3 深基坑降水与止水

1、第三节第三节 深基坑降水与止水技术深基坑降水与止水技术现代施工技术现代施工技术深基坑降水技术1 土的渗透系数测定土的渗透系数测定 渗透系数渗透系数K反映土的透水性大小（反映土的透水性大小（cm/s或或m/d） 现场渗透试验：现场渗透试验： （1）抽水试验）抽水试验用于含水层或地下水位较用于含水层或地下水位较浅，且有一定富水性的土层；浅，且有一定富水性的土层； （2）压水试验）压水试验用于贫水、干旱地层；用于贫水、干旱地层； （3）注水试验）注水试验钻孔注水，原理同抽水试钻孔注水，原理同抽水试验。验。 大型工程对土的渗透系数作测定大型工程对土的渗透系数作测定抽水试验（扬水试验）抽水试验（扬水试验

2、） （1）在试验点钻中心试验孔；）在试验点钻中心试验孔； （2）在中心孔每侧钻不少于）在中心孔每侧钻不少于2个观测孔；个观测孔； （3）在中心孔持续抽水至孔）在中心孔持续抽水至孔内水柱稳定，测得孔内水位降深内水柱稳定，测得孔内水位降深（S），涌水量（），涌水量（Q）与相应的）与相应的影响半径（影响半径（r）)/(lglg73. 0212212dmyyxxQk对于无压完整井对于无压完整井2 降水方法与降水深度降水方法与降水深度 （1）一般轻型井点（一）一般轻型井点（一级）级） 36m （2）射流泵轻型井点）射流泵轻型井点 8m （3）喷射井点）喷射井点820m （4）深井泵）深井泵 15m （5

3、）管井井点（潜水泵）管井井点（潜水泵）浅的浅的36m，深的可达，深的可达20m。上海常用：轻型、喷射上海常用：轻型、喷射南京常用：管井、轻型南京常用：管井、轻型工作原理工作原理 由离心泵提供的高压由离心泵提供的高压工作水通过管通进入埋工作水通过管通进入埋于井点管中底部的射流于井点管中底部的射流泵内，水流从喷嘴中高泵内，水流从喷嘴中高速喷出，在其周围形成速喷出，在其周围形成真空，从而使地下水通真空，从而使地下水通过滤水管吸入泵内汇同过滤水管吸入泵内汇同工作水一起升压后排出。工作水一起升压后排出。特点：特点：射流泵是利用流体传递能量，其结构简单，工作可靠，射流泵是利用流体传递能量，其结构简单，工作

4、可靠，寿命长，管理使用方便。寿命长，管理使用方便。适用于土的渗透系数数为适用于土的渗透系数数为5-20m/昼夜及降水深度为昼夜及降水深度为10-25m的工况。由于吸上高度大，从而增加了基坑的工况。由于吸上高度大，从而增加了基坑开深度。开深度。与轻型井点喷射泵比较，在同样抽吸深度时，轻型井与轻型井点喷射泵比较，在同样抽吸深度时，轻型井点泵需二次以上分段降水，而射流深井泵则一次到位，点泵需二次以上分段降水，而射流深井泵则一次到位，减少了工作量。减少了工作量。与机械长轴深井泵比较，克服了长轴深井泵安装复杂，与机械长轴深井泵比较，克服了长轴深井泵安装复杂，故障多，使用要求高，维修不便等弊病。故障多，使

5、用要求高，维修不便等弊病。1溢流口溢流口2机组水箱机组水箱3压力表压力表4真空表真空表5真空表接管真空表接管6出水管出水管7进水管进水管8外套管外套管9射流管射流管10管接管接11滤水管滤水管12外套管滤头外套管滤头管井井点降水管井井点降水管井井点四周管井井点四周填入砂滤料填入砂滤料管井井点管管井井点管砂滤料运输砂滤料运输管井降水井点管管井降水井点管井点管外包滤层井点管外包滤层基坑底部增加轻基坑底部增加轻型井点降水型井点降水3 降水方案选择要素降水方案选择要素 （1）气象条件）气象条件特别考虑暴雨水，如上海暴雨量特别考虑暴雨水，如上海暴雨量120150mm/d，广州，广州300mm/d （2）

6、地质条件）地质条件按当地条件及施工经验确定抽水量按当地条件及施工经验确定抽水量 （3）场地条件）场地条件 （4）坡面保护）坡面保护井点抽水保真空，不使坡面漏气（薄膜井点抽水保真空，不使坡面漏气（薄膜覆盖、挂网喷浆）覆盖、挂网喷浆） （5）电渗井点）电渗井点粘性土中用粘性土中用 （6）电源有两路，井点泵有备用量）电源有两路，井点泵有备用量 4 基坑开挖与降水对邻近建筑物的影响及措施基坑开挖与降水对邻近建筑物的影响及措施（1）降水不当引起的危害）降水不当引起的危害实例实例上海康乐路十二层大楼工程上海康乐路十二层大楼工程 基础：箱基，开挖基础：箱基，开挖5.5m，面积，面积7014m2 降水方案：钢

7、板桩加井点降水降水方案：钢板桩加井点降水 抽水抽水6天后沉降观测点的沉降量：天后沉降观测点的沉降量：危害：降水期间，距基坑危害：降水期间，距基坑610m处旧民房略有裂缝。拔起钢处旧民房略有裂缝。拔起钢板桩后，挟带泥土很多，使民房成危房板桩后，挟带泥土很多，使民房成危房离井点距离（离井点距离（m)3510203141沉降量沉降量(mm)104.52.5210 上海、广东、江苏、山东、浙江等地均有多雨季节，地上海、广东、江苏、山东、浙江等地均有多雨季节，地下水充沛，基坑土方开挖时排水或降水不当，均有可能造成下水充沛，基坑土方开挖时排水或降水不当，均有可能造成支护结构失效坍塌事故。支护结构失效坍塌事

8、故。 基坑支护结构基坑支护结构外侧因泥沙随水渗外侧因泥沙随水渗流进入基坑，造成流进入基坑，造成局部沉陷坍塌事故局部沉陷坍塌事故（2）减少降水影响的措施）减少降水影响的措施 减缓降水速度，勿使土粒带出减缓降水速度，勿使土粒带出 a. 利用降水曲线使其平缓，使邻近建筑物均匀沉降利用降水曲线使其平缓，使邻近建筑物均匀沉降 办法：将井点加长，减缓降水速度办法：将井点加长，减缓降水速度 b. 根据土粒，改换滤网根据土粒，改换滤网 c. 提高施工质量，确保砂滤层厚度，滤网外填砂其直径不提高施工质量，确保砂滤层厚度，滤网外填砂其直径不 小于小于200mm d. 井点上部井点上部11.5m深度用粘土封口。深度

9、用粘土封口。 （2）减少降水影响的）减少降水影响的措措 施施 在建筑物沿基坑一边，在建筑物沿基坑一边，采用回灌井，使建筑物保采用回灌井，使建筑物保持原有地下水位（地下水持原有地下水位（地下水位降低，土层压缩下降）位降低，土层压缩下降） a. 采用回灌沟采用回灌沟 条件：建筑物离基坑稍远，条件：建筑物离基坑稍远，无隔水层或弱透水层无隔水层或弱透水层 无隔水层回灌无隔水层回灌 有隔水层回灌有隔水层回灌（2）减少降水影响的）减少降水影响的措措 施施 在建筑物沿基坑一边，在建筑物沿基坑一边，采用回灌井，使建筑物保采用回灌井，使建筑物保持原有地下水位（地下水持原有地下水位（地下水位降低，土层压缩下降）位

10、降低，土层压缩下降） b. 采用回灌井采用回灌井 条件：土层中有粘质粉土条件：土层中有粘质粉土夹层夹层 c. 回灌的做法及技术要求回灌的做法及技术要求 回灌井为较长的穿孔井管，同滤管，外填滤料，回灌井为较长的穿孔井管，同滤管，外填滤料，粘土封口，回灌井的计算同一般井点计算。水位如粘土封口，回灌井的计算同一般井点计算。水位如何用观测井观测。有时加压回灌，压力为何用观测井观测。有时加压回灌，压力为10m水柱。水柱。 回灌井的回灌水位曲线是倒漏斗形；回灌井的回灌水位曲线是倒漏斗形； 防止降水和回灌两井相通，应保持距离防止降水和回灌两井相通，应保持距离6m以以上；上； 回灌井点，深度控制在长期降水曲线

11、下回灌井点，深度控制在长期降水曲线下1m为为宜；宜； 回灌应用清水。回灌应用清水。 回灌实例回灌实例 上海友谊商店主楼，楼长上海友谊商店主楼，楼长82m，宽，宽34m，高，高33m，6层升板建筑。层升板建筑。片筏基础，基础挖深地面下片筏基础，基础挖深地面下3.4m，东面离上海电台大楼，东面离上海电台大楼10m处挖深达处挖深达4.2m。电台大楼为。电台大楼为30m高的六层框架结构，建于三十年代。原地下水高的六层框架结构，建于三十年代。原地下水位于地面下位于地面下1.5m。 降水井点范围降水井点范围44m85m，井点长度，井点长度7.1m，其中滤管长，其中滤管长1m。 回灌井点与降水井点相距回灌井

12、点与降水井点相距7m，局部因场地限制缩小到，局部因场地限制缩小到3m。沿电台。沿电台大楼布置，共长大楼布置，共长38m，间距，间距3m。回灌井点长。回灌井点长8m，埋至灰粉土层底部。，埋至灰粉土层底部。5m高水箱。高水箱。 n效果：沉降观测表明，回灌区一般沉降量效果：沉降观测表明，回灌区一般沉降量12mm，非回灌区沉降可达，非回灌区沉降可达912mm。深基坑止水技术1 止水帷幕施工方法止水帷幕施工方法 （1）高压喷射注浆法）高压喷射注浆法成幕质量好，成幕质量好，适用土层广，但成本高；适用土层广，但成本高； （2）深层搅拌法）深层搅拌法成本低，只适用成本低，只适用软粘土地基；软粘土地基； （3）

13、压力灌浆法）压力灌浆法适用土层较广，适用土层较广，施工方便，但注浆可控性差，形成完整施工方便，但注浆可控性差，形成完整帷幕较难。帷幕较难。2 高压喷射注高压喷射注浆法浆法 堵水防渗按双堵水防渗按双排或三排布孔，排或三排布孔，孔距孔距0.866倍旋倍旋喷桩直径。喷射喷桩直径。喷射水泥浆，可掺水泥浆，可掺2%4%的水玻的水玻璃，提高抗渗。璃，提高抗渗。有抗渗要求，不有抗渗要求，不宜掺矿渣水泥宜掺矿渣水泥 。 先喷浆后旋转和先喷浆后旋转和提升。提升。 3 深层搅拌法深层搅拌法 深层搅拌法深层搅拌法分喷浆深层搅分喷浆深层搅拌法和喷粉深拌法和喷粉深层搅拌法两种。层搅拌法两种。形成止水帷幕形成止水帷幕常用

14、喷浆深层常用喷浆深层搅拌法。搅拌法。 浆液水灰比浆液水灰比0.450.55 4 高压灌浆法高压灌浆法 （1）钻孔）钻孔91mm （2）钻杆内灌入封闭）钻杆内灌入封闭泥浆。泥浆。 （3）插入阀管到设计）插入阀管到设计深度。深度。 （4）封闭泥浆凝固后，）封闭泥浆凝固后，在塑料阀管中插入在塑料阀管中插入双向密封注浆芯管双向密封注浆芯管进行注浆。进行注浆。 （5）注浆完毕冲洗塑）注浆完毕冲洗塑料阀管中残留浆液。料阀管中残留浆液。 冻结法施工新技术 上海轨道交通四号线工程事故上海轨道交通四号线工程事故 2003年年7月月1日发生的上海轨道交通日发生的上海轨道交通4号线事号线事故，已被查明是一起造成重大

15、经济损失和社会影故，已被查明是一起造成重大经济损失和社会影响的工程责任事故，仅直接经济损失就达响的工程责任事故，仅直接经济损失就达1.5亿元亿元左右。左右。 发生事故的上海轨道交通发生事故的上海轨道交通4号线旁通道，采号线旁通道，采用的是冻结加固暗挖法施工。据事故调查组专家用的是冻结加固暗挖法施工。据事故调查组专家成员、中国矿业大学教授翁家杰介绍，冻结法是成员、中国矿业大学教授翁家杰介绍，冻结法是一种成熟、先进的施工工艺，已有一种成熟、先进的施工工艺，已有100多年历史。多年历史。1992年起，冻结法工艺被广泛应用于上海地下年起，冻结法工艺被广泛应用于上海地下工程中。这项施工工艺不仅通过专家的

16、技术论证，工程中。这项施工工艺不仅通过专家的技术论证，而且还曾获得上海市科技进步三等奖。但上海轨而且还曾获得上海市科技进步三等奖。但上海轨道交通道交通4号线恰恰在这样一个成熟工艺上摔了重号线恰恰在这样一个成熟工艺上摔了重重的一跤。重的一跤。 在事故发生前，施工单位在事故发生前，施工单位中煤矿山工程有限中煤矿山工程有限公司上海分公司项目部对原定的施工组织设计擅自进行公司上海分公司项目部对原定的施工组织设计擅自进行了调整。方案调整没有严格遵循冻结法施工工艺的有关了调整。方案调整没有严格遵循冻结法施工工艺的有关规定，导致旁通道冻土结构在施工中出现薄弱环节。规定，导致旁通道冻土结构在施工中出现薄弱环节

17、。 调整后的方案，降低了对冻土平均温度的要求，从调整后的方案，降低了对冻土平均温度的要求，从原方案的原方案的10减少到减少到8；旁通道处垂直冻结管数；旁通道处垂直冻结管数量减少，从原方案的量减少，从原方案的24根减少到根减少到22根，而原先为根，而原先为25米米深的深的7根垂直冻结管，其中根垂直冻结管，其中4根被缩短到根被缩短到14.25米，米，3根根被缩短到被缩短到16米，造成旁通道与下行线隧道腰线以下交米，造成旁通道与下行线隧道腰线以下交汇部冻土薄弱；下行线仅设单排汇部冻土薄弱；下行线仅设单排6个冻结斜孔，孔距个冻结斜孔，孔距1米，虽然在冻结孔长度上予以增加，但数量偏少、间距米，虽然在冻结

18、孔长度上予以增加，但数量偏少、间距偏大，导致冻结效果不足以抵御相应部位的水土压力。偏大，导致冻结效果不足以抵御相应部位的水土压力。 从从6月月28日出现险情征兆到日出现险情征兆到7月月1日隧道渗水坍日隧道渗水坍塌的塌的3天里，上海轨道交通天里，上海轨道交通4号线有许多次机会可以号线有许多次机会可以提前制止险情的发生提前制止险情的发生 。 施工方案的擅自调整，虽然经过了中煤公司副施工方案的擅自调整，虽然经过了中煤公司副总经理、总工程师李功洲批准，但没有按程序规定，总经理、总工程师李功洲批准，但没有按程序规定，正式送交工程总承包方正式送交工程总承包方上海隧道工程股份有上海隧道工程股份有限公司审批、工程监理公司限公司审批、工程监理公司上海地铁咨询监上海地铁咨询监理科技有限公司审定；而作为总承包公司和监理公理科技有限公司审定；而作为总承包公司和监理公司，有关当事人明知施工方案被调整，却没有履行司，有关当事人明知施工方案被调整，却没有履行职责要求施工方报送调整后的施工方案，更没有编职责要求施工方报送调整后的施工方案，更没有编制相应调整的施工组织设计，从一开始就丧失了一制相应调整的施工组织设计，从一开始就丧失了一个防范风险的良机。个防范风险的良机。 6月月28