深基坑工程地下水控制綜述

1、深基坑工程地下水控制綜述報(bào)告人：范士凱目錄01.概述02.與地下水控制相關(guān)的一些理論概念03.不同地貌第四紀(jì)地質(zhì)單元的水文地質(zhì)特點(diǎn)及其相 應(yīng)的地下水控制方法對(duì)比04.深基坑地下水控制設(shè)計(jì)的基本概念05.基坑降水設(shè)計(jì)與計(jì)算要點(diǎn)06.關(guān)于降水引起的地面沉降07.關(guān)于滲透破壞08.關(guān)于帷幕插入深度09.結(jié)束語概 述 地下水對(duì)基坑工程的危害，除了水土壓力中水壓力對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用之外，更重要的是基坑涌水、滲流破壞（流砂、管涌、坑底突涌）引起地面沉陷和抽（排）水引起地層不均勻固結(jié)沉降。基坑工程地下水控制的方法分為降（排）水和隔滲（帷幕）兩大類，根據(jù)地質(zhì)條件、周邊環(huán)境、開挖深度和支護(hù)形式等因素的組合，可分別

2、采用不同方法或幾種方法的合理組合，以達(dá)到有效控制地下水的目的。 大多數(shù)城市基坑工程處在第四紀(jì)土層中，而第四紀(jì)地層的分布規(guī)律及其相應(yīng)的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)特點(diǎn)，是有宏觀規(guī)律可循的。任一地區(qū)的第四紀(jì)地層的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)特點(diǎn)，集中受控于地區(qū)所屬的地貌單元、地層時(shí)代和地層組合這三個(gè)要素。 總之，地質(zhì)條件、開挖深度和周邊環(huán)境是深基坑設(shè)計(jì)和施工的三大控制要素，地質(zhì)條件是第一要素，而地下水的作用又是地質(zhì)條件中的最重要因素。與地下水控制相關(guān)的一些理論概念 深基坑工程地下水控制設(shè)計(jì)與施工主要涉及水文地質(zhì)學(xué)和土力學(xué)，為此就應(yīng)具備一定的水文地質(zhì)學(xué)的理論知識(shí)和一定的土力學(xué)相關(guān)理論知識(shí)。 基坑工程中地下水主要有三大不

3、良作用： 一，強(qiáng)透水含水層的大量涌水； 二，在含水層處于飽和狀態(tài)下開挖或防滲帷幕失效，產(chǎn)生滲流破壞發(fā)生流砂、管涌和基底突涌。大量“ “流土” ”，將產(chǎn)生災(zāi)難性后果。所以，防止?jié)B流破壞是地下水控制的首要目標(biāo)； 三，地下水位下降、含水層疏干、地層固結(jié)沉降，導(dǎo)致周圍地面沉降甚至區(qū)域性地面沉降。1 1 土力學(xué)中的相關(guān)概念1.1 1.1 關(guān)于“ “固結(jié)沉降” ” 所謂固結(jié)理論是指“ “飽和土體滲流固結(jié)” ”，而滲流是根據(jù)達(dá)西定律（V=V=kiki），也就是說，沒有滲流就沒有固結(jié)。 在應(yīng)用固結(jié)理論分析地基沉降時(shí)，地基土是在建筑荷載作用下、地基土產(chǎn)生附加應(yīng)力，即“ “被動(dòng)” ”排水固結(jié)；而降水時(shí)是土中重力（

4、自由）水自動(dòng)滲出，造成負(fù)孔壓進(jìn)而增加有效應(yīng)力，產(chǎn)生土層固結(jié)沉降。這兩種固結(jié)沉降的條件和過程是不相同的，必須具體情況具體分析。 一般情況下，土的滲透系數(shù)K K值小于1010-6-6cm/scm/s就是不透水層。這類土層中的孔隙水在自重作用下不會(huì)發(fā)生滲流排出。含水層及其上下層為超固結(jié)土（Q3Q3及其以前的砂礫層和老黏性土層）在減壓或疏干后，只會(huì)產(chǎn)生微量沉降；各類巖層疏干后不會(huì)產(chǎn)生沉降。 當(dāng)存在兩層以上含水層時(shí)，如上層為潛水或上層滯水，下層為承壓水，兩層之間有隔水層而只降下層承壓水時(shí)，就應(yīng)作具體分析： 上、下兩層水之間有隔水層（K K值 10-6cm/s10-6cm/s）時(shí)，上層滯水含水層（雜填土、

5、淤泥）一般不應(yīng)算作壓縮層，只有在上下兩層水之間的隔水層有缺口越流時(shí)才可算作壓縮層； 主要的壓縮層是承壓含水層（粉質(zhì)黏土、粉土、粉砂互層和粉細(xì)砂、粗砂、礫石層） 承壓水頭的位置只反映承壓水壓力高度，并不一定對(duì)應(yīng)承壓含水層，因而水位下降時(shí)不一定引起水位下降過程中所“ “經(jīng)過” ”的所有土層產(chǎn)生有效應(yīng)力增量； 承壓含水層頂板為不透水黏性土層（K K值1010-6-6cm/scm/s）時(shí)，該層不能自動(dòng)排水固結(jié)，故不能算作壓縮層； 承壓含水層頂板直接為淤泥時(shí)，該淤泥層可作為壓縮層； 承壓含水層頂板直接為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，且降水位已降至其下的承壓含水層中時(shí)，該頂板層可視為部分壓縮層；當(dāng)降水位（頭）仍在頂板以

6、上時(shí)，頂板層可不視為壓縮層，因?yàn)榇藭r(shí)只反映承壓含水層本身孔隙水壓力變化，頂板層的孔隙水并沒有壓力變化。圖1 上層滯水與承壓水之間存在隔水層的地層組合類別類別強(qiáng)透水強(qiáng)透水中等透水中等透水弱透水弱透水微透水微透水不透水不透水滲透系數(shù)k值m/d1010110.010.010.00110-210-210-310-310-510-510-62H/3 H2H/3 ）時(shí)，剩余過水?dāng)嗝妫ā?“過水門” ”）的補(bǔ)給水量小于按大井法計(jì)算得抽水量。此時(shí)帷幕開始對(duì)坑內(nèi)抽水量和坑內(nèi)外水位有控制作用。3 3 無帷幕和帷幕深度的影響 1 1、落底式帷幕在濱江階地的二元結(jié)構(gòu)沖積層的承壓水中采用“落底式帷幕”是很難達(dá)到預(yù)期效果

7、的，其主要原因是兩個(gè)方面：其一，在高承壓、強(qiáng)滲透、底板深的承壓含水層中施工帷幕很難保證處處不漏，尤其是含水層下部往往存在卵、礫石層或基巖為碎屑巖時(shí)施工困難，更不容易保證。這是由特定地質(zhì)條件造成的；其二，在連續(xù)的、無互層阻隔的高水頭、強(qiáng)滲透的承壓含水層中的超深基坑帷幕落底條件下，坑內(nèi)外形成巨大水頭差，形成的滲透壓力常達(dá)2個(gè)以上大氣壓，一旦滲漏就將發(fā)生水槍式射流。結(jié)束語 概括來講前面八個(gè)小節(jié)所闡述的主要問題和基本認(rèn)識(shí)如下：1 1、深基坑地下水控制的目的是避免基坑大量涌水、地下水滲流產(chǎn)生滲透破壞（流砂、管涌、坑底突涌）和基坑周圍地層因排水固結(jié)產(chǎn)生地面不均勻沉降。其中防止產(chǎn)生滲透破壞是地下水控制的首要

8、目的。2 2、從事深基坑地下水控制設(shè)計(jì)與施工的人員應(yīng)當(dāng)具備相關(guān)的土力學(xué)和水文地質(zhì)學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)；3 3、深基坑地下水控制要從地貌單元、地層時(shí)代和地層組合關(guān)系等宏觀規(guī)律入手，進(jìn)行地下水控制的概念設(shè)計(jì)和方案比選。4 4、關(guān)于地下水控制理念，應(yīng)以所處的地貌單元所決定的水文地質(zhì)特點(diǎn)和地下水類型來定，不能一概而論。 5 5、降水設(shè)計(jì)與計(jì)算，應(yīng)區(qū)分潛水和承壓水兩種類型和四種降水類型，據(jù)具體條件按相關(guān)規(guī)程、規(guī)范進(jìn)行計(jì)算。6 6、降水引起基坑周圍的地面沉降的理論依據(jù)是土力學(xué)的有效應(yīng)力理論和水文地質(zhì)學(xué)中的影響半徑原理。其沉降量和沉降差的大小也和地貌單元、地層時(shí)代及地層組合所決定的水文地質(zhì)特征密切相關(guān)。 7 7、深基坑工程中的滲透破壞（流砂、管涌、突涌），一是在無隔滲也無降水疏干條件下開挖或有降水但降深未達(dá)到目標(biāo)水