軟土地基中基坑圍護結構的擋水作用機理及其工程應用.pdf

1、沿海地區(qū)軟土地層中的深基坑一般需要在潛水含水層和承壓含水層中進行開挖。為了確?；拥姆€(wěn)定性,工程施工時需要設置基坑圍護結構和進行坑內或坑外的降水,以避免流砂和坑底突涌等人為地質災害的發(fā)生。基坑降水與圍護結構的擋水和止水作用使基坑周圍的地下水滲流環(huán)境變得十分復雜。本研究針對沿海地區(qū)松軟沉積含水地層中的基坑降水工程,根據基坑圍護結構物阻擋地下水滲流的工程實際,利用室內試驗和有限元計算等方法研究了含水層中基坑圍護結構阻擋地下水滲流的作用機理,

2、提出了減小基坑降水對周圍環(huán)境影響的技術措施。本研究的主要創(chuàng)新性成果如下:
　　(1)定量地確定了基坑圍護結構對于地下水滲流的阻擋作用。通過室內試驗,測定了水頭和流量隨圍護結構插入含水層中相對深度及擋水截面相對寬度的變化規(guī)律。隨著擋板插入相對深度和擋水截面相對寬度的增大,滲流量減小;各測點的水位變化值增大,上游側的水位變化值較下游側的水位變化值小。當擋板插入相對深度大于70％或擋水截面相對寬度大于90%時,擋板上下游兩側水頭差的增大

3、速率明顯增大。
　　(2)確定了圍護結構插入目標降水層中的相對深度對于地下水滲流和地面沉降分布的影響規(guī)律。采用有限計算的方法探討了五類基坑降水模式中的地下水滲流特征。針對在坑內抽取承壓水的方案進行計算,確認了圍護結構插入目標降水層中的相對深度對地下水滲流的影響和基坑周圍地面沉降的分布規(guī)律,計算中還考慮了含水層水文地質參數的影響。計算表明抽取承壓水時應采用坑內布井抽取承壓水的方式,圍護結構在插入目標降水層中的相對深度大于70%時能有

4、效地控制坑內抽水對周圍環(huán)境的影響,這一結果驗證了室內試驗的結論。
　　(3)提出了一種采用具有止水閥的抽水井進行分時分層抽取潛水和承壓水的方法。通過控制降水井中止水閥的關閉與打開,實現(xiàn)了既可以僅疏干潛水,又可以抽取承壓水降壓的目的。抽水試驗驗證了該方法具有良好的降水效果,能夠實現(xiàn)只需打入同時貫穿潛水含水層和承壓含水層的一類井,就可以達到分時分層進行潛水和承壓水的降水。實測資料表明由降水而引起承壓水水位下降的影響范圍較小,最大地面沉

5、降僅為5.4mm,有限元計算結果與實測值較吻合。
　　(4)將圍護結構擋水作用機理的研究成果應用于基坑降水工程實際。針對上海市彭越浦泵站,杭州市地鐵1號線杭州城站站和杭州錢江隧道三個基坑降水工程,分別建立三維有限元模型進行分析,數值模擬值和實測結果較吻合。結果表明為了減小基坑降水對周圍環(huán)境的影響,應采用坑內布井抽取承壓水的方法,承壓含水層滲透系數較小的基坑工程宜將圍護結構插入目標降水層的下部,承壓含水層滲透系數大于1m/d的基坑工