩等方式 莫愁湖车站施工过程中主要出现的一些问题 1降水井从8月6日开始施工 至8月16日完成16口井 地表沉降比较大 最大沉降4 6mm 日 最大累计沉降4 2cm 基坑南测水泥硬化路面开裂 降水停止 多次召开专家会议 进行降水实验 2基坑开挖过程中 端头轴力值报警 部分地段钢支撑曾出现变形 3基底两处出现管涌 其中一处整治贯穿整个车站主体施工过程4南侧距基坑40米建筑物附属结构出现开裂 地板出现错台 2楼整体式大块玻璃开裂 建筑物基础累计沉降4 8cm 5部分冠梁开裂 部分地段基坑渗水较严重 较为严重的一处出现抢险 裂缝贯穿办公房屋穿过 裂缝宽度1 0cm 已有明显错台 最早发展的裂缝 裂缝宽度1 4cm 已有明显错台 二基坑降水 基坑降水方法深基坑降水方案设计深井降水施工要点莫愁湖车站降水遇到的问题及采取的措施 一基坑降水方法1常规基坑降水方法 2降水方法的选择地铁基坑降水一般分坑内降水 坑外降水及坑内外结合 基坑围护不设止水帷幕 群井设在坑内或坑外无明显差别 为施工方便一般采取坑外降水 当止水帷幕的围护结构插入比较大 或当止水帷幕的围护结构深入降水目的的含水层底板以下 一般采用坑内降水 当带有止水帷幕的围护结构深入降水目的的含水深度较小 并小于含水层厚度的20 30 一般坑内 外降水差别不大 对于地层敏感 周围有重要建筑物 采用坑内降水 二降水方案设计1水文地质参数选择降水方案的设计一般分为制定阶段 优化阶段 运行阶段 在降水方案的制定阶段 应搜集已有的地质 水文资料 根据基坑情况 面积 深度 支护形式 施工时间和周期 周边环境 周边建筑物情况 管线 排水等 并结合临近工区类似降水情况制定降水方案 进入优化和实施方案阶段应通过现场抽水实验取得实测的水文地质参数 一般采用单孔抽水或布置一个和多个观测孔的非稳定流抽水实验来获取含水层的参数 作为优化的设计依据 根据优化的设计方案 进行部分降水井的群井抽水 将实测资料和设计资料比较 调整参数 并根据群井抽水的环境监测资料 制定运行方案 重要工程一般经过降水实验取得相关参数 2抽水试验抽水试验的抽水井及观测井的布置图见图根据抽水试验所得的数据 使用雅柯布直线图解法计算水文地质参数 由公式可知 s lgt和s lgr均呈线性关系 直线的斜率分别为和 在只有一个观测孔的情况下 利用s lgt直线的斜率求导水系数T 利用该直线在零降深线上的截距t0值 求贮水系数 姚天强 石振华 基坑降水手册 中国建筑工业出版社 2006 1 根据资料绘制s lgt曲线由上图中的趋势线的公式可知 直线的斜率i为0 7047 当降深为0时 lgt的值为2 0628 2 代入有关公式进行计算 渗透系数K 4 32m d 2计算基坑涌水量模型参数为 含水层厚度为H0 44m 地下水水位接近地表 埋深0 9m 车站地下水水位降深为S 17 0m 根据现场抽水试验渗透系数为K 4 32m d左右 9637m3 d式中 Q 基坑总涌水量K 含水层渗透系数H0 初始含水层厚度S 设计基坑水位降深r0 计算引用半径 r0 a b 4 1 0 202 21 4 55 75m 式中 a 基坑长度 b 基坑宽度 与基坑宽度与长度之比有关的系数 R0 R r0R 影响半径 据水文地质手册 本次计算取250m 3布井方案根据有关专家及方案讨论的要求 降水井全部布置在基坑内侧 1 单井出水能力qq L d 24 686m3 dL 为过滤器长度 取4m d 过滤器外径 d 500mm 与含水层厚度及渗透系数有关的经验数据 据建筑与市政降水工程技术规范JGJ T111 98 取702 干扰出水量群井抽水时单井干扰抽水量要小于单井出水能力 本工程群井抽水时水位干扰最大的井有效滤管长度是单井抽水时的一半 故本次计算车站单井干扰抽水量取350m3 d左右 3 降水井的数量及井距井数 1 2Q q 1 2 9637 350 33 口 Q 基坑总涌水量 m3 d q 单井干扰抽水量 m3 d n 降水井数量 口 4降水井的深度车站 井深依据下式决定 HW HW1 HW2 HW3 HW4 HW5 HW6HW 降水井深度 m HW1 基坑深度 m 基坑深17m HW2 降水水位距离基坑底要求的深度 m 本次要求取1mHW3 ir0 i为水力坡度 在降水井分布范围内宜为1 10 1 15 r0为降水井分布范围的等效半径或降水井排间距的1 2 m 取1m HW4 降水期间的地下水水位变幅 m 取0米 HW5 降水井过滤器工作长度 m 根据水井出水能力设计水井过滤器工作长度 取4m HW6 沉淀管长度 m 设计0m HW 17 1 1 0 4 0 23m 故井深26m 降水井施工要点1滤料 要求干净 级配良好 并满足填砾石数量要求 保证充盈系数 1 2 2成孔 要求井身圆正 垂直 直径不小于设计井经 垂直度误差 1 3换浆及下管 成孔后 一定要认真换浆 保护好包网 防至泥砂淤塞井管 保持井管位于井孔中心 4洗井 采用活塞 水泵结合方法 间隔反复进行 直到满足洗井前后两次涌差值 10 水中含砂量 1 3万 若出现井内涌沙现象时 立即报废此井 5认真做好各种记录 绘制各种必要图纸 莫愁湖降水遇到问题及措施 前面讲过莫愁湖车站在完成16口降水井施工过程中 出现地表沉降过大 日最大沉降4 6mm 累计最大沉降4 2cm 在没有开挖及降水井没有完成的情况下 说明地层非常敏感 为此召开多次专家会议 并进行了降水沉降实验 并进行了原因分析 采取了一些措施 1井深的探讨莫愁湖车站止水帷幕 三轴搅拌桩 和围护结构等长均为26m 基坑深17m 降水井设计23m 由于降水井深度比帷幕略浅 帷幕对渗流场造成的影响很小 坑外水位降深较大 由于地层敏感 失水后地表沉降较大 专家意见井深减少2m 2坑内水位降深的控制在整个降水运行过程中根据开挖的进度 保证水位下降的幅度 即始终将地下水位控制在开挖面以下2 00m左右 三地基加固 一地基加固的几点建议1建议先施工抗拔桩及立柱桩 原因是在临近钻孔桩的位置 搅拌桩扩径 或者放样不当 使钻孔桩成桩困难或者偏位倾斜 2抗拔桩的平面位置 垂直度 标高要严格控制 因为桩头钢筋和上下翻的梁体钢筋连接在起 3过轨电缆通道及积水井位置地基加固 要适当的变更 若设计积水井有紧邻连续墙的现象 建议变更为至少距离1 0m 4降水井设计时应距搅拌桩至少50cm 四基坑开挖 支撑及渗漏水处理 一基坑开挖1基坑开挖原则 严格遵循时空效应原理 根据地质条件采取相应开挖方式 根据监测数据指导支撑架设 分层开挖 先撑后挖 分层 分区 分块 分段 抽槽开挖 留土护壁 快挖快撑 先形成中间支撑 限时对称平衡形成端头支撑 减少无支撑暴露时间 2基坑开挖方法基坑开挖方法主要根据土质条件 降水效果 采取合理的开挖方法 一般有垂直开挖 放坡台阶开挖 多台挖机接力开挖 在充分掌握机械特性的基础上采取最经济 最有效的开挖方法 一般软土车站常用长臂挖机或伸缩臂挖机 小挖机配合 1 长臂有15米 18米 斗容有0 3方 0 4方 0 5方 优先选大斗容 15米长臂可挖深8 10米 18米最大挖深13米左右 月租5 7万 与斗容 机械新旧有关 2 伸缩臂挖机可挖深20 22米 斗容为0 8方 缺点 垂直挖深 活动不灵活 抓力不足 硬土挖不动 效率较低 满足挖深情况下优先选择长臂 月租6 7万 15米长臂及伸缩臂挖机 二基坑支撑1因两座车站均设计倒撑 需认真审图 以防支撑牛腿位置影响钢筋甩茬 提前考虑好墙板的施工方案 2斜撑位置围檩要做好防滑措施 同时要和拐角相垂直的围懔焊死 以防加力时围懔滑移及基坑变形时支撑失效 3常有支撑掉落现象 建议支撑下施工拖架 三基坑渗漏1对于较小的渗漏 可以采用双快水泥 堵漏王封堵 较大渗水可用先无纺布或绵纱塞实安放引流管 引流管前绑扎滤网 周围用双快水泥封实 确保流出清水 最后墙外采取双液注浆 2对于变形较小的基坑 可以采取打入注浆管 注入聚氨脂止水 五监控量测 一监控量测1布点原则 1 按照监测方案 在现场布设测点 原则上以监测方案中的设计位置布置 2 为验证设计数据而布设的测点布置在设计最不利位置和断面 为指导施工而设的测点布置在相同工况下的最先施工部位 其目的是为了及时反馈信息 以修改设计和指导施工 测斜管不要放在阴角 要结合施工缝位置为倒撑 拆撑提供变形信息 坑外水位有监测止水帏幕是否漏水功能 要兼顾到基坑的每条边 沉降观测点沿基坑法线每边不少于3个点 最远点距离不断于2倍基坑深 轴力要放在同一断面 布置在设计最不利位置和断面 根据基坑情况 要在异形端适当增加 3 各类监测测点的布置在时间和空间上有机结合 力求同一监测部位能同时反映不同的物理变化量 以便找出其内在的联系和变化规律 4 测点的埋设应提前一定时间 并及早进行初始状态的量测 二监测数据的分析与应用1坑外水位是监测基坑渗漏水 止水帷幕效果的有效手段 要分析水位突变原因 m 4 763 4 763 5 008 4 75 5 335 4 778 4 7 5 585 4 77 5 585 0 015 0 245 0 585 0 815 0 885 2测斜 深层位移 是监测最可靠 最直接 最准确的手段之一 预先在围护结构埋设测斜管 用测斜仪每50cm深测一位移点 三几点建议 1测斜管是在施工围护钻孔桩时随钢筋笼一起预埋 桩顶又要施工冠梁 接头处理和保护特别重要 同时它的十字刻槽要和基坑垂直 布点时不能布设在阴角 因为阴角桩位变形最小 2布点时要结合施工段的划分情况 以便为拆撑提供变形信息 如果设计有倒撑要增加布点 以便为以后是否取消倒撑提供理论根据 3数显收敛仪也是监测基坑变形的重要手段 虽为选测 但最好能增加 4斜撑上安装的轴力计一定要垂直法线 同时要在活络头上垫一块2cm厚钢板 以防活络头端头钢板变形过大轴力计失效 5监测控量测是一个系统工程 数据必须真实 可靠 并及时对