邻近大江大河地下工程地下水控制技术.pptx

1、1,2023/8/8,邻近大江大河地下工程地下水控制技术,汇报提纲,上层滞水：当包气带存在局部隔水层（弱透水层）时，局部隔水层（弱透水层）上会积聚具有自由水面的重力水，这便是上层滞水。一般雨季获得补充，积存一定水量，旱季水量逐渐耗失。潜水：饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水。潜水没有隔水顶板，或者只有局部的隔水顶板，潜水的表面为自由水面，称作潜水面；从潜水面到隔水底板的距离为潜水含水层的厚度。潜水面到地面的距离为潜水埋深深度。,潜水、承压水、上层滞水,地下水相关概念,滞水,潜水,承压水,承压水：是指充满于两个隔水层（弱透水层）之间的含水层中的水。上、下均为连续的隔水层，分别是隔水顶板和隔

2、水底板，两者之间的距离为该承压含水层厚度。承压性是承压水的重要特性，只有钻孔揭穿含水层顶板时，才可见承压水，水位将顺着钻孔上升到含水层顶板以上一定高度，高出含水层顶板的距离便是承压水头。如果钻孔中的水位高出地表，钻孔能够自溢出水。承压水对基坑底板和基坑施工的危害较大，一般由于埋深大、水头高、水量大等因素，给深基坑的治水工作带来一定的困难。,潜水、承压水、上层滞水,地下水相关概念,隔水底板,隔水顶板,H：承压水头,M：承压含水层厚度,大部分基坑事故都与地下水有关。地下水在基坑工程实施过程中的危害主要表现形式有：坑底隆起、坑底突涌、侧壁渗漏、管涌、周边土层过量沉降、斜坡滑移、坍塌等。主要发生在砂土

3、、饱和含水地区。,坑底突涌,管涌,侧壁渗漏,突涌点,基坑中地下水的危害,地下水危害形式,止水帷幕渗漏，桩间水土流失,地面塌陷,大部分基坑事故都与地下水有关。地下水在基坑工程实施过程中的危害主要表现形式有：坑底隆起、坑底突涌、侧壁渗漏、管涌、周边土层过量沉降、斜坡滑移、坍塌等。主要发生在砂土、饱和含水地区。,基坑中地下水的危害,地下水危害形式,边坡滑移,大部分基坑事故都与地下水有关。地下水在基坑工程实施过程中的危害主要表现形式有：坑底隆起、坑底突涌、侧壁渗漏、管涌、周边土层过量沉降、斜坡滑移、坍塌等。主要发生在砂土、饱和含水地区。,基坑中地下水的危害,地下水危害形式,（1）防止基坑坡面和基底的渗

4、水，保持坑底干燥，便于施工。（2）增加边坡和坡底的稳定兴，防止边坡上或基底的土层颗粒流失。（3）减少土体含水量，提高土体强度。（4）降低承压水水头，防止基底突涌。（5）采用回灌，减少对周边环境的影响。,基坑中地下水的危害,基坑降水的作用,根据基坑工程地质特征、围护结构的插入深度、降水井的位置等，可以将基坑降水分为以下4种类型：1、第一类基坑工程降水隔水帷幕深入降水含水层隔水底板的基坑降水2、第二类基坑工程降水隔水帷幕未深入降水含水层中的基坑降水3、第三类基坑工程降水隔水帷幕深入降水含水层的中的基坑降水4、第四类基坑工程降水无隔水帷幕基坑降水,基坑工程降水类型,基坑工程降水类型,由于隔水帷幕深入

5、到降水含水层隔水底板中，阻断了坑内外含水层之间的水力联系，是一种全封闭式降水，因此，采用坑内降水方式，即降水井设置在基坑内侧。如果降水目的含水层为潜水含水层，则是疏干降水；如果降水目的含水层为承压含水层，则降水前期是降压，后期是疏干。由于主要抽水坑内地下水，很容易达到降水目的，降水效果明显，且降水影响范围小，对周边环境影响小。,第一类基坑工程降水隔水帷幕深入降水含水层隔水底板的基坑降水,地下水流特征：由于隔水帷幕隔水，基坑内、外地下水无水力联系，坑内降水时，基坑外的地下水位不受影响。,基坑工程降水类型,全封闭式降水,第二类基坑工程降水隔水帷幕未深入降水含水层中的基坑降水,与第一类基坑工程降水有

6、本质的区别，第一类工程降水是一种疏干降水，即是把基坑隔水帷幕和隔水底板封闭的含水土体内的地下水排干；第二类工程降水则是将位于基坑开挖面以下的承压含水层中的水位降低到一定程度，防止基坑底板隆起或突水，满足基坑开挖安全的需要，属于典型的减压降水。,隔水帷幕位于降水目的含水层以上，未将基坑内、外承压含水层分开，坑外降水与坑内降水的效果基本相同，因此，为了坑内施工方便，通常可将降水井布置在基坑外侧。该类工程降水影响范围较大，但降落漏斗平缓，抽水引起的地面沉降为均匀沉降。,基坑工程降水类型,第三类基坑工程降水隔水帷幕深入降水含水层中的基坑降水,由于地下围护结构或隔水帷幕深入到降水含水层中，部分隔断基坑内

7、、外的水力联系，地下水的流动受到阻挡，渗流边界变的非常复杂，地下水呈三维流态，降水设计时往往需要借助三维渗流计算软件进行分析计算。,对于含水层厚度大、周边环境复杂地区，常采用此类方法进行地下水位控制，由于受围护结构绕流阻水的影响，坑内降水时，基坑内、外往往会产生较大的水位差，要预防管涌发生。,基坑工程降水类型,悬挂式止降结合,第四类基坑工程降水无隔水帷幕基坑降水,基坑周边通常未设置止水帷幕或隔水帷幕不完全，对地下水流动阻碍作用不明显，降水影响范围较大，因此，要求周边环境条件较好，没有重要管线（尤其是煤气管、上下水管等）及重点保护的建（构）筑物，降水设计时主要以降低水位为目的，不考虑对环境的影响

8、。,潜水含水层,承压含水层,基坑工程降水类型,敞开式降水,根据降水井的平面布设，又可分为坑外降水和坑内降水,基坑工程降水类型,南京梅子洲过江通道连接线基坑降水,工程降水案例,滨江大道下穿通道,主线隧道,B1区,B3区,J2区,J3区,J4区,J5区,一、工程概况,南京梅子洲过江通道连接线工程位于长江岸边，是2014年南京青奥会的主要配套工程，主线隧道长2926m，匝道长2896m、地下空间面积24109m2。工程建成后将成为国内结构体系最为复杂、规模最大的超大型地下交通系统。,B2-J1区,南京梅子洲过江通道连接线基坑降水,工程降水案例,一、工程概况,已有建筑：江苏省武警总队、嘉盛建设公司、保

9、利香槟国际(住宅区)及市自来水公司城南水厂。在建建筑物有：青奥中心、国际风情街。管线：燕山路两侧地下管线横跨江山大街，包括给水管，污水管，中压燃气管，雨水管，路灯电缆，电力通信管线及城南水厂专用线。给水管为城南水厂输水主干管，对本工程影响较大，横穿J2区。江山大街江东路以东道路两侧现已敷设给水、雨水、污水、燃气、通信、电力等管线。,省武警总队,保利香槟国际,国际风情街,青奥中心,城南水厂,长江大堤,周边环境复杂,南京梅子洲过江通道连接线基坑降水,工程降水案例,典型的长江漫滩二元地质结构特征。上部广泛分布有330m厚的淤泥质粉质粘土，常有粉砂、粉土夹层；中部为1040m厚的稍中密粉土、粉砂层，局

10、部有软土夹层，K=625 m/d；下部主要为中密密实粗粒砂土、砾砂、园砾等，厚320m,K=3050m/d。,二、水文地质条件,3-30m,10-40m,3-20m,K=6-25m/d,K=30-50m/d,承压含水层在长江河道区与江水相连通，具有补给源强、渗透性好、富水性强、厚度大等特征，给基坑开挖带来很大威胁。,南京梅子洲过江通道连接线基坑降水,工程降水案例,三、降水方案,降水类型十分复杂，几乎包含了所有的基坑降水类型。,无隔水帷幕的敞开式降水,隔水帷幕深入含水层隔水底板,隔水帷幕深入降水含水层,隔水帷幕未深入降水含水层,南京梅子洲过江通道连接线基坑降水,工程降水案例,三、降水方案,B2-

11、J1基坑平面布置图,B2-J1区基坑开挖面积约5万m2。,南京梅子洲过江通道连接线基坑降水,工程降水案例,三、降水方案,B2-J1基坑平面布置图,先放坡开挖至地面下8m；,南京梅子洲过江通道连接线基坑降水,工程降水案例,三、降水方案,再进行主线隧道及匝道施工，最大开挖深度27.5m，最大开挖宽度258m，最大开挖长度323m。B2-J1区基坑施工对整个工程形成控制性影响，而降水又成为该区能否顺利完成的关键因素之一。,323m,258m,南京梅子洲过江通道连接线基坑降水,工程降水案例,三、降水方案,盆式基坑放坡开挖至地面下8m，开挖范围内主要为淤泥质粉质粘土层，坑底下12m则为层粉砂、粉细砂层。

12、不仅要考虑淤泥质粉质粘土层的疏干，还需考虑承压含水层的降压，以及降压井的保护、封井问题。,南京梅子洲过江通道连接线基坑降水,工程降水案例,三、降水方案,主基坑开挖最深27.5m，开挖范围为粉砂、粉细砂，夹薄层粉质粘土，阻碍地下水的垂向渗透，若处理不好，影响疏干效果。,27.5m,南京梅子洲过江通道连接线基坑降水,工程降水案例,三、降水方案,降水井全孔投滤料，将开挖范围内地下水引渗至开挖面以下，通过降水井滤管排出，少部分降水井在开挖面以上设置一段滤管，加快地层疏干；达到降水、疏干目的同时，又便于后期封井。,南京梅子洲过江通道连接线基坑降水,工程降水案例,三、降水方案,主线基坑降水后，基坑内、外水

13、头差大于15m；一旦隔水帷幕出现缺陷，在坑外高水头压力的作用下，易形成管涌。因此，在基坑外布置备用井，一旦发现异常，可开启备用井，迅速降低坑外水头压力。,南京梅子洲过江通道连接线基坑降水,工程降水案例,四、降水效果,淤泥质粉质粘土层疏干效果,地下空间放坡开挖,南京梅子洲过江通道连接线基坑降水,工程降水案例,四、降水效果,主线隧道基坑开挖,南京梅子洲过江通道连接线基坑降水,工程降水案例,四、降水效果,主线隧道基坑开挖,降水井,南京梅子洲过江通道连接线基坑降水,工程降水案例,四、降水效果,开挖至设计标高,开挖至第三道支撑,开挖至第四道支撑,南京梅子洲过江通道连接线基坑降水,工程降水案例,四、降水效

14、果,水清无砂、出水量大,南京梅子洲过江通道连接线基坑降水,工程降水案例,五、小结,降水方案比选过程中，仅方案设计一项就为工程造价节约1000万元以上；,管材选择上，疏干井采用造价低的无砂混凝土管井，即保证了疏干效果，又节约造价近200万元；,整个项目工期紧，由于降水效果好，为土方开挖争得工期，工期的缩短也意味着成本的降低。,南京梅子洲过江通道连接线基坑降水,工程降水案例,南京纬三路过江通道工程位于南京长江大桥与纬七路南京长江隧道之间，为南京市第二条穿江公路隧道，北起南京浦口区珠江镇，南接定淮门大街、扬子江大道，最大开挖深度26m，江北段含水层厚度约40m，含水介质为粉细砂、砾砂，渗透性好、富水

15、性强，单井出水量可达200m3/h；江南段为厚层淤泥质粉质粘土层，含水量高、渗透性能差。,南京市纬三路过江通道江北、江南明挖段降水工程,工程降水案例,南京市纬三路过江通道江北、江南明挖段降水工程,工程降水案例,郑机城际铁路新郑机场站基坑降水,工程降水案例,郑机城际铁路新郑机场站基坑降水,工程降水案例,一、工程概况,新郑机场站是郑州至新郑机场城际铁路的最后一座车站，也是工程量大、施工条件较为复杂的一座车站。车站主体结构基坑全长506m，标准段宽41.9m，开挖深度约2225m.,41.9m,22m,郑机城际铁路新郑机场站基坑降水,工程降水案例,二、地质条件,场地范围内地层较为复杂，砂性土与粘性土

16、互成透镜体，开挖范围主要为粉土、粉砂、粉质粘土。属黄土类地层，渗透性能差，若降水井施工质量差，抽不出水且容易带走细颗粒，开挖时又容易发生流砂。基底以下为粉质粘土，局部有粉砂夹层，粉质粘土层下部为巨厚粉砂层，降水设计若忽视粉砂夹层及下部粉砂层，极易造成坑底突涌，或者底板施工完后造成结构的上浮。,郑机城际铁路新郑机场站基坑降水,工程降水案例,三、围护形式,围护结构采用12001400钻孔灌注桩桩间旋喷止水的型式，深约3236m。该种类型围护结构止水效果较差，极易在坑外水头压力作用下发生渗漏或者管涌，引起坑外水土流失，造成坑外地表沉降，给基坑安全带来威胁。,某工程钻孔桩+桩间旋喷围护结构漏水情况,郑机城际铁路新郑机场站基坑降水,工程降水案例,四、降水方案,原设计单位降水思路：坑内降水为主、坑外降水为辅，井深较基坑底板深6m的降水方案。未考虑水文地质条件及止水帷幕的特点，方案不合理。针对围护结构特点，为防止渗水流砂，采取坑内外联合降水方案；针对水文地质特征，进行分段设计。开挖前确保水位能降至设计要求，开挖过程中严密监测地下水位变化。,郑机城际铁路新郑机场站基坑降水,工程降水案例,五、降水效果,