龙湖苏地4号地块基坑降水方案

龙湖苏地4号地块基坑降水方案内容摘要：

工程特点，充分利用我公司在苏州地区的已完成或在建的、与本工程水文地质条件或围护特征、开挖工况等较为类似的专业降水设计及地下水控制经验。 采用以下措施解决本基坑降水工程中的难点： （ 1） 分层降水： 考虑基坑分区较多，含水层比较复杂，根据各区详细地质情况进行针对性的 降水。 （ 2）对于浅部开挖深度范围内的潜水，考虑其与下伏的（微）承压水并无水力联系， 10 对其采用真空管井进行疏干处理，为基坑开挖作业提供良好的环境。 （ 3）对第④、⑤层（微）承压水： ⑤层微承压水厚度较大，且三轴无法将⑤层完全隔断，因此，该区域， ④与⑤层视为整体含水层进行减压降水，地下水水位需控制在开挖面以下 ； ⑤层粉质粘土层分布连续，厚度约 ，因此，在该区域，考虑④ 2 层已被止水桩隔断，且基坑大面开挖基底或深坑时将逐步暴露，将承压 ~潜水的④ 2 与上部浅层潜水一期疏干处理，④层与其下的⑤层视为整体含 水层进行“按需”减压降水。 且随基坑开挖深度加大，④层顶逐渐揭穿，因此，④层的微承压含水层与上部潜水一起疏干处理。 （ 4）对⑤层承压水（正常沉积区）采用深井进行“按需减压”降水，保证基坑安全及施工顺利进行。 减压降水井的井深根据地层变化呈适当的差异性布置，控制原则为不宜超过止水帷幕，适当增加地下水扰流路径，减少基坑降水对周边环境的不利影响。 水位监测： （ 1）在基坑内布置水位观测井，根据地下水位监测结果指导降水运行。 （ 2）基坑外侧适量水位观测井，监测内部抽水后坑外水位变化情况。 应急回灌： 鉴于基坑开挖深度大、基坑面积大，坑内大幅度、大面积、长时期的抽降地下水，特别是 ④ 2 层层微承压水；对灌注桩、止水桩的质量将是极大考验。 而基坑周边环境复杂，环境保护要求高，需在坑外适量布置回灌井，必要时人为抬升地下水水位，减缓沉降变形。 按需降水： （ 1）降水运行过程中，必须遵循“按需降水”原则，控制承压水的水位满足开挖时的安全要求，不得超降，减少降水对周边环境、特别是对紧邻的地铁设施以及管线等的不利影响。 （ 2）为确保降水井的不间断工作，施工现场应有双电源保证措施，应配置备用发电机组。 堵漏配合： 围护体止水效果决定工程降水成败，现场配备足够的材料设备及人员。 生产性抽水试验： 在基坑正式开挖施工之前，需进行生产性抽水试验，可根据坑内外水位变化情况，初步检验止水帷幕对浅层潜水、微承压含水层以及第④层承压含水层的隔水效果，必 11 要时候结合专门的渗漏监测技术，及时排查渗漏点，采取相应补强措施。 十、基坑突涌稳定性分析 基坑底面设计标高以下存在承压含水层，开挖过程中，必须有效控制承压水水头埋深，防止基坑发生突涌事故，因此，必须进行基坑突涌稳定性分析。 基坑底板抗突涌稳定条件：在基坑底板至承压含水 层顶板之间，土的自重压力应大于承压水含水层顶板处的承压水顶托力， 可按下式进行承压水位控制： 式中： F 安全系数（取 ） hs 基坑开挖深度（ m） D 安全承压水头埋深值（ m） H 承压含水层顶板埋深值（ m） γ s 基坑底板至承压含水层顶板间的土层重度的层厚加权平均值（本工程取） γ w 地下水的重度（ ） 第④层抗突涌稳定性计算 参考本工程勘察资料、本工程的水文地质试验报告及抽水试验报告： 取本工 程基坑下伏第④ 2 层微承压水初始水头埋深为。 表 各层层顶最浅埋深统计 表 孔号 稳定水位 标高 (m) 第一落程 第二落程 第 三 落程 钻孔 性质 过滤管长 度 l(m) 承压含水层厚度M(m) 气温 ℃ (水温 ℃ ) 降深 S(m) 流量 Q(m3/h) 降深 S(m) 流量 Q(m3/h) 降深 S(m) 流量 Q(m3/h) W1 抽水孔 16~22℃ (16℃ ) W2 观测孔   H DsswhF r 12 根据上式计算，开挖深度 hs 对应的承压水安全水位埋深 D，第④层抗突涌稳定性计算结果统计详见下表 基坑 开挖深度 hs 与第④ 2 层安全水头埋深 D 对应关系表 基坑面积 普挖深度（ m） 临界开挖深度（ m） 普挖底所需水位埋深（ m） 深坑底所需水位埋深 （ m） 全部 20 备注：深坑落深暂估为 综上，本工程基坑，在开挖过程中第④层微承压含水层不满足承压水抗突涌验算，基坑开挖深度超过临界挖深时，需对第④层微承压水进行处理。 基坑开挖深度超过④层微承压水顶板埋深时，需要将承压水水位控制在开挖面以下。 ④层减压降水幅度较大，降水运行过程中，需严格遵循“按需降水”原则，加强对坑外地下水水位的监测。 十一、减压降水分析 根据勘察单位提供基坑突涌稳定性安全验算结果，必须对第⑤层承压含水层采取有效的减压降水措施，才能防止产生基坑突涌破坏。 为了有效降低和控制承压含水层的水头， 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。 本场区的地下水，主要有隔水性土层、微承压水和弱透水性土层。 隔水性土层主要赋存于上部 填土层粉质粘土粉砂加粉土， ① ③ 层土属隔水性土层深约 1～ 7m。 潜水含水层的渗透系数在 10－ 6～ 10－ 7 之间。 微承压水含水层主要分布于深部的 ④ 1④ 2和 8 层粉砂加粉土层，微承压水埋深约在地表下约 7～ 30m，相当 于高程 和。 降水方案的设计 根据水文地质条件和围护结构型式，本次降水设计主要包含两方面：基底稳定性验算和基坑内疏干井的设计。 （ 1）基底稳定性分析 基坑的稳定条件：基坑底至承压含水层顶间的土压力应大于承压水的顶托力。 即： 13 Hγ s ≥ Fsγ w h 式中： H — 基坑底至承压含水层顶间距离（ m）； γ s — 基坑底至承压含水层顶间的土的平均重度（ kN/m3）； h — 承压水头高度至承压含水层顶板的距离（ m）； γ w — 水的重度（ KN/m3），取 10kN/m3； Fs — 安全 系数，一般为 ～ ,取 ； （ 2）计算情况： 以开挖深度最大的换乘节点附近的资料为计算依据，验算基底的抗涌稳定性。 地质报告有关参数如下：地面标高＋ ， ④ 层承压含水层顶标高－ ，勘察提供微承压水头标高在 左右， ⑧ 承压含水层顶标高－ ，勘察提供微承压水头标高在 左右 .换乘节点最大开挖深度处的标高－。 Fsγ w h Fsγ w h= Fs 10（ (－ )） = Fs kPa； Hγ s。 H=– （－ ） =，γ s=18kN/m3 则： Hγ s= 18= kPa； Fs = Fs＝ 因此，本基坑可以不考虑承压水的突涌问题。 十二、基坑降水水文地质概念 本次承压水减压降水设计中，减压降水目的层为（微）承压含水层。 考 虑到降水过程中，上覆潜水含水层将与下伏承压含水层组之间将发生一定的水力联系。 十三、基坑降水设计计算 根据本工程目前资料，基坑开挖施工的流程安排是： ①、② 区 —— ③、 ④区 ——⑤、 ⑥ 区对称开挖，待抽水不少于两周可进行下一步土方开挖。 根据前述章节的抗突涌稳定性验算，本工程基坑需要进行第④、⑤层减压处理， 14 考虑各区之间已采取分隔墙措施，本次降水设计中，遵循施工工况，各区将独立进行降水。 各区内降水井根据地层起伏及钻孔灌注桩的插入深度等略有差异，降水井孔径800mm，井管及过滤器外径 273mm。 1) 基坑 本区开挖时，④ 2 层与潜水一起疏干处理； 开挖至深坑时④ 2 层降幅约 16m。 根据本基坑工程围护结构资料、勘察资料、抽水试验报告等，基坑开挖施工时，在坑内设置减压降水井，根据地层起伏及各区域降深需求，布置 22m 深的疏干降水井 66 口、 18m深 9 口，布置 22m深的真空降水井 65 口、布置 18m 深的真空降水井8 口，水位才能满足承压水抗突涌稳定性计算的要求。 十四、 坑外应急回灌井兼水位观测井分析 本工程地处 狮山路 ， 塔园 路 ，环境保护要求高， 需实时监测坑外水位变化情况，因此坑 外需布置水位观测井。 基坑构筑物边线的距离则轨道交通 3 号线车站边线的最近距离约 35m， 考虑本工程场地④、 ⑤ 层微承压水均需长时间、大幅度、大面积的抽水，而周边需重点保护的对象均对变形较为敏感，因此，邻近保护建（构）筑物，需适量布置应急回灌井。 应急回灌主要作用： 在围护结构出现漏点而致坑外水大量补给坑内，坑内水位持续上升无法保证基坑开挖安全时，可通过坑外应急备用井抽吸坑外水体，减少补给量；坑外水位持续大幅度的下降，进而引起坑外地面沉降变形过大时，开启回灌井施以回灌措施，人为抬升地下水水位，保持坑外水土平衡状态， 减缓沉降变形；兼做该区域的水位观测井 ， 以监测坑内抽水时坑外水位变化情况。 十五、坑内井布设 为确保基坑顺利开挖，需降低基坑开挖深度范围内的土体含水量，本工程需要疏干的层位包括①、②、③、④ ④ ⑤ 层。 坑内疏干井数量按下式确定： n = A / a 井 15 式中： n — 井数 (口 )； A — 基坑需疏干面积 (m2)； a 井 — 单井有效疏干面积 (m2)； 苏州地区以淤泥质粘土、粘土为主的潜水含水层中， 本次单井有效疏干面积 a 井取 250m2。 疏干井布置原则： 本基坑工程中，④与⑤层联通区域，三轴不能完全隔断⑤层，视为含水层整体，基坑开挖时，开启减压井，作减压降水处理，水位控制在开挖面以下。 坑内土体采用加固时，该区域可不计考虑疏干处理。 坑内疏干井需对加固区进行避让。 为便于采取加真空的措施，疏干井设置多滤头，在支撑位置布置适当长度的实管。 降水井平面布置图详见附图，井结构剖面图详见附图。 成孔直径需满足井壁至孔壁间填料厚度不小于 150mm，施工时井位根据现场实际情况可进行适当的调整。 浅层疏干井， 必须给予充分的预抽水时间（不少于 20 天），根据土方开挖进度，将水位控制在基坑开挖面以下 ～。 十六、降水设计工作量 本工程基坑降水井信息统计如下表 所示。 表基坑降水工作量统计表 基坑 井数量 井号 孔径 管径 井深 滤管 实管 填滤 料 （ mm） （ mm） （ m） （ m） （ m） （ m） 1 1疏干井 66 166 800 273 22 17 22 19 2疏干井 9 6775 800 273 18 13 18 15 3真空井 65 76140 800 273 22 16 22 18 4真空井 8 141148 800 273 18 12 18 14 16 十七、 地面沉降预测 减压降水引起的地面沉降预测 基坑开挖分 ① 区、②区、③区、 ④ 区、⑤区、 ⑥ 区等 6 个区，按 ① 区 ②区 ③、④ 区 ⑤区 ⑥ 区 顺序对应挖土方案开挖，其中， ① 区、②区、③区、 ④ 区 在开挖过程中不满足承压水抗突涌稳定。