基坑降水技术及相关案例分析[详细]

1、2016年12月基坑降水技术及相关案例分析汇报提纲地下水对基坑工程的影响12基坑降水设计及管理3基坑降水工程案例（1）地下水相关概念地下水对基坑工程的影响含水层、隔水层、弱透水层饱水岩层中，根据岩层给水与透水能力而进行的划分，具有相对性： 含水层（Aquifer）： 是能够透过并给出相当数量水的岩层各类砂土，砂岩等 隔水层（Aquifuge)： 不能透过与给出水或透过与给出的水量微不足道的岩层裂隙不发育的基岩、页岩、板岩、粘土（致密） 弱透水层（Aquitard）： 渗透性很差，给出的水量微不足道，但在较大水力梯度作用下，具有一定的透水能力的岩层各种粘土，泥质粉砂岩、砂质页岩上层滞水、潜水、承

2、压水上层滞水：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（1）地下水相关概念地下水对基坑工程的影响承压水：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

3、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。隔水底板隔水顶板H：承压水头M：承压含水层厚度（1）地下水相关概念地下水对基坑工程的影响承压水突 涌 突涌点据不完全统计，地下工程事故85%与地下水控制不当有关 当基底以下存在承压含水层，基坑开挖减小了含水层上覆隔水层的厚度，当上覆土重小于承压水的顶托力时，承压水的水头压力能顶裂或冲毁基坑底板，造成突涌。（2）地下水对基坑工程的影

4、响地下水对基坑工程的影响 地基土在具有一定渗流速度（或梯度）的水流作用下，其细小颗粒被冲走，土中的空隙逐渐增大，慢慢形成一种能穿越地基的细管状渗流通道，从而掏空地基或坝体，使之变形、失稳，此现象即为管涌。 一般发生在无粘性土层中。地基条件时斜坡条件时（2）地下水对基坑工程的影响地下水对基坑工程的影响管 涌 地基土在具有一定渗流速度（或梯度）的水流作用下，其细小颗粒被冲走，土中的空隙逐渐增大，慢慢形成一种能穿越地基的细管状渗流通道，从而掏空地基或坝体，使之变形、失稳，此现象即为管涌。 一般发生在砂性地层（2）地下水对基坑工程的影响地下水对基坑工程的影响突涌与管涌的区别 （2）地下水对基坑工程的影

5、响地下水对基坑工程的影响突涌与管涌的区别 突 涌管 涌表现形式底板冒水（多点、砂沸）基坑周边地面下沉底板上冒水（单点，溢出口逐步扩大）坑外局部地面沉陷形成条件底板以下存在承压水，且坑底不透水层厚度不足以抵抗下部承压水头底板附近为非粘性地层（粉土、粉砂），坑内外水位差过大；有止水帷幕时，止水帷幕插入深度不够或者存在较大的缺陷治理措施施工降压井，降低下部承压水头对勘探孔或格构柱注浆周边环境允许，降低坑外水位，减少坑内外水位差 止水帷幕缺陷处注浆（基底下310m）（2）地下水对基坑工程的影响地下水对基坑工程的影响突涌与管涌的区别 止水帷幕渗漏，桩间水土流失地面塌陷（2）地下水对基坑工程的影响地下水对

6、基坑工程的影响帷幕渗漏、地面塌陷（2）地下水对基坑工程的影响地下水对基坑工程的影响帷幕渗漏、地面塌陷 基坑渗漏造成外侧地面塌陷（2）地下水对基坑工程的影响地下水对基坑工程的影响地面沉降降水引发地面沉降主要是地层失水后引起土体的压密固结，一般认为砂层的压缩量极小，且很快趋于稳定，而粘性土层压缩量大，固结沉降完成需要较长时间。水位下降引起的地面沉降一般是均匀沉降；地层土体流失引起的是不均匀沉降，一般引起地面沉陷。（2）地下水对基坑工程的影响地下水对基坑工程的影响边坡滑移（2）地下水对基坑工程的影响地下水对基坑工程的影响挖机沉陷、影响施工效率2014年7月31日杭州地铁4号线塌方透水事故167月31

7、日上午，地铁4号线江锦路站至市民中心站区间，右线盾构机进洞时，现场发现洞门左上方出現渗漏水，新塘河河水水位增高。上午11点，新塘河围堰內积水突然消失，进入市民中心站，随之围堰倒塌，河水迅速灌入地铁。（2）地下水对基坑工程的影响地下水对基坑工程的影响17地下水对基坑工程的影响（2）地下水对基坑工程的影响18地下水对基坑工程的影响（2）地下水对基坑工程的影响19地下水对基坑工程的影响（2）地下水对基坑工程的影响20地下水对基坑工程的影响（2）地下水对基坑工程的影响21地下水对基坑工程的影响（2）地下水对基坑工程的影响22河水涌入车站地下水对基坑工程的影响（2）地下水对基坑工程的影响23地下水对基坑

8、工程的影响（2）地下水对基坑工程的影响24地下水对基坑工程的影响（2）地下水对基坑工程的影响25河水倒灌后，有一台盾构机被埋在河水之下地下水对基坑工程的影响（2）地下水对基坑工程的影响2014年7月1日武汉地铁4号线盾构机接收涌水涌砂事故267月1日晚19时10分，盾构井在左线吊出过程中，隧道与车站结构底部出现涌水涌砂险情，致使靠基坑一侧的省人民医院检测中心沉降开裂，数十名病人转移。地下水对基坑工程的影响（2）地下水对基坑工程的影响（3）地下水与社会效益及经济效益降水井降水井坑外水位降低，侧压力减少，增加了围护体系的稳定性；坑外水位降低，避免了桩间渗水流砂、管涌的发生；渣土车直接开至坑底，采用

9、装载机推土装车，大大提高工作效率，缩短工期。郑机城际铁路新郑机场站地下水对基坑工程的影响（3）地下水与社会效益及经济效益降水井杭州庆春路过江隧道，原设计围护结构为地下连续墙，施工成本超过1.3亿；更改为放坡+降水，放坡施工成本低于6000万元，工期缩短2个月以上。地下水对基坑工程的影响充分发挥了混凝土的自防水效果，提高了结构的防水性能（3）地下水与社会效益及经济效益地下水对基坑工程的影响汇报提纲地下水对基坑工程的影响12基坑降水设计及管理3基坑降水工程案例解决承压水突涌问题解决基底、边坡稳定性问题提高土方开挖效率，方便坑内施工作业尽量减少环境影响 （一）基坑降水目的及方法业主、设计、施工、监理

10、方均缺乏水文地质专业或相关专业的技术人员，对地下水的认识、理解不够透彻。围护结构设计不合理，或遇水即隔，造成过度浪费，或仅从受力方面考虑，不足。施工方过份相信经验、或者重视力度不够；不考虑水文地质条件的差异。管理方抓不住关键点32 （二）地下水控制现状33围护结构示意图基坑底板围护底端如：南京某中心基坑工程，面积约10万m2，开挖深度14.7016.00m，围护结构为地下连续墙，深62m，进入中风化泥岩中。严重浪费。 （二）地下水控制现状34南京市纬三路过江隧道江南竖井，设计方为了隔断下部承压含水层坑内外水力联系，地连墙进入基岩风化层，一幅地连墙施工需7天。结果承压水未隔断，却因地墙接缝未处理

11、好，导致承压水顺地墙接缝进入基坑，发生管涌。围护结构示意图基坑底板围护底端管涌形成示意图承压含水层 （二）地下水控制现状-2淤泥质粉质黏土-2淤泥质粉质黏土-4粉砂夹粉土-5粉细砂-6黏土夹粉土中粗砂混卵砾石-1强风化泥质粉砂岩-2中化泥质粉砂岩4m旋喷桩加固 （二）地下水控制现状许多事故的发生看似偶然，实属必然。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

12、程降水无隔水帷幕基坑降水（三）基坑工程降水类型基坑工程降水类型 由于隔水帷幕深入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。实际工程中，围护结构无法做到滴水不漏

13、。基坑工程降水类型全封闭式降水（三）基坑工程降水类型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

14、程降水类型（三）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、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（三）基坑工程降水类型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，

15、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。潜水含水层承压含水层基坑工程降水类型敞开式降水（三）基坑工程降水类型根据降水井与基坑的相对位置，又可分为坑外降水和坑内降水降水井布设配合措施优点缺点适用条件坑外降水无隔水帷幕或隔水帷幕对地下水流无阻碍作用有利边坡稳定减少围护的侧压力坑外水位下降对周边环境产生影响环境要求不高坑内降水有隔水帷幕且对地下水流具有阻碍作用坑外水位不下降或少下降，有利于环境保护形成坑内、外水头差，易引起管涌环境要求高基坑工程降水类型（三）基坑工程降水类型条件

16、分析（1）水文地质条件地下水位含水层埋藏条件含水层岩性、厚度相关参数（渗透系数K、影响半径R等）（2）开挖深度、面积（3）围护型式围护结构止水效果分析围护结构的深度围护结构施工工艺对止水效果的影响太深地墙质量难以保证与基岩接触带的止水效果（4）周边环境（四）基坑工程降水设计相关计算公式（1）承压水作用下的坑底突涌稳定性计算公式基坑底板至承压含水层顶板间的土重力应大于承压水的顶托力。（四）基坑工程降水设计（2）总涌水量计算公式潜水完整井：潜水非完整井：相关计算公式（四）基坑工程降水设计（2）总涌水量计算公式承压水完整井：承压水非完整井：相关计算公式（四）基坑工程降水设计（2）总涌水量计算公式承压

17、水潜水完整井：相关计算公式注意解析公式的适用条件 建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012 （四）基坑工程降水设计（3）单井水量计算公式在井径相同条件下，可采用抽水试验的单井出水量；当无抽水试验资料时，可用如下经验公式估算：式中：q单井允许出水量，m3/d； K渗透系数，m/d； l过滤的工作部分长度（m）； r过滤器外缘的半径（m）；（4）降水井数量计算公式20%的备用井，但不得少于1口。相关计算公式（四）基坑工程降水设计（5）降水引起的地层变形计算公式相关计算公式（四）基坑工程降水设计Visual MODFLOW 是目前国际上最流行且被各国一致认可的三维地下水流和溶质运移模拟评价的标准可

18、视化专业软件系统, 该系统是由加拿大Waterloo 水文地质公司在原MODFLOW 软件的基础上应用现代可视化技术开发研制的, 并于首次在国际上公开发行。这个软件包由Modflow( 水流评价) 、Modpath( 平面和剖面流线示踪分析) 和MT 3D( 溶质运移评价) 三大部分组成, 并且具有强大的图形可视界面功能 。设计新颖的菜单结构允许用户非常容易地在计算机上直接圈定模型区域和剖分计算单元, 并可方便地为各剖分单元和边界条件直接在机上赋值, 做到真正的人机对话。界面设计包括三大彼此联系但又相当独立的模块, 即输入模块、运行模块和输出模块。能模拟不同复杂条件下的地下水流状况，能有效解决

19、止水帷幕、各类边界等对地下水流动造成的影响。（6）复杂条件下的降水设计数值法相关计算公式（四）基坑工程降水设计三个阶段的管理、控制设计阶段技术可行、经济合理、安全可靠的技术方案施工阶段成井质量控制、抽水试验、试降水等（动态管理） 降水井施工阶段： 检验成井工艺选择、验证单井抽水量、调整降水方案 降水井施工完后：开挖之前，进行生产性验证抽水试验，检验能否将地下水降至设计水位，检验围护结构的止水效果。运行阶段水位监控（关键点）、降水井保护。（五）基坑工程降水管理（1）成井质量单井出水量管井内水位达到设计降深时的实测出水量，应不小于管井设计出水量、各井出水量相差不大（均匀）。一般在没有帷幕影响情况下

20、，单井出水量： 砂质粉土25m3/h 粉砂815m3/h 粉细砂20100m3/h。（2）出水含砂量的控制建筑与市政降水工程技术规范要求：全部降水井运行时，抽排水的含沙量应符合下列规定： 粗砂含量应小于1/5万； 中砂含量应小于1/2万； 细砂含量应小于1/1万。供水井要求小于1/20万（五）基坑工程降水管理（3）降水井结构管径设计273mm、325mm，由单井出水量、水泵外径决定，非管径决定水量管材选择钢管、无砂混凝土管、PVC管滤料要求石子、瓜子片、中粗砂，根据地层粒径选择（五）基坑工程降水管理回灌的工作原理 在抽水井与被保护建（构）筑物之间设置一排回灌井（注水井），并在抽水的同时通过回灌

21、井向地下注水，这样在原建筑物附近，一方面由于抽取地下水使其水位下降，另一方面，通过回灌井的注水又会使其地下水位上升，二者共同作用的效果，使基坑周边被保护建（构）筑物保持实际地下水位不变或变化在允许范围内。是一种最经济、实用的地面沉降控制措施。回灌技术多使用于渗透性较好的土层中，回灌井的回灌量取决于地层的渗透性能、回灌井质量、回灌水源。（六）地下水回灌技术回灌现状大部分不能满足要求原 因措 施1、成井质量差提高回灌井成井质量2、水中含有高价Fe3+/Mn2+,氧化后形成絮状沉淀堵塞滤管；隔绝空气，防止氧化或采用除Fe3+、除Mn2+装置，减小絮状沉淀。 定期回扬，排出气泡、细颗粒 控制抽水井成井

22、质量，确保抽水含砂量小于1/20万3、细颗粒砂堵塞滤管4、回灌过程中气泡堵塞滤管（六）地下水回灌技术带压回灌理论可行，实际施工困难、易堵塞滤管（六）地下水回灌技术水质有一定改善，但处理水量有限，无法满足回灌量要求，且混入大量气泡，影响回灌效果。水质处理（除铁、锰）不实用（六）地下水回灌技术常压、原水回灌值得推广的工艺回灌效果检验观测孔水位及地面沉降监测（六）地下水回灌技术在富水地层，地下水是盾构始发接收过程中的最大风险源。为了使盾构进出洞时不产生突涌，管涌、流砂等现象，通常采用加固、冻结法、降水等措施，甚至三者同时使用。周边环境允许时，加固+降水是最经济、安全的手段（七）富水地层盾构始发接收地

23、下水控制技术粗中砂层淤泥质土车站主体在端头加固区外侧增加一道止水帷幕（素墙、三轴搅拌桩），深度进入下部弱透水层或者进入含水层一定深度，能产生扰流阻水效果，则在帷幕内布设少量降水井即可将水位控制在安全水位，又减少了对周边环境的影响，增加了盾构始发接收的安全性。（七）富水地层盾构始发接收地下水控制技术车站主体花岗岩风化层主要指全风化层，饱水状态下以泥（风化的长石）、砂（石英颗粒）、水三种物质为主，自然状态下开挖呈流态，注浆困难（饱水），渗透系数0.10.5m/d，降水困难。但是有效的降水之后，地层强度提高，在我国南方的广东、福建地区广泛分布，无论是明挖基坑还是暗挖隧道，若能有效地采用降水技术，则可

24、大大节省费用、提高安全。富水全强风化花岗岩开挖后结构破坏成流砂状降过水后的花岗岩风化层（七）几种特殊地层地下处理淤泥质地层降水淤泥质地层降水是最困难的，土层含水量一般在40%70%，土颗粒像柳絮一样把水包裹起来，属于弱结合水，直接的重力排水效果差。通常情况下，淤泥质地层中含有一定量的粉土夹层，可以采用普通管井直接降水，或者结合真空降水，预降水时间长；若为纯淤泥质土，真空降水效果也差，可以采取塑料排水板+堆载预压+真空降水。岩溶地层岩溶水以堵为主。最好不采用降水措施，一是水量太大，二是还可能会引发岩溶坍塌。（七）几种特殊地层地下处理汇报提纲地下水对基坑工程的影响12基坑降水设计及管理3基坑降水工

25、程案例南京梅子洲过江通道连接线基坑降水工程降水案例已有建筑：江苏省武警总队、嘉盛建设公司、保利香槟国际(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城南水厂长江大堤南京梅子洲过江通道连接线基坑降水一、工程概况工程位于长江岸边，是2014年南京青奥会的主要配套工程，主线隧道长2926m，匝道长

26、2896m、地下空间面积24109m2，最大开挖深度约28m，周边环境复杂，根据基坑开挖深度不同，围护结构分别采用放坡、SMW工法桩、钻孔桩、地下连续墙等形式。工程建成后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。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。2层淤泥质粉质粘土1层粉砂2层粉细砂1层粉细砂2层中粗砂2层淤泥质粉质粘土1层粉砂2层粉细砂层粉质粘土夹粉砂1层粉细砂

27、2层中粗砂4层卵砾石层风化泥岩3层粉质粘土夹粉砂层3层粉质粘土夹粉砂层二、水文地质条件3-30m10-40m3-20mK=6-25m/dK=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降水工程特征分析及对策（1）基坑开挖面积大主线隧道及滨江大道下穿通道全长约3km，设有10条匝道与周边交通系统相连，开挖面积达15.4万m2。各分区之间施工不同步，降水工作安排复杂。（2）水位降深大最大开挖深度27.5m，水位需要控制在28.5m以下。（3）水文地质条件复杂、基坑受地下水威胁

28、严重场地位于长江漫滩，存在厚达4060m的由粉细砂及卵砾石组成的承压含水层，渗透系数达35m/d，同时接受长江水补给，降水工程风险大。上部的淤泥质粉质粘土层虽渗透性能差、富水性弱，但该层地下水处理不好的话，会给土方开挖造成困难。（4）周边环境复杂降水后地层会发生沉降，特别是上部一层厚330m的高压缩性淤泥质粉质粘土层失水后极易发生固结沉降，导致地表沉降变形，需要考虑对建（构）筑物及管线的影响。（5）坑内、外水位差较大，易引发基坑管涌B2-J1区最大坑内、外水位差最大能达到20m，一旦围护结构质量存在缺陷，极易在坑外高水头压力作用发生渗漏或者管涌事故。（6）降水类型复杂，几乎包含所有的类型基坑降

29、水南京梅子洲过江通道连接线基坑降水三、降水工程特征降水工程特征分析及对策降水工程特征无隔水帷幕的敞开式降水：如B2-J1区上部8m放坡开挖降水隔水帷幕深入降水含水层隔水底板的基坑降水：如B2-J1区YK10+312YK10+387.6段，围护结构进入层风化泥岩。降水工程特征分析及对策降水工程特征隔水帷幕深入降水含水层中的基坑降水（悬挂式）：本工程大多数区域为此类型降水，如B2-J1区YK10+463.2YK10+525段，围护结构位于2层粉细砂层中。B2-J1区YK10+463.2YK10+525段围护结构与地层关系示意图2层粉细砂降水工程特征分析及对策降水工程特征隔水帷幕未深入降水含水层中的

30、基坑降水（减压降水）：如B1区、J5区、J3区部分里程等，围护结构位于淤泥质粉质粘土层中，或 进入承压含水层深度小J3区YK10+860YK11+050降水工程特征分析及对策设计思路（对策）（1）分区分段降水分区分段进行降水可以避免因各分区基坑施工顺序、进度不同而造成的影响，同时可针对各分区不同的工程、地质特征采取不同的降水方法。（2）根据上部软土地层的特征，采取适当的处理方法2层淤泥质粉质黏土层（疏干）在放坡地段，要充分考虑对该层进行疏干，保证边坡的稳定；在基坑开挖地段，也要充分考虑对该层进行疏干，便于土方开挖。根据工程勘察报告：“灰色，流塑，夹粉土粉砂薄层，单层厚度一般在110mm之间，局

31、部与粉土、粉砂呈互层状”；垂向渗透性差，水平向渗透性相对大，工程性质极差，放坡开挖时边坡易变形、失稳。粉土夹层降水工程特征分析及对策设计思路（对策）3粉质黏土夹粉土“3粉质黏土夹粉土，软塑，夹粉土薄层110mm，具层理，局部呈互层状”，3层主要分布在J3、J4、J5区，2层为其盖层，该层属于弱透水层，渗透性能差，富水性差，但其具有承压性，基坑降水过程中若忽视该层，有可能引发基坑管涌。降水设计时，可将疏干井加深至该层，对其水压进行释放；该层疏干后可作为隔水层考虑，增加了承压含水层上覆隔水层的压重，使得承压水位降深减少，有利于对环境的保护。3层粉质粘土夹粉砂J5区YK11+601.389YK11+

32、6752层淤泥质粉质粘土层降水工程特征分析及对策设计思路（对策）（3）根据地层与开挖面之间关系，采取不同降水方式疏干与降压分开设计：在淤泥质粉质粘土层厚的区域，充分利用其压重作用，减少承压水位降深。降压与疏干相结合设计：针对上部粘性土层厚度小，且基坑底板已经位于承压含水层中的节段，采取降压与疏干相结合的降水方案，即降压井采用全孔填滤料（特别是在开挖面以上的淤泥质粉质粘土层中投粗滤料），通过滤料将上部潜水及开挖范围内的地下水引渗至下部承压含水层中，再通过降水井排出，达到降压疏干效果。降压井滤管只设置在开挖面以下的承压含水层中，便于后期封井。2层粉质粘土夹粉砂1层粉砂2层粉细砂层粉质粘土夹粉砂2层

33、淤泥质粉质粘土2层淤泥质粉质粘土1层粉砂通过滤料增加地层的垂向渗透性能降水工程特征分析及对策设计思路（对策）（4）充分利用隔水帷幕，采取坑内降水方式，减小坑外水位降深部分基坑围护结构进入含水层一定深度，对承压水具有绕流阻水作用，降水设计时，充分发挥围护结构的绕流阻水作用，降水井滤管尽量浅于围护结构。针对部分节段受淤泥质粉质黏土层厚度增大的影响，围护结构进入承压含水层深度小，必要时降水井适当深于围护结构。（5）坑外布置备用井，以防围护结构渗漏，确保工程如期完工针对B2-J1区基坑内、外水位差大的特征，在基坑外布置备用降水井，平时可作为坑外水位观测井，一旦发现水位异常，有管涌前兆或者其它异常情况，

34、可开启坑外备用井，迅速降低坑外地下水位。（6）分析降水对周边环境影响，降水运行时，严格遵循“科学降水、按需降水”原则，加强监测，必要时在坑外设置回灌井回灌是一种较为经济可行的坑外地下水位控制措施，在南京地铁十号线江心洲站滨江大道站中间风井基坑外地层沉降控制中得到成功的应用，沉降值控制在允许范围以内。（8）降水井正式施工前，进行现场水文地质抽水试验，验证降水设计方案；正式开挖前，现场进行群井抽水试验，确保水位能满足开挖要求。三、降水方案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，易形成滞水。2cm

35、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，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（1）周边已有建筑物为在建青奥中心、国际风情街，其开挖底板埋深均大于10m，B2-J1区降水后，坑外水位埋深要小于10m，降水对其结构无影响；两处基坑均处于施工阶段。降水对周边环境影响（2）基坑降水后，预测在长江大堤处的地面沉降量约为20mm，但长江大堤属于柔性构造物，会随地层沉降而整体下沉，不会破坏大堤的结构。9.61mm21mmMax 33.5mm 24mm监测点位地面

36、沉降值（mm）报警值（mm）备注国际风情街侧9.6130青奥中心侧20.7430放坡段二级边坡24.0050四、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

37、以上；采用了部分引渗疏干井，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，整个工期提前2个月。南京梅子洲过江通道连接线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。41.9m22m郑机城际铁路新郑机场站基坑降水工程降水案例506m二、地质条件场地范围内地层较为复杂，砂性土与粘性土互成透镜体，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

38、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。2层粉土4层粉质粘土4层粉砂5层粉砂2层粉土3层粉砂4层粉质粘土3层粉砂1层粉质粘土1层粉质粘土 粉 砂粉 砂4层粉砂水位降至底板以下1m抗突涌稳定性分析仅做疏干设计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

39、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直径1.2m，间距1.4m钻孔灌注桩直径800mm旋喷桩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、降水效果降水井开挖至第四道支撑郑机城际铁路新郑机场

40、站基坑降水工程降水案例五、降水效果降水井郑机城际铁路新郑机场站基坑降水工程降水案例五、降水效果降水井降水井坑外水位降低，侧压力减少，增加了围护体系的稳定性；坑外水位降低，避免了桩间渗水流砂、管涌的发生；渣土车直接开至坑底，采用装载机推土装车，大大提高工作效率，缩短工期。郑机城际铁路新郑机场站基坑降水工程降水案例五、降水效果水清无砂降水井保护郑机城际铁路新郑机场站基坑降水工程降水案例六、邻近标段管涌本基坑相邻的标段，降水单位采用原施工图设计方案。基坑开挖过程中，因坑外水压过大，发生管涌。降水井施工质量差，出水量小、含砂量高，坑外备用井未能起到降低水压的作用。基坑开挖过程中，不重视降水井的保护，忽

41、视水位监测。郑机城际铁路新郑机场站基坑降水工程降水案例六、邻近标段管涌郑机城际铁路新郑机场站基坑降水工程降水案例六、邻近标段管涌郑机城际铁路新郑机场站基坑降水工程降水案例六、邻近标段管涌郑机城际铁路新郑机场站基坑降水工程降水案例1层粉质粘土1层粉质粘土2层粉土2层粉土粉砂粉土管涌部位97六、邻近标段管涌郑机城际铁路新郑机场站基坑降水工程降水案例 参与抢险处理后基坑最深处（27m）底板施工完成一、工程概况工程场地位于钱塘江南岸、萧山市区，周边环境复杂，是地铁2号线与规划5号线换乘节点，基坑面积约为758m2，开挖深度25.11m。承压含水层卵石粒径大、渗透性强（K=246m/d)、涌水量大，对基

42、坑开挖构成了严重的威胁。人民广场站平面示意平面示意钱塘江剖面示意工程降水案例杭州地铁2号线人民广场站基坑承压水降水承压含水层主要由深部的粉砂夹粉质粘土和圆砾组成，承压水头埋深约为9m，含水层顶板埋深约30m，距离基坑开挖面约4m。承压水位需要降低16m。围护结构深50m，未能隔断承压含水层坑内外水力联系。承压水位能否降至设计要求，是本工程能否按期完工的关键因素。潜水含水层承压含水层隔水层30二、水文地质条件杭州地铁2号线人民广场站基坑承压水降水工程降水案例降水方案抗突涌稳定性计算开挖部位依据钻孔地面高程（m）初始水位高程（m）开挖底板高程(m)含水层顶板高程(m)安全水位高程(m)安全水位埋深

43、(m)水位降深(m)换乘节点Z3-Z06-226.0-2.04-20.537-24.42-18.2424.2416.20J3-Z06-166.0-2.04-20.537-24.66-18.1024.1016.06基坑抗突涌稳定性计算表降水工作的难点圆砾承压含水层富水性强，基坑水位降深大卵石粒径大、成井施工困难，易跑浆杭州地铁2号线人民广场站基坑承压水降水工程方案设计时在基坑内设计8口降压井，坑外4口井观测兼降压备用井，井深48m，底部1m为沉淀管，进入圆砾层5m，滤管浅于连续墙底端3m。降水方案抽水试验在基坑内施工3口降压井（J1、J8、J4）、基坑外施工1口观测井（J11）后，进行了场地抽水

44、试验。抽水井号观测井最大水位降深 平均流量(m3/h)J1J11J81.73m0.10m47.4J4、J82.15m0.16m35从抽水试验结果上看，单井出水量很小，而且观测井水位降深也很小，没有达到预期的效果，初步判断降水井滤管深度浅，未进入真正的卵石层。杭州地铁2号线人民广场站基坑承压水降水工程抽水试验结果简表考虑到48m以浅的圆砾层中充填较多的粘土，再结合抽水试验结果，将降水井滤管加长到50m，底部与连续墙齐平，进入圆砾层8m。施工一口降压井后，进行了单井抽水试验，水量增加明显，单井出水量达到180m3/h，主井水位只下降6m，效果明显。降水方案方案调整杭州地铁2号线人民广场站基坑承压水

45、降水工程抽水井最大水位降深（m）流量（m3/h）备注J6J4J11J63.151.50.259618.5KW水泵J66.02.60.4818037KW水泵井结构调整后的单井抽水试验结果简表按调整后的方案施工完6口降压井后，开启了基坑内7口井进行了一次群井抽水试验，抽水时间48小时，基坑内水位降至埋深25.30m，满足基坑开挖要求，基坑外水位降深仅为2.5m。抽水试验期间，对基坑周围进行了地面沉降监测，监测结果表明地面沉降量小，平均为1.0mm左右。降水方案杭州地铁2号线人民广场站基坑承压水降水工程三、降水效果杭州地铁2号线人民广场站基坑承压水降水工程降水案例现场出水情况（6寸泵管）基坑开挖效果

46、（已经开挖至底板）基坑封底工作降压井三、降水效果106106出水情况单井出水量200m3/h;基坑日出水量2万m3。杭州地铁2号线人民广场站基坑承压水降水工程降水案例杭州庆春路过江隧道江南出口降水杭州庆春路过江隧道江南出口位于钱塘江的南岸，距离钱塘江约200m左右，周边场地空旷，为农田和鱼塘，没有建筑物及地下管线。开挖面积约62000m2，主隧道开挖深度1722m，长约310m；匝道段开挖深度017m。一、工程概况工程降水案例上部18m为粉土，1832m为淤泥质粉质粘土，3242m为粉细砂，4262m为卵砾石层。该工程需要对上部潜水进行疏干，对下部承压水进行减压。二、水文地质条件潜水含水层隔水

47、层承压含水层工程降水案例杭州庆春路过江隧道江南出口降水三、降水效果原基坑设计方案采用围护结构垂直开挖方式；结合场地周边环境及水文地质条件，建议总包方取消围护结构，采用坑外降水+大放坡开挖；节省了原设计方案中围护结构的费用3千万元以上，工期缩短2个月以上，经济效益和社会效益十分明显。工程降水案例杭州庆春路过江隧道江南出口降水三、降水效果工程降水案例杭州庆春路过江隧道江南出口降水三、降水效果基坑日出水量5万m3工程降水案例杭州庆春路过江隧道江南出口降水某电厂取水隧道修复工程降水一、工程概况电厂取水隧道江中段长870m，隧道内径4.2m，外径4.8m，在进行最后一环推进施工时，已施工好的两环管片落底

48、块环缝间（进入长江中约852m处）由于沼气喷溢引起承压水携带泥沙涌入，出现流砂突涌异常情况。某电厂取水隧道修复工程降水二、地质条件江 水淤泥质粉质粘土粉土粉质粘土粉砂(11)粉细砂(12)中粗砂10m12m612m1015m45m40m粉质粘土夹粉砂弱透水层目的含水层巨厚含水层修道位于、层中，修复过程中，需防止承压水再次突涌；淤泥质粉质粘土层有效隔断江水与粉土之间的直接联系；粉质粘土层厚度小，是否缺失，能否作为一个有效的隔水层?成为层水位能否降低的关键因素之一；长江下降水技术在国内外尚无先例。某电厂取水隧道修复工程降水二、抽水试验试验主要目的：（1）查明地下水与江水以及不同含水层之间（主要是层

49、与层）的水力联系；（2）求取水文地质参数，如渗透系数、影响半径、单井涌水量等，为降水设计提供依据；某电厂取水隧道修复工程降水二、抽水试验降水井定位护筒埋设降水井成井洗井某电厂取水隧道修复工程降水二、抽水试验抽水试验情况水量观测水位监测某电厂取水隧道修复工程降水二、抽水试验试验结果：1、地下水位波动与长江潮汐一致，说明两者之间具有水力联系，地下水接受长江补给。长江水位层水位层水位某电厂取水隧道修复工程降水二、抽水试验试验结果：2、根据抽水试验期间观测井水位观测结果，层与层水力联系不明显，层具有良好的隔水性能。层水位层水位某电厂取水隧道修复工程降水二、抽水试验试验结果：2、根据抽水试验期间观测井水

50、位观测结果，层与层水力联系不明显，层具有良好的隔水性能。层水位层水位某电厂取水隧道修复工程降水二、抽水试验试验结果：3、利用多种方法求得水文地质参数，层综合渗透系数为K=1.5m/d,影响半径R=380m；层渗透系数K=16.424m/d，影响半径1538.4m。稳定流求水文地质参数利用单井求渗透系数K利用1个抽水主井、1个观测井求渗透系数K利用2个观测井求渗透系数K利用稳定流的多种计算公式，求得层渗透系数K=0.9881.508m/d，层的渗透系数K=16.424m/d.某电厂取水隧道修复工程降水二、抽水试验试验结果：3、利用多种方法求得水文地质参数，层综合渗透系数为K=1.5m/d,影响半

51、径R=380m；层渗透系数K=16.424m/d，影响半径1538.4m。非稳定流求水文地质参数选用具有越流补给的Hantush-Jacob降深-时间配线法1#观测孔越流含水量配线法2#观测孔越流含水量配线法某电厂取水隧道修复工程降水二、抽水试验试验结果：3、利用多种方法求得水文地质参数，层综合渗透系数为K=1.5m/d,影响半径R=380m；层渗透系数K=16.424m/d，影响半径1538.4m。三维数值反演某电厂取水隧道修复工程降水三、降水方案一、工程概况桔园洲站位于金祥路与滨州路的交叉口，地下两层岛式站台车站，车站总长为285米，共设置3个风亭、5个出入口。车站北侧紧邻横江渡河，南侧为

52、金山桔园小区，小区的地下室1层，边线距离车站的出入口约4m，距主体1517m；金山桔园A区2、3号楼为11-18层建筑，为钢筋砼结构形式，基础形式均为PHC管桩，桩径500mm，桩长19.027.1米；金山桔园B区1、2号楼为18层建筑，3、4号楼为11层建筑，均为钢筋砼结构形式，基础形式均为PHC管桩，桩径500mm，桩长19.027.1米。滨洲路盾构接收盾构始发盾构始发盾构接收仓山区消防大队第二中队金山桔园A区2、3号楼金山桔园B区14号楼金祥路横江渡河乌龙江横江渡河福州地铁2号线车站范围内自上而下为填土层、粗中砂层（稍密）、粗中砂层（中密）、中粗砂层，厚将近60米。整体为一个强透水性含水

53、层，且与乌龙江存在水力联系，勘察期间观测到初始水位埋深2.34.3m，水位标高3.795.78m（2013年7月至2014年1月）。车站底板坐落在粗中砂层（中密）中，基坑施工过程中，地下水位需控制在基底以下1m。存在降水难度大，周边地面沉降量较大等风险。地下水控制方案直接决定了本工程的安全及造价。杂填土层粗中砂层（稍密）粗中砂层（中密）卵石中粗砂二、工程地质、水文地质淤泥夹砂福州地铁2号线126水文地质参数计算结果表序号土层名称渗透系数（m/d）SsSy备注KHKV2粗中砂（稍密）100.073750.62321.52910-1反演参数3粗中砂（中密）、中粗砂65.698533.83295.5

54、4710-3反演参数5卵石128.769748.07792.23510-2反演参数现场试验测得综合渗透系数约为110m/d,远大于地勘提供值（40m/d），预测按初步设计阶段的围护形式，基坑总涌水量超过10万m3/d.福州地铁2号线二、工程地质、水文地质围护结构福州地铁2号线悬挂式地下连续墙+深部地层改造+坑内降水采用1100850超高压三重管旋喷桩进行深部水平加固，水泥掺入量不应小于20%，标准段于基底11.5m以下加固深度5m，小里程盾构段于基底9.62m以下加固深度6m，大里程盾构段于基底10.16m以下加固深度6m。围护结构深层水平封底后，相当于人为制造了一个相对弱透水层，基坑开挖过程

55、中，需防止加固体下部地下水造成基底突涌。基坑底板抗突涌稳定条件：基坑底板至承压含水层顶板间的土压力应大于承压水的顶托力。抗突涌稳定性分析以西端头开挖最深处的MBZ3-07-01钻孔为例，基本接近1.0，考虑降水、连续墙绕流、加固体的强度、土拱效应及侧摩阻力等因素，抗突涌安全系数取1.0。福州地铁2号线三、降水方案数值模拟分析Visual MODFLOW 是目前国际上最流行且被各国一致认可的三维地下水流和溶质运移模拟评价的标准可视化专业软件系统, 该系统是由加拿大Waterloo 水文地质公司在原MODFLOW 软件的基础上应用现代可视化技术开发研制的, 并于首次在国际上公开发行。这个软件包由Modflow( 水流评价) 、Modpath( 平面和剖面流线示踪分析) 和MT 3D( 溶质运移评价) 三大部分组成, 并且具有强大的图形可视界面功能 。设计新颖的菜单结构允许用户非常