軟土地基中基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的擋水作用機(jī)理及其工程應(yīng)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(jìn)行開挖。為了確?；拥姆€(wěn)定性,工程施工時(shí)需要設(shè)置基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)行坑內(nèi)或坑外的降水,以避免流砂和坑底突涌等人為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。基坑降水與圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(fù)雜。本研究針對(duì)沿海地區(qū)松軟沉積含水地層中的基坑降水工程,根據(jù)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)物阻擋地下水滲流的工程實(shí)際,利用室內(nèi)試驗(yàn)和有限元計(jì)算等方法研究了含水層中基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)阻擋地下水滲流的作用機(jī)理,

2、提出了減小基坑降水對(duì)周圍環(huán)境影響的技術(shù)措施。本研究的主要?jiǎng)?chuàng)新性成果如下:
　　(1)定量地確定了基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)于地下水滲流的阻擋作用。通過室內(nèi)試驗(yàn),測(cè)定了水頭和流量隨圍護(hù)結(jié)構(gòu)插入含水層中相對(duì)深度及擋水截面相對(duì)寬度的變化規(guī)律。隨著擋板插入相對(duì)深度和擋水截面相對(duì)寬度的增大,滲流量減小;各測(cè)點(diǎn)的水位變化值增大,上游側(cè)的水位變化值較下游側(cè)的水位變化值小。當(dāng)擋板插入相對(duì)深度大于70％或擋水截面相對(duì)寬度大于90%時(shí),擋板上下游兩側(cè)水頭差的增大

3、速率明顯增大。
　　(2)確定了圍護(hù)結(jié)構(gòu)插入目標(biāo)降水層中的相對(duì)深度對(duì)于地下水滲流和地面沉降分布的影響規(guī)律。采用有限計(jì)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(duì)在坑內(nèi)抽取承壓水的方案進(jìn)行計(jì)算,確認(rèn)了圍護(hù)結(jié)構(gòu)插入目標(biāo)降水層中的相對(duì)深度對(duì)地下水滲流的影響和基坑周圍地面沉降的分布規(guī)律,計(jì)算中還考慮了含水層水文地質(zhì)參數(shù)的影響。計(jì)算表明抽取承壓水時(shí)應(yīng)采用坑內(nèi)布井抽取承壓水的方式,圍護(hù)結(jié)構(gòu)在插入目標(biāo)降水層中的相對(duì)深度大于70%時(shí)能有

4、效地控制坑內(nèi)抽水對(duì)周圍環(huán)境的影響,這一結(jié)果驗(yàn)證了室內(nèi)試驗(yàn)的結(jié)論。
　　(3)提出了一種采用具有止水閥的抽水井進(jìn)行分時(shí)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(guān)閉與打開,實(shí)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(yàn)驗(yàn)證了該方法具有良好的降水效果,能夠?qū)崿F(xiàn)只需打入同時(shí)貫穿潛水含水層和承壓含水層的一類井,就可以達(dá)到分時(shí)分層進(jìn)行潛水和承壓水的降水。實(shí)測(cè)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(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)值較吻合。
　　(4)將圍護(hù)結(jié)構(gòu)擋水作用機(jī)理的研究成果應(yīng)用于基坑降水工程實(shí)際。針對(duì)上海市彭越浦泵站,杭州市地鐵1號(hào)線杭州城站站和杭州錢江隧道三個(gè)基坑降水工程,分別建立三維有限元模型進(jìn)行分析,數(shù)值模擬值和實(shí)測(cè)結(jié)果較吻合。結(jié)果表明為了減小基坑降水對(duì)周圍環(huán)境的影響,應(yīng)采用坑內(nèi)布井抽取承壓水的方法,承壓含水層滲透系數(shù)較小的基坑工程宜將圍護(hù)結(jié)構(gòu)插入目標(biāo)降水層的下部,承壓含水層滲透系數(shù)大于1m/d的基坑工