首页化工类防水设备防水施工企业文化联系我们

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

减压井施工说明

    在天然情况下,下部承压含水层作用在顶板上的水头压力是与承压含水层顶板以上土层压力相平衡或小于上覆土压力的。一个基坑,开挖到一定深度后,承压含水层顶板以上的上覆土压力随开挖深度的加深逐渐减小,当减小到不能与承压含水层作用在顶板上的水头压力相平衡时,承压水就会冲破上覆土层涌向基坑内,形成突水。这种突水来势凶猛,承压含水层中的高压水带着泥砂涌向基坑,如不及时采取措施,会造成地下连续墙下沉,严重的会引起内支撑破坏,连续墙倒塌,坑外地面严重变形,危及附近地下管线和地面及地下建(构)筑物的安全。例如1985年上海嫩江路浦西黄浦江边一过江顶管的工作竖井,设计开挖深度25cm左右紧靠黄浦江边的防洪墙,那里的地层为上海市正常层位,30m左右为第⑦层(上海市第Ⅰ承压含水层)的顶板,第⑥层及以上地层以黏性土为主,圆形竖井直径约25m左右,地下连续墙作为围护结构,墙深35m左右。当开挖到一定深度后,底板发生突涌,大量水和细粉砂涌入井内,连续墙下沉了约17cm,由于抢险的措施及时得当,突涌发生后施工队立即以大泵将黄浦江水注入井内,井内水头抬高,及时制止了突涌的进一步发展,未酿成更大的事故。后立即打井,将第⑦层水头降低后,继续施工,安全顺利的开挖到设计深度,实现干封底。

 

基坑底板稳定性的验算和承压水头降低的运算
因此,深基坑设计开挖面以下一定深度内埋藏有承压含水层时,必须进行基坑底版引起突涌的安全计算。要保证基坑的稳定,则基坑最终开挖面到下部承压含水层顶板间土的重量应大于承压含水层的顶托力。

即:

  • H·γ≥Fs·γw·h

  • 式中H--基坑最终开挖面到下部承压含水层顶板间的距离(m);

  • γs--承压含水层顶板以上土层的重度(KN/m3);
  • Fs--安全系数1.1~1.3;

  • γw--水的重度(kN/m3),取10kN/m3;
  • h--承压含水层从顶板算起的承压水头高度(m)。

  • 例:某基坑开挖深度17.13,下部承压水层厚约15.00,顶板埋藏深度为29.87m,承压水静止水头埋深4.80m,则
  • H=29.87-17.13=12.74m

  • γs =18.31kN/m3(各层土的平均值)

  • h =29.87-4.8=25.07m

  • Fs取1.1

  • 1.1×10×25.07-12.74×18.31=276-233=43kPa
  •     承压水的顶托力大于上覆土层的压力43kPa,需降低承压水水头43/10=4.3m。在降低4.3m承压水水头后,下部承压水的顶托力可以与上覆土层的压力像平衡,在一般情况下就不会产生基坑底版的突涌,但承压水头仍高出基坑设计最终开挖面8m左右。而承压水层顶板以上到基坑开挖面的土层在实际情况下并非如在自然状态下那样在平面上伸展很大的土层,而是被地下墙已切割成基坑形状的一块土层,这块土层又被许多工程桩搞得七穿八洞,当土层与地下墙或灌注桩避局部接触不良,承压水很容易沿这些薄弱点突水,在处理不及时的情况可能会越冲越大,酿成事故(在这种情况下,不但计算土的重量已失去意义,更谈不上还要将土的强度指标c, ф值考虑进去了。)。因此,几乎在所有的规范和书籍中都要求将承压水位降到基坑最大开挖面以下1m的原因。但加大降深意味着增大抽水量,对环境要求很严格的情况是不可取的。为解决这一矛盾,首先,在井群的布置上要有将承压水降到基坑最大开挖面1m的能力,而在实际降水运行时可开少量的井将承压水位降到与上覆土压力达到平衡时的高度。一旦出现险情可立即启动备用井将承压水位降到基坑开挖面以下。


    关于坑内降水和坑外降水的问题
        在降水设计中降压井布置在坑内或坑外往往成为争论的问题,不同主张的人往往将坑内或坑外降作为一种定式而坚持不休。一般情况下,降压孔布置在坑内或坑外都可以达到降低承压水头的目的,许根据降水目的的含水层位置、厚度、隔水帷幕的深度、周围环境对降水的要求、施工方法、围护结构的特点、基坑的大小、开挖的深度等一系列因素综合考虑。下面作一分析:
       (一)降压井布置在坑内,即所谓坑内降水的优缺点
        缺点:1.开挖施工不便,挖机如不慎将井管碰坏后泵不能提出,给封井造成困难;井管碰断后大量承压水喷出,造成施工困难;井碰坏后坑内无法补井,只能补在坑外。
        2.井管暴露的长度太长后需设支架支护,在有内支撑的基坑内可旁支撑布井,井管暴露后可固定在支撑上。但在无内支撑,面积又大的基坑须另安装支护井管的支架,给施工出土带来不便,支架上无法上人,换泵吊装造成的困难,如将支架在井口形成换泵封井的操作平台,很深的基坑,费用大,不安全,影响挖土施工。如上海环球金融中心101层塔楼圆形基坑,直径100m,开挖深度26m左右,连续墙靠几道钢筋混凝土圈梁加固,中间无内支撑,井布在坑内无法支护、维修、保养水泵。降水结束后无法上井口封井

        3.当连续墙或隔水帷幕插入降水目的的含水层很浅,如降压井的过滤管不超过隔水帷幕的深度,则滤水管仅3~5m,进水面积小,水量小,降10~20m水头需满堂布井,井的数量大;如坑内降压井的滤水管超过隔水帷幕时,经不再坑内和坑外无明显的差别,坑内外地下水渗流形态没有明显的不同。
        4.基坑降压降水并非基坑开挖到设计的要求深度、做好垫层、浇好大底板即可结束,需要待上部结构的压重超过地下水的浮力时才能终止降水,降压井在坑内除了在大底板上需留洞外,个层楼板都需要留洞,增加后续工作。
        5.井设在坑内,降压降水结束后需将降压井作封井处理,才能割除井管,补洞。井虽可用注浆方法封闭,但效果并不是十分理想,有时井管割到大底板处仍有水溢出。
         优点:1.坑内降水,即井布置在坑内井的滤水管超过隔水帷幕的深度相对坑外降水来说,井与井之间距离小了些,井间的干扰大一些,可能井的数量会少一些。
         2.当降水目的含水层厚度较大,连续墙或隔水帷幕插入江水目的的含水层的深度大。一般超过10m以上,坑内降水管井的滤水管可以不超过隔水帷幕的深度,坑外的地下水经连续墙的刃脚处绕流流入坑内,增加了流程,连续墙刃脚以下的承压含水层垂直渗流补给,基坑底面即为地下水流入基坑的过水断面,流量受到了限制,各个井的抽水量减小了,坑外水头降也减小,有利于降低对环境的影响。
        (二)降压井布置在坑外,即所谓的坑外降水,其优缺点正好与坑内降水相反,坑内降水的缺点往往是坑外降水的优点,它对施工影响小,设在坑外的井可埋设在地下,不受施工运输的影响和破坏,维修、养护方便,均在地面操作,降水结束后不需专门封井,只需用优质粘土填塞。而坑内降水的优点也是坑外降水所不能及的。
        从上述的分析来看,坑内或坑外降水以井布置在坑内或坑外来区别,只是形式上的区别。实质上的坑内降水,井是布置在坑内,但关键是井过滤管的位置是否超过隔水帷幕的深度,如超过基坑隔水帷幕,地下水的渗流场还是以径向流为主,与井布置在坑外并无大的差异;真正意义上的坑内降水应该是不但井放在坑内,而且过滤管的下部不超过基坑隔水帷幕的深度。而坑外降水,井不但布在坑外,降压井的过滤器顶部必须在基坑隔水帷幕以下。
        采用坑内降水还是坑外降水,应该对地质、水文地质条件、基坑的大小、形状、施工方法、维护设计的特点、环境对基坑降水要求的宽严程度等诸多因素综合分析,再加上经济比较后确定。有时为了必须满足某些要求,再多的不利因素也要克服;再多的有利因素也只能放弃。因此,降水的设计无定式。