软土地区工程降水2009107.pptx

上海广联建设发展有限公司上海广联建设发展有限公司SHANGHAI GUANGLIAN CONSTRUCTION DEVELOPMENT CO.,LTD软土地区工程降水20112011年年4 4月月1缪俊发缪俊发软土地区工程降水l地下水的工程特性地下水的工程特性l浅层疏干降水浅层疏干降水l承压水降水承压水降水l工程降水风险工程降水风险l工程降水实例工程降水实例21 1、地下水的工程特性、地下水的工程特性1.1 1.1 基坑突涌破坏基坑突涌破坏1.2 1.2 基坑侧壁流砂基坑侧壁流砂1.3 1.3 基坑底部流砂基坑底部流砂1.4 1.4 非自然渗流通道引发的突涌非自然渗流通道引发的突涌1.5 1.5 环境岩土工程问题环境岩土工程问题1.6 1.6 地下结构抗浮问题地下结构抗浮问题1.71.7有效应力丧失有效应力丧失,引起踢脚变形和隆起变形大引起踢脚变形和隆起变形大.当基坑开挖深度足够大，承压含水层顶板以上土层的重量不足以抵抗承压含水层顶板处的承压水头压力时，基坑开挖面以下的土层将发生突涌破坏。1.1 1.1 基坑突涌破坏基坑突涌破坏4水土压力失衡引发突涌围护墙体的深层渗漏引发突涌与侧壁流砂，即所谓的“底侧突涌”与“坑侧突涌”。11号线5标,后用冷冻法解决!1.1 1.1 基坑突涌破坏基坑突涌破坏5围护结构缺陷引发突涌在砂层、粉砂层、砂质粉土或其他透水性较好的夹层中，止水帷幕或围护墙因开裂、空洞等，致使大量的地下水夹带砂粒涌入基坑，坑外产生水土流失。1.2 1.2 基坑侧壁流砂基坑侧壁流砂6在砂性土层中开挖基坑，如不采取井点降水措施或井点降水未达到预定效果，在坑内外水头差作用下，基坑底部可能产生冒水翻砂现象。1.3 1.3 基坑底部流砂基坑底部流砂71、坑内的前期地质钻孔未完全封闭；2、进出洞加固体与围护墙外侧之间残留缝隙；3、承压水沿钻孔桩表面与地层之间的缝隙上渗。没有反滤层,必然出砂!1.4 1.4 非自然渗流通道引发的突涌非自然渗流通道引发的突涌8减压降水后，在承压含水层中形成了水位降落漏斗，必然在基坑周围引起地面变形。地面沉降分布形态与承压水降落漏斗分布形态基本相似。1.5 1.5 环境岩土工程问题环境岩土工程问题9 降水工程结束后，地下结构的重量以及基础底降水工程结束后，地下结构的重量以及基础底面至承压含水层顶板之间的残留土层的重量不面至承压含水层顶板之间的残留土层的重量不足以抵抗承压水头的顶托力或潜水含水层的浮足以抵抗承压水头的顶托力或潜水含水层的浮力时，地下结构将会发生上浮。一旦发生了上力时，地下结构将会发生上浮。一旦发生了上浮现象，地下结构的复位将十分艰难。浮现象，地下结构的复位将十分艰难。1.6 1.6 地下结构抗浮问题地下结构抗浮问题102.1 2.1 疏干降水作用疏干降水作用2.2 2.2 疏干降水对象疏干降水对象2.3 2.3 疏干降水类型疏干降水类型2.4 2.4 常用降水方法常用降水方法2.5 2.5 疏干降水设计与计算疏干降水设计与计算2 2、浅层疏干降水、浅层疏干降水11l边坡与坑底防渗，提供开挖与施工条件边坡与坑底防渗，提供开挖与施工条件l防止边坡与坑底流砂发生防止边坡与坑底流砂发生l减少开挖土体含水量，便于开挖与土方外运减少开挖土体含水量，便于开挖与土方外运l提高土体强度，利于边坡稳定及减少基坑侧向提高土体强度，利于边坡稳定及减少基坑侧向变形变形l盾构进出洞部位的浅层降水，防止流砂、冒水盾构进出洞部位的浅层降水，防止流砂、冒水l地墙槽壁降水地墙槽壁降水.2.1 2.1 疏干降水作用疏干降水作用122.2 2.2 疏干降水对象疏干降水对象疏干对象：疏干对象：潜水含水层潜水含水层疏干对象：疏干对象：潜水含水层、潜水含水层、微承压含水层微承压含水层13分层减分层减压压,联联合降水合降水2.2 2.2 疏干降水对象疏干降水对象(续续)疏干对象：疏干对象：潜水含水层、潜水含水层、微承压含水层、微承压含水层、承压含水层承压含水层14 基坑周边未设置隔水帷幕。（浅基坑放坡开挖、土钉墙围护）基坑周边未设置隔水帷幕。（浅基坑放坡开挖、土钉墙围护）2.3 2.3 疏干降水类型疏干降水类型 1、敞开式疏干降水15潜水非稳定流理论?基坑周边设置隔水帷幕，坑底下有隔水层或渗透性较差的厚层弱透水层存在基坑周边设置隔水帷幕，坑底下有隔水层或渗透性较差的厚层弱透水层存在2.3 2.3 疏干降水类型（续）疏干降水类型（续）2、封闭式疏干降水16 隔水帷幕未能完全切断基坑内外的水力联系隔水帷幕未能完全切断基坑内外的水力联系(浦珠路浦珠路,KV/Kh ,KV/Kh 问题问题)2.3 2.3 疏干降水类型（续）疏干降水类型（续）3、半封闭式疏干降水17 隔水帷幕切断基坑内外浅层含水层的水力联系，但由于弱透水层厚度薄隔水帷幕切断基坑内外浅层含水层的水力联系，但由于弱透水层厚度薄或其竖向渗透性较强导致隔水性能差，下伏含水层补给量较大。或其竖向渗透性较强导致隔水性能差，下伏含水层补给量较大。2.3 2.3 疏干降水类型（续）疏干降水类型（续）3、半封闭式疏干降水（续）18 地下水位较低地下水位较低地区，导渗后地区，导渗后的混合水位通的混合水位通常低于基坑底常低于基坑底面，导渗过程面，导渗过程为浅层地下水为浅层地下水自动下降。自动下降。2.3 2.3 疏干降水类型（续）疏干降水类型（续）4、导渗法（导渗自降疏干）1-上部含水层初始水位；2-下部含水层初始水位；3-导渗后的混合动水位；4-隔水层；5-导渗井19 混合水位高于坑混合水位高于坑底或高于疏干控底或高于疏干控制设计水位时，制设计水位时，采用降水管井抽采用降水管井抽汲深层地下水降汲深层地下水降低导渗后的混合低导渗后的混合水位。水位。2.3 2.3 疏干降水类型（续）疏干降水类型（续）4、导渗法（导渗抽降疏干）(续)-润扬长江大桥北锚锭深基坑导渗抽降1-厚1.20m的地下连续墙；2-墙下灌浆帷幕；3-325导渗井(内填砂，间距1.50m)；4-600降水管井；5-淤泥质土；6-砂层；7-基岩(基坑开挖至该层岩面)202.4 2.4 常用疏干降水方法常用疏干降水方法212.5 2.5 疏干降水设计与计算疏干降水设计与计算221 1、基坑涌水量、基坑涌水量 封闭型基坑封闭型基坑(m m3 3)：-可排水总量可排水总量 半封闭型基坑半封闭型基坑(m m3 3/d/d )：单位时间内的可排水量单位时间内的可排水量 -潜水含水层潜水含水层 -承压含水层承压含水层 -r r0 0为假想半径，与为假想半径，与 基坑平面尺寸及形基坑平面尺寸及形 状有关。状有关。上式是大井完整井公式!2.5 2.5 疏干降水设计与计算疏干降水设计与计算232 2、疏干降水井数量、疏干降水井数量n n 封闭型基坑：封闭型基坑：q qw w为单井流量为单井流量 t t为开挖前预降水时间为开挖前预降水时间 或或 n=A/Aw A A为基坑开挖面积为基坑开挖面积 A Aw w为单井有效疏干面积为单井有效疏干面积半封闭型基坑：半封闭型基坑：单井流量最大值单井流量最大值q qmaxmax可按规可按规 范范(JGJ/T111-98)公式计算公式计算 或地区工程经验确定。或地区工程经验确定。3 3、承压水降水、承压水降水 3.1 3.1 承压水降水的必要性承压水降水的必要性 3.2 3.2 承压水降水概念设计承压水降水概念设计 3.3 3.3 承压水降水设计承压水降水设计 3.4 3.4 承压水降水施工承压水降水施工 3.5 3.5 承压水降水运行承压水降水运行 3.6 3.6 减压井封井技术减压井封井技术24基坑开挖面以下，当承压含水层顶板处的土的自重应力小于承压水头压力时，必须降低承压含水层水头，以防止基坑底面发生突涌、流土现象。3.1 3.1 承压水降水的必要性承压水降水的必要性 1、防止与避免基坑底部发生突涌破坏25基坑开挖面已到达承压含水层顶板以下，必须将承压水头降至基坑底面以下，以防止坑底发生流砂、流土现象。3.1 3.1 承压水降水的必要性（续）承压水降水的必要性（续）2、防止与避免基坑底部发生流砂、流土破坏26情形情形1：隔水帷幕未进入减压降水目的含水层的顶板以下，宜优先考虑选用基坑外基坑外侧减压降侧减压降水水。3.2 3.2 承压水降水概念设计承压水降水概念设计27情形情形2：隔水帷幕进入减压降水目的含水层中，但含水层中隔水帷幕的长度较小。宜优先考虑选用基坑基坑外侧减压外侧减压降水降水。3.2 3.2 承压水降水概念设计（续）承压水降水概念设计（续）28情形情形3：隔水帷幕进入减压降水目的含水层中，且含水层中隔水帷幕的长度较大。宜选用基坑基坑内侧减压内侧减压降水降水。3.2 3.2 承压水降水概念设计（续）承压水降水概念设计（续）29情形情形4：隔水帷幕完全贯穿减压降水目的含水层。宜选用基坑内基坑内侧减压侧减压降水降水。3.2 3.2 承压水降水概念设计（续）承压水降水概念设计（续）303.3.1 3.3.1 设计阶段的划分设计阶段的划分降水方案制订阶段降水方案制订阶段优化方案阶段优化方案阶段制订降水运行方案阶段制订降水运行方案阶段3.3 3.3 承压水降水设计承压水降水设计31降水方案制订降水方案制订阶段阶段：(初步降水设计初步降水设计)w搜集已有的地质、水文地质资料，进行现场踏勘，根据基坑搜集已有的地质、水文地质资料，进行现场踏勘，根据基坑的开挖深度及支护结构的设计要求，制定基坑降水方案。的开挖深度及支护结构的设计要求，制定基坑降水方案。w在这个阶段，一般可采用区域或场地附近的已有的水文地质在这个阶段，一般可采用区域或场地附近的已有的水文地质资料，也可采用经验数据。资料，也可采用经验数据。w对于某些重大工程而言，在岩土工程勘察阶段已专门进行了对于某些重大工程而言，在岩土工程勘察阶段已专门进行了拟建工程场地的现场水文地质抽水试验，并提供了减压降水拟建工程场地的现场水文地质抽水试验，并提供了减压降水目的含水层及其相关含水层和弱透水层的水文地质参数，目的含水层及其相关含水层和弱透水层的水文地质参数，可可直接进入优化降水方案阶段。直接进入优化降水方案阶段。3.3.1 3.3.1 设计阶段的划分设计阶段的划分323.3.1 3.3.1 设计阶段的划分（续）设计阶段的划分（续）优化方案阶段：优化方案阶段：w在初步降水设计方案被采纳后，进入优化和实施方案阶段。在初步降水设计方案被采纳后，进入优化和实施方案阶段。w通过现场抽水试验，测定含水层或含水层组的水文地质参数。通过现场抽水试验，测定含水层或含水层组的水文地质参数。w根据所测定的水文地质参数，对初步降水设计方案进行调整根据所测定的水文地质参数，对初步降水设计方案进行调整或优化。或优化。333.3.1 3.3.1 设计阶段的划分（续）设计阶段的划分（续）制订降水运行方案阶段：制订降水运行方案阶段：u根据已经优化的降水设计方案，全部井群施工完毕后，进入制定基坑降根据已经优化的降水设计方案，全部井群施工完毕后，进入制定基坑降水运行方案阶段。水运行方案阶段。u该阶段需进行部分降水井的群井抽水，将观测孔的计算资料与实测资料该阶段需进行部分降水井的群井抽水，将观测孔的计算资料与实测资料进行拟合，进行拟合，调整含水层的水文地质参数。调整含水层的水文地质参数。(围护结构的设置已改变场地的围护结构的设置已改变场地的水文地质条件水文地质条件)一般井总有余量一般井总有余量,本工作是实现降水最小化本工作是实现降水最小化.u调整后的水文地质参数、群井抽水时的环境监测资料及基坑施工的各工调整后的水文地质参数、群井抽水时的环境监测资料及基坑施工的各工况条件，作为制订降水运行方案的依据。况条件，作为制订降水运行方案的依据。343.3.2 3.3.2 降水设计前应掌握的资料降水设计前应掌握的资料 1、地质、水文地质资料地质、水文地质资料 a.区域地质、水文地质资料。区域地质、水文地质资料。b.拟建场地的岩土工程详细勘察报告。拟建场地的岩土工程详细勘察报告。c.拟建场地的水文地质参数。拟建场地的水文地质参数。(区域或经验区域或经验参数参数)35 2、基坑围护设计资料基坑围护设计资料(影响降水方式、井群结构与布置等影响降水方式、井群结构与布置等)a.基坑的形状、大小、开挖深度、开挖方法。基坑的形状、大小、开挖深度、开挖方法。b.挡土结构的基本资料，包括桩的直径、墙的厚挡土结构的基本资料，包括桩的直径、墙的厚 度、插入深度、隔水帷幕的深度等。度、插入深度、隔水帷幕的深度等。c.支撑体系的结构形式与平面布置。支撑体系的结构形式与平面布置。d.围护设计中对各工况的要求。围护设计中对各工况的要求。e.各工况条件下，支护结构及相邻地面变形要求。各工况条件下，支护结构及相邻地面变形要求。3.3.2 3.3.2 降水设计前应掌握的资料（续）降水设计前应掌握的资料（续）36 3、基坑周边的环境资料、基坑周边的环境资料 a.地下管线资料，包括管线至基坑边缘的水平距离、管径大小地下管线资料，包括管线至基坑边缘的水平距离、管径大小 及管线的重要程度。及管线的重要程度。b.周边的建筑物：包括基础深度、形式和上部结构形式，建筑周边的建筑物：包括基础深度、形式和上部结构形式，建筑 物的沉降与变形现状。物的沉降与变形现状。c.周边的市政工程：地下建筑物的规模、深度，地铁、高架道周边的市政工程：地下建筑物的规模、深度，地铁、高架道 路、地下道路、隧道的埋深、走向、基础形式和深度等。路、地下道路、隧道的埋深、走向、基础形式和深度等。d.基坑施工期间，需要重点保护的对象及保护对象的最大允许基坑施工期间，需要重点保护的对象及保护对象的最大允许 变形量等。变形量等。3.3.2 3.3.2 降水设计前应掌握的资料（续）降水设计前应掌握的资料（续）373.3.3 3.3.3 承压水降水设计计算承压水降水设计计算 1、安全承压水位埋深计算 计算原则计算原则 a)满足基坑底面抗突涌稳定性要求；满足基坑底面抗突涌稳定性要求；b)满足基坑底面抗渗稳定要求。满足基坑底面抗渗稳定要求。383.3.3 3.3.3 承压水降水设计计算（续）承压水降水设计计算（续）1、安全承压水位埋深计算（续）计算公式计算公式 D 安全承压水位埋深；H0 承压含水层顶板埋深最小值；h 基坑开挖面深度；Hd 基坑开挖深度设计值；s 基坑底面至承压含水层顶板之间的土的层厚加权平均重度；w 地下水重度；F 基坑突涌稳定性安全系数。39 解析解计算：含水层基本均质、等厚度、侧向无限延解析解计算：含水层基本均质、等厚度、侧向无限延伸，且采用坑外减压降水方法时，可以采用理论解析伸，且采用坑外减压降水方法时，可以采用理论解析解计算。解计算。3.3.3 3.3.3 承压水降水设计计算（续）承压水降水设计计算（续）2、承压水降水引起的地下水渗流计算40无越流无越流完整井完整井非完整井非完整井有越流有越流无越流无越流有越流有越流 数值模型计算：当含水层呈现非均质、厚度变化大、数值模型计算：当含水层呈现非均质、厚度变化大、边界条件复杂时，可建立地下水渗流数值模型，利用边界条件复杂时，可建立地下水渗流数值模型，利用其数值解计算。对应得数学模型通式如下：其数值解计算。对应得数学模型通式如下：3.3.3 3.3.3 承压水降水设计计算（续）承压水降水设计计算（续）2、承压水降水引起的地下水渗流计算41u井结构设计：根据地井结构设计：根据地层，确定井径、过滤层，确定井径、过滤器位置与长度。器位置与长度。u根据含水层颗粒分析根据含水层颗粒分析资料，确定填砾粒径、资料，确定填砾粒径、填砾高度和井管外止填砾高度和井管外止水的位置与方法等。水的位置与方法等。3.3.4 3.3.4 承压水降水井设计承压水降水井设计421、钻进工艺 对钻机安装、钻具配置、钻进方法、防止井内事故、防止对钻机安装、钻具配置、钻进方法、防止井内事故、防止井斜及保持井径等，提出针对性的措施和要求。在不同深井斜及保持井径等，提出针对性的措施和要求。在不同深度的不同地层中，对冲洗液指标提出控制性的要求。度的不同地层中，对冲洗液指标提出控制性的要求。2、成井工艺 钻进工作达到所要求的深度后，冲孔、配置与安装过滤器、钻进工作达到所要求的深度后，冲孔、配置与安装过滤器、换泥浆、填砾、止水、洗井等一系列工序的工艺要求。换泥浆、填砾、止水、洗井等一系列工序的工艺要求。3.4 3.4 承压水降水施工承压水降水施工43 3、降水井竣工验收质量标准井内动水位不超过设计深度时，其出水量不应小于井内动水位不超过设计深度时，其出水量不应小于设计出水量或设计的单位出水量；设计出水量或设计的单位出水量；(干扰出水量干扰出水量)抽水量相对稳定后，井水的含砂量应小于抽水量相对稳定后，井水的含砂量应小于1/20000(体体积比积比)；井管的倾斜度应小于井管的倾斜度应小于10；井管内沉淀物高度应小于井深的井管内沉淀物高度应小于井深的5。3.4 3.4 承压水降水施工（续）承压水降水施工（续）44井群施工结束后，在部分井内进行群井抽水井群施工结束后，在部分井内进行群井抽水试验。根据抽水试验资料，调整含水层组的试验。根据抽水试验资料，调整含水层组的水文地质参数。调参后的地下水渗流模型具水文地质参数。调参后的地下水渗流模型具有更高的计算精度。有更高的计算精度。(模型识别模型识别)调整参数后，根据模型的计算结果，制订不调整参数后，根据模型的计算结果，制订不同工况、不同开挖深度的降水运行方案，以同工况、不同开挖深度的降水运行方案，以最小的抽水量，将承压地下水位下降至安全最小的抽水量，将承压地下水位下降至安全高度。高度。3.5 3.5 承压水降水运行承压水降水运行45综合分析监测资料：将各种监测资料绘制成综合分析监测资料：将各种监测资料绘制成相关曲线，分析监测资料中出现反常现象的相关曲线，分析监测资料中出现反常现象的原因和发现可能出现的险情。原因和发现可能出现的险情。(沉降预测问题沉降预测问题)根据群井抽水试验的水位恢复资料，制订突根据群井抽水试验的水位恢复资料，制订突然停电时的备用电源切换的最大允许时间。然停电时的备用电源切换的最大允许时间。3.5 3.5 承压水降水运行（续）承压水降水运行（续）46封井处理不当，导致底板面原井位处渗水、漏水。如：上封井处理不当，导致底板面原井位处渗水、漏水。如：上海某广场，在浇注底板前，用油毛毡包裹穿越底板部位的海某广场，在浇注底板前，用油毛毡包裹穿越底板部位的过滤器外壁后，浇注底板，结果后期所有减压井位置均发过滤器外壁后，浇注底板，结果后期所有减压井位置均发生板面渗漏水。生板面渗漏水。封井程序失当，导致意外险情发生。如上海某大厦，施工封井程序失当，导致意外险情发生。如上海某大厦，施工单位企图在浇注底板前将减压井封闭于垫层标高处，结果单位企图在浇注底板前将减压井封闭于垫层标高处，结果在割除井管过程中发生承压水喷溢。（附图及视频）在割除井管过程中发生承压水喷溢。（附图及视频）降水后期的封井处理特别重要，应认真对待、慎重处理。降水后期的封井处理特别重要，应认真对待、慎重处理。3.6 3.6 减压井封井技术减压井封井技术473.6 3.6 减压井封井技术减压井封井技术48方法一：采用井内高压注浆法。封井方法如下：方法一：采用井内高压注浆法。封井方法如下：1、将将配备托盘的注浆管配备托盘的注浆管沉入井管内，至托盘位于过滤器顶部以上约沉入井管内，至托盘位于过滤器顶部以上约5.00m处为止；处为止；2、启动注浆泵，开始注浆，至注浆压力达到设计值为止；启动注浆泵，开始注浆，至注浆压力达到设计值为止；3、将安装在托盘上部的反丝扣接头卸开，提出注浆管将安装在托盘上部的反丝扣接头卸开，提出注浆管(托盘滞留于孔内托盘滞留于孔内)；4、待浆液凝固后，抽汲井管内滞水，观测封井效果；待浆液凝固后，抽汲井管内滞水，观测封井效果；5、取得预期封井效果后，割去井管；取得预期封井效果后，割去井管；6、在基础底板内进行封井处理。在基础底板内进行封井处理。7、封井设计与施工技术参数：水泥封井设计与施工技术参数：水泥32.5级；水灰比级；水灰比1.0；注浆压力设计值；注浆压力设计值0.5Mpa；注浆量；注浆量220L/m；外加剂采用水玻璃，掺入量由试验调试；外加剂采用水玻璃，掺入量由试验调试确定，初凝时间为确定，初凝时间为2小时。小时。3.6 3.6 减压井封井技术减压井封井技术493.6 3.6 减压井封井技术减压井封井技术50方法二：方法二：1、预搅拌预搅拌1.00m3左右的水泥浆，水灰比左右的水泥浆，水灰比0.40.5。2、井管内下入注浆管，注浆管口距井管底部约井管内下入注浆管，注浆管口距井管底部约1.50m左右。左右。3、井管内填入瓜子片，其回填顶部高于滤管顶部井管内填入瓜子片，其回填顶部高于滤管顶部0.50m1.00m。4、开始注浆，边注浆边上提注浆管，直到注浆管完全从瓜子片中提出。开始注浆，边注浆边上提注浆管，直到注浆管完全从瓜子片中提出。注浆要注浆要求：水泥浆将滤管缝隙完全堵死，注浆压力求：水泥浆将滤管缝隙完全堵死，注浆压力0.10.4MPa。5、水泥浆初凝后，抽出井管内的残留水，并及时观测井管内的水位变化情况。一水泥浆初凝后，抽出井管内的残留水，并及时观测井管内的水位变化情况。一般观测般观测24小时后，井管内的水位无明显升高，说明注浆的效果较好。小时后，井管内的水位无明显升高，说明注浆的效果较好。6、当判定已达到注浆封闭效果后，管口周边混凝土面可凿除当判定已达到注浆封闭效果后，管口周边混凝土面可凿除4cm深，并割去所有深，并割去所有外露的井管。外露的井管。7、向井管内灌入混凝土，混凝土灌入高度低于底板混凝土面约向井管内灌入混凝土，混凝土灌入高度低于底板混凝土面约30cm。8、井管内混凝土初凝，并能确定封堵效果满足要求后，抽出井管内残余水。井管内混凝土初凝，并能确定封堵效果满足要求后，抽出井管内残余水。9、井管内约井管内约20cm深处焊接深处焊接46mm厚钢板，然后灌注混凝土，若漏水，在井管内厚钢板，然后灌注混凝土，若漏水，在井管内约约14cm深处再焊接一块深处再焊接一块46mm厚钢板。厚钢板。10、井管内灌注混凝土后，管口用钢板焊封，管口低于混凝土面约、井管内灌注混凝土后，管口用钢板焊封，管口低于混凝土面约4cm。11、管口焊封后，用水泥砂浆填入孔洞抹平，封井工作完毕。、管口焊封后，用水泥砂浆填入孔洞抹平，封井工作完毕。3.6 3.6 减压井封井技术减压井封井技术513.6 3.6 减压井封井技术减压井封井技术52 4.1 4.1 降水方案不合理降水方案不合理 4.2 4.2 降水井的施工质量存在问题降水井的施工质量存在问题 4.3 4.3 降水运行环节出现故障降水运行环节出现故障 4.4 4.4 封井效果不好封井效果不好 4.5 4.5 对周围环境造成很大影响对周围环境造成很大影响 4.6 4.6 承压水降水运行风险控制系统承压水降水运行风险控制系统4 4、工程降水风险、工程降水风险53井数偏少井数偏少,整体降深达不到要求整体降深达不到要求；平面布置不合理平面布置不合理,局部降深达不到要求局部降深达不到要求；滤管过长滤管过长,或进入或进入K K值过大的地层值过大的地层,或未充份利用非完整井的原理或未充份利用非完整井的原理(上上海海Q75100M3/h,Q 对地层各相异性认识不清对地层各相异性认识不清,整体降深达不到要求整体降深达不到要求.沉降过大沉降过大,4.1 4.1 基坑降水方案不合理基坑降水方案不合理54对基坑降水区域的水文地质条件认识不全面；对基坑降水区域的水文地质条件认识不全面；水文地质参数精度不足；水文地质参数精度不足；设计计算存在问题；设计计算存在问题；(大井法初算大井法初算,公式选择要正确公式选择要正确MODFLOW精算精算,操作技能操作技能?)群井布置方案不合理（与隔水帷幕、环境保护要求相抵群井布置方案不合理（与隔水帷幕、环境保护要求相抵触未考虑）触未考虑）4.1 4.1 基坑降水方案不合理基坑降水方案不合理-原因原因55 成孔质量：垂直度与深度控制成孔质量：垂直度与深度控制 冲洗液指标控制冲洗液指标控制(主要主要控制泥浆比重控制泥浆比重)成井质量：井管、过滤管材料与规格；成井质量：井管、过滤管材料与规格；井管、过滤管安装质量井管、过滤管安装质量(换浆比重控制换浆比重控制)；砾料和止水材料的规格、质量及安装砾料和止水材料的规格、质量及安装 (换浆比重控制换浆比重控制)；洗井工艺与洗井质量。洗井工艺与洗井质量。成井质量验收：各工序事前风险控制不到位成井质量验收：各工序事前风险控制不到位4.2 4.2 降水井施工质量存在问题降水井施工质量存在问题56 电源保证程度不足电源保证程度不足 排水畅通能力不足排水畅通能力不足 降水运行管理能力欠缺：降水不到位或超降降水运行管理能力欠缺：降水不到位或超降 井损坏：井管材质问题井损坏：井管材质问题（强度不足、井管漏水）（强度不足、井管漏水）降水井堵塞（旋喷加固施工）降水井堵塞（旋喷加固施工）施工设备碰撞（挖土机、起吊设备等）施工设备碰撞（挖土机、起吊设备等）4.3 4.3 降水运行环节出现故障降水运行环节出现故障57 对于后封井（包括减压井和部分疏干井），需对于后封井（包括减压井和部分疏干井），需要特殊封井措施。要特殊封井措施。封井材料封井材料 封井工艺封井工艺 施工质量施工质量4.4 4.4 封井效果不好封井效果不好58 隔水帷幕偏短；隔水帷幕偏短；隔水帷幕渗漏；隔水帷幕渗漏；降水井深度与隔水帷幕深度不协调降水井深度与隔水帷幕深度不协调 未实行未实行“按需降水按需降水”（水位超降、降水时间偏长）（水位超降、降水时间偏长）4.5 4.5 对周围环境造成很大影响对周围环境造成很大影响594.6 4.6 承压水降水运行风险控制系统承压水降水运行风险控制系统60承压水降水承压水降水运营风险源运营风险源水位异常水位异常用电异常用电异常设备异常设备异常l承压水流量大、水位恢复速度快-要求持续抽水，避免长时间中断抽水l针对主要风险源，研制风险控制系统4.6 4.6 承压水降水运行风险控制系统承压水降水运行风险控制系统61l针对主要风险源，研制风险控制系统；l采用自动控制系统，保证应急反应迅速承压水降承压水降水风险控水风险控制系统制系统1 1、智能化数、智能化数据采集与远据采集与远程实时监控程实时监控系统系统2 2、工程降、工程降水自动预警水自动预警系统系统3 3、断电自动预、断电自动预警与应急系统警与应急系统4 4、备用井、备用井自动启动系自动启动系统统4.6 4.6 承压水降水运行风险控制系统承压水降水运行风险控制系统621 1、智能化数据采集与远程实时监控系统、智能化数据采集与远程实时监控系统及时及时了解降水效果与掌控水位异常了解降水效果与掌控水位异常4.6 4.6 承压水降水运行风险控制系统承压水降水运行风险控制系统632 2、工程降水自动预警系统、工程降水自动预警系统保证应急反应迅速保证应急反应迅速4.6 4.6 承压水降水运行风险控制系统承压水降水运行风险控制系统643、断电自动应急系统、断电自动应急系统-保证电源中断不超过保证电源中断不超过100s数分钟数分钟电控中心，控制电源切换与延时启动抽水泵市电备用电源4.6 4.6 承压水降水运行风险控制系统承压水降水运行风险控制系统654、备用井自动启动系统、备用井自动启动系统针对抽水设备异常、针对抽水设备异常、水位异常，确保控制安全水位埋深水位异常，确保控制安全水位埋深自动控制箱，预设控制指令水位自动采集备用井内的抽水泵5.1 5.1 盾构进出洞降水盾构进出洞降水 1 1、青草沙严桥支线青草沙严桥支线C2C2标标J10J10工作井顶管出洞降水工作井顶管出洞降水 2 2、芦恒路中间风井进出洞降水、芦恒路中间风井进出洞降水5.2 5.2 超深基坑承压水减压降水超深基坑承压水减压降水 3 3、M4M4线董家渡隧道修复深基坑降水线董家渡隧道修复深基坑降水(坑内降水坑内降水)4 4、上海环球金融中心塔楼基坑降水、上海环球金融中心塔楼基坑降水(坑外降水坑外降水)5 5、杭州地铁杭州地铁1 1号线江南风井承压水减压降水号线江南风井承压水减压降水(坑内降水坑内降水)5 5、工程降水实例、工程降水实例661 1 青草沙严桥支线青草沙严桥支线C2C2标标J10J10工作井顶管出洞降水工作井顶管出洞降水 工程问题：工程问题：基坑工程基本完成，但出洞部位围护结构严重基坑工程基本完成，但出洞部位围护结构严重渗漏，渗漏量大、渗水夹泥。渗漏，渗漏量大、渗水夹泥。降水目的：降水目的：降低上部潜水水位，减少顶管出洞风险。降低上部潜水水位，减少顶管出洞风险。降水类型：降水类型：坑外敞开式潜水疏干降水坑外敞开式潜水疏干降水5.1 5.1 盾构进出洞降水盾构进出洞降水67工程概况工程概况 1 1 青草沙严桥支线青草沙严桥支线C2C2标标J10J10工作井顶管出洞降水工作井顶管出洞降水68围护结构：采用钻孔灌注桩；坑内加固：三轴搅拌桩裙边加固及满堂压密注浆加固；止水帷幕：1排三轴搅拌桩止水+围护桩间压密注浆加固；坑外洞口加固：5排三轴搅拌桩加固。工程概况工程概况 1 1 青草沙严桥支线青草沙严桥支线C2C2标标J10J10工作井顶管出洞降水工作井顶管出洞降水69围护结构：采用钻孔灌注桩；坑内加固：三轴搅拌桩裙边加固及满堂压密注浆加固；止水帷幕：1排三轴搅拌桩止水+围护桩间压密注浆加固；坑外洞口加固：5排三轴搅拌桩加固。渗漏原因：渗漏原因：1 1 青草沙严桥支线青草沙严桥支线C2C2标标J10J10工作井顶管出洞降水工作井顶管出洞降水70在埋深5m-13m(标高-1.80m9.81m)范围内，为32层砂质粉土夹淤泥质粉质粘土，坑外进出洞加固体未完全封闭该层（其顶标高-4.90m）。进出洞位置恰好位于该深度范围工程措施：工程措施：在加固体外侧设置降水井，将地下水位降低到洞门底部以下0.5m-1.0m。2 2、芦恒路中间风井进出洞降水、芦恒路中间风井进出洞降水 工程问题：工程问题：基坑工程完成，进出洞位置位于微承压含水层基坑工程完成，进出洞位置位于微承压含水层中，面临承压水引起的突涌与流砂的威胁。中，面临承压水引起的突涌与流砂的威胁。降水目的：降水目的：降低降低微承压水位与局部疏干微承压水，保证顺微承压水位与局部疏干微承压水，保证顺利进出洞利进出洞。降水类型：降水类型：坑外敞开式微承压水疏干降水坑外敞开式微承压水疏干降水(4(42 2层、层、5 51 1层；层；5 52 2层的上段层的上段)5.1 5.1 盾构进出洞降水盾构进出洞降水71工程特征工程特征 2 2芦恒路中间风井进出洞降水芦恒路中间风井进出洞降水72进洞与出洞位置均位于42与52组成的微承压含水层中。工程措施工程措施 2 2 芦恒路中间风井进出洞降水芦恒路中间风井进出洞降水73设置降压兼疏干井，将微承压水位降低到洞门底部以下，达到预防突涌与流砂的目的。洞门底部为克服砂质粉土层中井损失较大影响降水效为克服砂质粉土层中井损失较大影响降水效果的问题，加大了过滤器长度，以确保井外果的问题，加大了过滤器长度，以确保井外水位达到洞门底部以下。水位达到洞门底部以下。3 3 M4M4线董家渡隧道修复深基坑降水线董家渡隧道修复深基坑降水(坑内降水坑内降水)工程问题：工程问题：基坑的最终开挖面已进入基坑的最终开挖面已进入7 71 1层承压含水层中，层承压含水层中，必须严格控制承压水位至安全深度以下；周边环境复杂，坑必须严格控制承压水位至安全深度以下；周边环境复杂，坑外水位降幅必须控制在有限范围内。外水位降幅必须控制在有限范围内。降水目的：降水目的：开挖过程中，降低承压水位，避免坑底突涌；开挖过程中，降低承压水位，避免坑底突涌；当开挖面进入承压含水层，局部疏干承压含水层，防止坑底当开挖面进入承压含水层，局部疏干承压含水层，防止坑底抗渗失稳。抗渗失稳。降水类型：降水类型：坑内承压水减压降水。坑内承压水减压降水。5.2 5.2 超深基坑承压水减压降水超深基坑承压水减压降水74 工程工程概况概况：wM4线董家渡修复工程，包括东、中、西三个超深明挖线董家渡修复工程，包括东、中、西三个超深明挖基坑。基坑。w超深基坑开挖主要集中在浦西董家渡一块狭小区域内实超深基坑开挖主要集中在浦西董家渡一块狭小区域内实施，周边建筑密集，交通繁忙。施，周边建筑密集，交通繁忙。w基坑采用厚基坑采用厚1.20m、深、深65.00m的地下连续墙作为围护结的地下连续墙作为围护结构，开挖深度达构，开挖深度达38.0040.90m，采用，采用9道道(东端头井东端头井10道道)钢筋混凝土支撑体系。钢筋混凝土支撑体系。3 M43 M4线董家渡隧道修复深基坑降水线董家渡隧道修复深基坑降水757677减压抽水井设置在基坑内侧；井点滤管埋置深度小于地下连续墙的入土深度；基坑内布井55口。78工程特点：工程特点：w深层承压含水层组厚度大深层承压含水层组厚度大(第一、二、三承压含水层第一、二、三承压含水层连通，含水层组总厚度达连通，含水层组总厚度达116.00m)、水量大；、水量大；w地下连续墙进入承压含水层顶板以下约地下连续墙进入承压含水层顶板以下约30.00m；w基坑周边建筑环境要求高；基坑周边建筑环境要求高；w连续墙底以上，基坑内、外侧的承压含水层呈半连连续墙底以上，基坑内、外侧的承压含水层呈半连通状态。通状态。3 M43 M4线董家渡隧道修复深基坑降水（续）线董家渡隧道修复深基坑降水（续）79降水效果：降水效果：坑内水位一直控制在基坑开挖面以下。坑内水位一直控制在基坑开挖面以下。坑外水位降深：坑坑外水位降深：坑外水位观测孔内的最大水位降深外水位观测孔内的最大水位降深为为4.00m左右。左右。(4/30=0.1333)原设计计算原设计计算(运用三维运用三维有限元渗流模型有限元渗流模型)的坑外水位降深的坑外水位降深5.00m左右。模型左右。模型计算结果与实际水位降深基本一致。计算结果与实际水位降深基本一致。3 M43 M4线董家渡隧道修复深基坑降水（续）线董家渡隧道修复深基坑降水（续）80坑内坑内40口减压井抽水时的地下水位降深等值线图口减压井抽水时的地下水位降深等值线图81坑内坑内40口减压井抽水时的基坑纵剖面地下水渗流场模拟图口减压井抽水时的基坑纵剖面地下水渗流场模拟图82地面沉降及地下连续墙变形：地面沉降及地下连续墙变形：监测资料表明：地下连续墙变形正常，控制在设监测资料表明：地下连续墙变形正常，控制在设计范围内，坑外地面沉降正常。计范围内，坑外地面沉降正常。开挖单元地下连续墙的渗漏情况正常，未发现有开挖单元地下连续墙的渗漏情况正常，未发现有较大的渗漏点。较大的渗漏点。3 M43 M4线董家渡隧道修复深基坑降水（续）线董家渡隧道修复深基坑降水（续）83周边环境的累计最大沉降值：周边环境的累计最大沉降值：中山南路监测点：中山南路监测点：12.11mm；(2006.7.18)董家渡路监测点：董家渡路监测点：10.25mm；(2006.7.28)税务大楼监测点：税务大楼监测点：14.22mm。(2006.6.22实测沉实测沉降降34.19mm；2006.2.10基坑开挖前初始沉降基坑开挖前初始沉降19.97mm)3 M43 M4线董家渡隧道修复深基坑降水（续）线董家渡隧道修复深基坑降水（续）84 结论：结论：w基坑外侧的承压地下水位降深小于基坑外侧的承压地下水位降深小于 5.00m，证，证明了地下连续墙对地下水渗流的阻隔作用。基明了地下连续墙对地下水渗流的阻隔作用。基坑内外的地下水位相差较大，达到了降水设计坑内外的地下水位相差较大，达到了降水设计的目的。的目的。w针对本工程的结构特点及水文地质特征，采用针对本工程的结构特点及水文地质特征，采用基坑内侧减压降水，对周边建筑及环境的影响基坑内侧减压降水，对周边建筑及环境的影响较小。较小。3 M43 M4线董家渡隧道修复深基坑降水线董家渡隧道修复深基坑降水(续）续）85基坑开挖深度、承压水位标高、抽水流量及地面沉降实测历时曲线基坑开挖深度、承压水位标高、抽水流量及地面沉降实测历时曲线基坑开挖深度、承压