基坑支护设计之降排水设计.docVIP

基坑支护设计之降排水设计 1 引言 在地下水位较高的地区开挖深基坑，由于含水层被切断，在压差作用下，地下水必然会不断地渗流入基坑，如不进行基坑降排水工作，将会造成基坑浸水，使现场施工条件变差，地基承载力下降，在动水压力作用下还可能引起流砂、管涌和边坡失稳等现象，因此，为确保基坑施工安全，必须采取有效的降水和排水措施。 一般情况下，在进行深基坑开挖施工时应具备如下条件： 1)基坑在开挖期间保持干燥状态； 2)保持基坑边坡的稳定和基坑底板的稳定； 3)不影响邻近建筑物及地下管线的正常使用。 2 工程概况 某市地铁××车站为地下二层，基坑开挖深16～17m，基坑围护结构采用Φ1200 人工挖孔桩(密排布置)，桩长21m，基坑平面尺寸为19.1m×237.1m，开挖过程中采用Φ600 钢管对围护结构分层支撑。 地质报告表明：车站范围内地层从上至下主要为： 1)第四系全新统人工堆积层(Qml4)，黄褐～褐灰色，硬塑～坚硬，夹少量砂砾及路基填石，厚1.6～4.5m； 2)海相沉积层(Qm4)：粘土，褐黄、灰白、灰黑、深灰色，可塑～坚硬，厚1.5～5.1m；粗砂，灰褐色，含粘土，稍密，很湿，厚0.00～1.75m；砾砂，灰白～深灰色，稍密～中密，很湿，厚0.0～3.3m； 3)第四系中更新统残积层(Qel2)，砾质粘性土，灰黄、褐黄、棕黄、棕褐、棕红色、夹灰白色，可塑～坚硬，厚4.4m及大于14.5m；4)燕山期花岗岩，褐黄、黄褐色，全风化，岩芯呈土夹砂砾状。 各土层的物理力学性质指标见表1。 表1 各土层物理力学指标(推荐值) 土层名称 γ kN/m3 W % GS e IP IL a1-2 MPa-1 ES MPa φ (°) c kPa K m/d fk kPa 素填土(粘土) 18.5 19. 2 2.67 0.74 18.1 -0.6 0 0.40 4.5 24 30 0.01 100 粘土18.6 32. 9 2.67 0.91 21.7 0.24 0.28 6.6 8.7 11 0.00 76 160 粗砂19.9 16. 5 2.72 0.59 30 10 3.0 180 砾砂19.9 25 2.72 0.65 32 5.0 5.0 200 砾质粘性土18.9 27. 3 2.68 0.81 15.3 0.04 0.49 4.81 25.1 16 0.1 300 全风化花岗岩19.4 21. 0 2.69 0.68 12.6 0.00 0.42 5.0 30 10 0.5 300 场地内的地下水埋深3.3～6.8m，主要含水层为砂层，为第四系孔隙潜水，主要补给来源为大气降水。 3 基坑降水方案设计 3.1 降深要求 因本工程基坑围护结构采用人工挖孔桩，为保证排桩的人工开发安全，降水设计时，将基坑降水和支护排桩的施工降水作统一考虑，务必保证使地下水位降到排桩桩底0.5m 以下，且基坑中心线处要求降深S 应低于开挖基底不少于0.5m。综合考虑最小降深为20.2m。 3.2 降水方案 适用于本地区的深基坑降水常用的只有明沟降水和管井井点降水。由于基坑明沟降水适用于降水深度不大的工程，因此，本工程采用管井井点降水，同时基坑开挖也应设计明沟，但它只是收集基坑中和坑壁局部渗出的地下水和其它施工时的地下水。 由于本工程位于城市交通主干道之下，为减少对地面交通的干扰，将井点设置于基坑内。 3.3 基坑涌水量计算和井点设计 基坑降水的涌水量与场地水文地质条件、基坑的形状大小及补给水边界条件等有关。本车站基坑工程长度与宽度之比大于10，属窄长式基坑。根据工程地质勘察报告所提供的工程水文地质条件，本工程降水按无压完整井计算。 a.最小要求降深S。 S=20.2m b.影响半径R0 查《深圳地区建筑深基坑支护技术规范》(SJG05-96)表12.2.5取R=100m。渗透系数K 取降水深度范围内各土层的渗透系数加权平均值，经计算取K=1.0m/d。 c.确定井点管的埋置深度。 假定井点管间距20m d.基坑涌水量。 采用大口井法来预测基坑涌水量。把窄长式基坑看作一个“大井”，其计算半径基坑涌水量为 e.计算每根井点最大出水量。 f.确定井点数。 g.降深验算。 不满足降深要求，应增加井点管数量。经过进一步的计算，需增加井点管至26 根。 满足降深要求。 以上各式中： Q——基坑涌水量，m3/d; K——含水层渗透系数，m/d; L——基坑长度，m; H——潜水含水层水头高度，m; S——地下水位要求降深，m； S′——地下水位降深，m； R——影响半径，m； H0——井点管的埋设深度，m； H1——井点管的埋设面至基坑底的距离，m； i——地下水降落坡度； B——基坑宽度，m； X0——基坑的假想半径，m； q——单井出水量，m3/d； l0——过