武漢地區(qū)深基坑地下水控制要點ppt教程

1、武漢地區(qū)深基坑地下水,控制要點,主講：中國工程勘察大師 范士凱先生,,,為澄清地下水變化引起周邊環(huán)境變化的性質(zhì)、特點并進一步總結(jié)出深基坑地下水控制要點，本文將從地層分布組合及其地下水類型和地下水失控對環(huán)境影響的特點、武漢地區(qū)深基坑地下水控制的歷史回顧和基礎(chǔ)理論的回顧這三個方面進行分析，進而總結(jié)出地下水控制要點。,,,武漢地區(qū)深基坑施工中的地下水危害，主要發(fā)生在長江一級階地上。深基坑施工中，地下水的變化對周邊環(huán)境的影響主要表現(xiàn)有

2、兩種：,,正常的含水層固結(jié)沉降，引起的地面輕微沉降,滲透破壞引起的周邊環(huán)境嚴重破壞,引 言,,,,,,,,,,,,,,一 地層分布組合、地下水類型及地下水失 控對環(huán)境影響的特點,,二 武漢長江一級階地深基坑地下水控制的 歷史回顧,,三 基坑理論的回顧,,,,,四 基本認識和結(jié)論（地下水控制要點）,,,五 實例分析——“中華城”、 “國稅局”基坑 周邊環(huán)境破壞的原因,,內(nèi)容,,,,,,,一、

3、地層分布組合、地下水類型及地下水失控對環(huán)境影響的特點,1 地層分布特點——（上、中、下三段）,3 地下水失控對周邊環(huán)境影響的特點,2 地下水類型,,,,,,,,·,,,①雜填土（或素填土）②淤泥,③淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粉土、粉砂④粉質(zhì)粘土夾粉土、粉砂,⑤粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂互層⑥粉細砂 ⑦中粗砂、礫砂、卵礫石,上段,中段,下段,地層分布特點,,,,上層滯水,隔水層,承壓水,1、地層分布特點—

4、—（上、中、下三段）,2 地下水類型,,,由于中段隔水層③、④層（滲透系數(shù)K小于10-5cm/s）的存在，上層滯水與承壓水之間沒有水力聯(lián)系；承壓含水層中的⑤層互層土（夾花層）與其下的⑥、⑦層雖同屬承壓含水層，但在降水過程中由于這兩層土的滲透系數(shù)K值差別很大，第⑤層垂直滲透系數(shù)遠遠小于⑥、⑦層，故在降水過程中⑤層土中水位降存在滯后并將恒定高于⑥、⑦層中水位。,,,,含于①層雜填土、②層淤泥和③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土中的粉土、粉砂夾層中。為不連續(xù)

5、的、厚度及含水性很不均勻的含水層。,上層滯水,,,含于⑤層粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂互層土和⑥層粉細砂及⑦層中粗砂、礫砂、卵礫石中。與長江水體有直接的水力聯(lián)系，因而具承壓性，其壓力水頭受長江水位漲落控制，承壓水頭年變幅3—5米，最大可達8米。,下層承壓水,3地下水失控對周邊環(huán)境影響的特點,,所謂地下水失控， 是指除正常的井點降水或有效的帷幕隔滲之外的不正常情況，如：,,（1）上段：上層滯水（①、②、③層）失控（豎向帷幕封閉不嚴）造成雜填土失水

6、固結(jié)沉降和④層中粉土、粉砂夾層流土（滲透破壞），引起地表不均勻沉陷。其表現(xiàn)為：沉降量大（流土?xí)r表現(xiàn)為沉陷），很不均勻（局部陷坑）。對道路、管線和淺基礎(chǔ)建筑物或深基礎(chǔ)建筑物附屬的淺基礎(chǔ)部分（門廳、臺階、散水等）影響較大。如紅日大廈、君安大廈、時代廣場、藍天嬉水樂園和最近的中華城、國稅局等。,,（2）下段（承壓水）： 失控是指降水水位未達到開挖深度以下，帶壓開挖引起側(cè)壁管涌或底板突涌（流土）——滲透破壞。經(jīng)常發(fā)生在第⑤層（互

7、層土中的承壓水）。其表現(xiàn)為地表大范圍（數(shù)十米）沉陷（數(shù)十厘米），破壞嚴重。如太和廣場、天安酒店、金色雅園，其中以金色雅園最為典型。,,以上兩種主要是地下水的滲透破壞,,,,武漢地區(qū)深基坑地下水控制作為重要課題始于1994年，當(dāng)年深基坑因地下水作用引起重大環(huán)境破壞的基坑有威格大廈和泰和廣場。前者由于在沒做任何控制措施的情況下大開挖，產(chǎn)生管涌、突涌，導(dǎo)致坑外煤氣管線破裂，使數(shù)萬居民供氣中斷；后者由于豎向及水平（封底）帷幕局部失效，產(chǎn)生大范圍

8、側(cè)壁管涌和基底突涌，導(dǎo)致周邊環(huán)境嚴重破壞——武勝路路面下沉40—50cm，高架橋歪斜、周邊居民樓破壞。之后，又曾在世貿(mào)廣場、武廣大廈、建設(shè)大道的金融大廈、時代廣場、市婦聯(lián)大樓等基坑因淺部管涌而引起周邊環(huán)境破壞。對這些事故分析的結(jié)果，使人們進一步認識到：武漢長江一級階地的承壓水光靠帷幕封堵是不行的，制止管涌、突涌的根本措施應(yīng)該是減壓或疏干降水，深井降水是有效措施。 1995年建設(shè)大道的國貿(mào)大廈基坑采用深井降水取得了成功，

9、開創(chuàng)了武漢地區(qū)深基坑降水的先例，之后在佳麗廣場、天一大廈、友誼大廈、陽光大廈等深基坑相續(xù)采用深井降水，均取得良好效果。經(jīng)過實踐檢驗、理論分析，逐步形成了一套較完整的設(shè)計概念：對上段的上層滯水和潛水，采用豎向隔滲帷幕“封堵”；對下段承壓水采用深井降水“減壓”或“疏干”。這種概念完全符合中華民族自古以來的治水理念：疏導(dǎo)為主，封堵為輔的原則。1995年7月《武漢地區(qū)深基坑工程技術(shù)指南》中對地下水處理的規(guī)定正是在上述理念指導(dǎo)下制定的。在1995

10、年至2008年間的14年，武漢地區(qū)大范圍推廣了以深井降水為主、豎向帷幕為輔的設(shè)計、施工原則，成百上千個基坑基本上“平安無事”，這在全國也是最突出的成就，可以說是武漢特色。,二、武漢長江一級階地深基坑地下水控制的歷史回顧,大約自2008年之后，由于武漢市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模的急劇擴大，基坑工程向深、大發(fā)展，也因外地設(shè)計、施工隊伍的進入，對武漢地質(zhì)條件特點理解不深，相續(xù)發(fā)生了一些因地下水控制沒做好而造成較大的環(huán)境事故。在逐一分析每個事故基坑之后

11、不難看出：這些事故發(fā)生的特點是涌水冒砂（管涌、流土），其原因是上段帷幕封閉不嚴或下段承壓水降深不到位而帶壓開挖。涌水冒砂（管涌、流土）的機理是“滲透破壞”，這和在正常的抽水降低承壓水位（水頭）產(chǎn)生的“固結(jié)沉降”有本質(zhì)區(qū)別。但是，最近卻流傳著一種說法：“這些基坑環(huán)境事故都是因為降水引起的”，這種說法既不準確，也不正確。比較準確的說法應(yīng)該是：這些基坑的環(huán)境事故是因為地下水控制沒做好造成的。具體有兩種情況，一是上段豎向帷幕封閉不嚴產(chǎn)生水土流失

12、，一是下段降水不到位卻帶壓開挖產(chǎn)生管涌、流土。為了證實這種提法的正確性，特將94年至今武漢市因地下水控制沒做好而引起環(huán)境事故的典型基坑列于下表1，以正視聽。,,表中所列的基坑，包括了上世紀90年代初至今因地下水失控而造成環(huán)境事故的絕大部分項目。對這些項目進行分析，加之對十幾年中數(shù)百個治水成功的基坑總結(jié)，得出以下基本認識：,,在因地下水失控造成的基坑環(huán)境事故中， 基本上都是表現(xiàn)為涌水、冒砂（管涌、流土）——滲透破壞，而引起滲透破壞的具體原

13、因是：隔滲止水帷幕失效或降水不到位的情況下帶壓開挖。這類滲透破壞與正常降水引起的固結(jié)沉降有本質(zhì)區(qū)別；,,深基坑地下水控制的基本方法是“帷幕隔滲和深井降水相結(jié)合”。通常做法是：豎向隔滲帷幕隔斷上層滯水（或潛水），阻止雜填土、淤泥中水和粘性土中粉土、粉砂夾層及互層土中粉土、粉砂涌出；對下部承壓水則采用深井降水（水位降至坑底以下）防止底板突涌（流土）。,,合理有效的深井降水引起的含水層固結(jié)沉降量很小，且沉降差小于1‰，不會造成顯著的環(huán)境破壞。

14、,,至95年之后不再采用水平封底式帷幕，也不宜提倡豎向落底式帷幕，而宜采用懸掛式豎向帷幕與合理有效的深井降水以防止側(cè)壁管涌和承壓水突涌；,,經(jīng)驗證明，采用單管高噴在兩個護坡樁之間堵空隔滲的效果很差，而宜采用深層攪拌咬合樁或地下連續(xù)墻；若采用落底式豎向帷幕時，在深厚砂層承壓含水層中，不宜采用高壓旋噴（或擺噴），而宜采用砼連續(xù)墻或開槽法施工的水泥土（或自凝灰漿）連續(xù)墻。,1,2,3,4,5,6,武漢長江一級階地的基坑工程事故，除一小部分因軟

15、土失穩(wěn)之外，大部分基坑事故和地下水失控密切相關(guān)。因此，必須高度重視基坑工程中的地下水控制,,,,三 基坑理論回顧,關(guān)于“固結(jié)沉降”,關(guān)于“滲透破壞”,,,,關(guān)于水文地質(zhì)學(xué)中的幾個基本概念,1,,,3,2,,,,,,人員,設(shè)備,支架模板,1、關(guān)于“固結(jié)沉降” 土體排水過程中固結(jié)沉降的原理，來源于太沙基（Karl Terzaghi）1923年提出的有效應(yīng)力原理和滲流固結(jié)理論，這是土力學(xué)中最重要的原理，是土力學(xué)成為一門獨立

16、學(xué)科的重要標志。 在這里不具體列舉各種計算公式，但需指出以下基本概念：,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)達西定律（V=k·i），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，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”排水固結(jié)；而降水時是土中重力（自由）水自動滲出，造成負孔壓進而增加有效應(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

17、體分析。,飽和土中水產(chǎn)生滲流運動的條件：一種是在附加應(yīng)力作用下土的孔隙被擠壓、孔隙水滲流排出；另一種是在自重作用下，孔隙中的自由（重力）水自動滲流排出。由于后者是“自動滲流”，這就需要土層具有一定的透水性。一般情況下，土的滲透系數(shù)K值小于10-5cm/s就是不透水層。這類土層中的孔隙水在自重作用下不會發(fā)生滲流排出。,目前大家引用“分層總和法”進行降水引起地面沉降量預(yù)測計算時，并不完全符合“在建筑物荷載作用下，地基土在附加應(yīng)力作用下固結(jié)沉

18、降的作用條件”而是“自重作用”條件下孔隙水自動滲流排出的自動固結(jié)沉降。試將湖北省《基坑工程技術(shù)規(guī)程》中的計算公式做具體分析：,,式中：△sw——水位下降引起的地面沉降（cm）；Ms——經(jīng)驗系數(shù)；Ms=M1·M2。對于一般粘性土可取0.3—0.5；粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂互層M1可取0.5—0.7；淤泥、淤泥質(zhì)土M1可取0.7—0.9。當(dāng)降水維持時間3個月之內(nèi)時可取0.5—0.7；當(dāng)降水維持時間超過3個月時M2可取0.7—0.9。

19、σwi——水位下降引起的各計算分層有效應(yīng)力增量（KPa）△hi——受降水影響分層（自降水前的水位至含水層底板之間）的分層厚度（cm）；n——計算分層數(shù)；Esi——各分層的壓縮模量（KPa）。,,1,,2,,3,,4,,,需要指出的是，武漢長江一級階地二元結(jié)構(gòu)組合的地層中分布著兩層地下水（上層滯水和下層承壓水），而降水井的結(jié)構(gòu)僅僅針對下層承壓水，上層滯水多用豎向帷幕進行隔滲；其中的地下水不能由降水井抽排。這就要求在進行沉降計算時

20、分清以下情況：（1）上、下兩層水之間有隔水層（K值≤10-5cm/s）時，上層滯水含水層（雜填土、淤泥）不應(yīng)算作壓縮層；（2）主要的壓縮層是承壓含水層（粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂互層和粉細砂、粗砂、礫石層）（3）承壓水頭的位置只反映承壓水壓力高度，并不一定對應(yīng)承壓含水層，因而水位下降時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；（4）承壓含水層頂板為不透水粘性土層（K值≤10-5cm/s）時，該層不能自動排水固結(jié)，故

21、不能算作壓縮層；（5）承壓含水層頂板直接為淤泥時，該淤泥層可作為壓縮層；（6）承壓含水層頂板直接為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，且降水位已降至其下的承壓含水層中時，該頂板層可視為部分壓縮層；當(dāng)降水位（頭）仍在頂板以上時，頂板層可不視為壓縮層，因此時只反映承壓含水層本身孔隙水壓力變化，它和頂板層的孔隙水無水力聯(lián)系。 倘若能如此細致分析、計算，對降水引起的沉降預(yù)測勢將更接近實際。否則將會得到預(yù)估沉降遠大于實際沉降的結(jié)果。,式中：i

22、cr——臨界水力坡降 r’——土的浮容重； rw——水的容重 由于故式中：Gs、e分別為土的顆粒比重和土的空隙比。可見臨界水力坡降是針對每 一種土而言的。,,,人員,2、關(guān)于“滲透破壞” 在經(jīng)典土力學(xué)中，滲透破壞亦稱滲透變形。為理解滲透變形，首先要明確兩個概念——滲透力j和臨界水力坡降（梯度）icr。,（1）滲透力——由于水頭差的存在，土中水產(chǎn)生滲流，同時產(chǎn)生

23、向上的滲透力，即每單位土 體內(nèi)所受的滲透作用力，用j表示。其值：j=rw·i滲透力的大小和水力坡降i成正比，其方向與滲透方向一致。,（2）土中水的滲透水力坡降逐漸增大時，滲透力也隨之增大。當(dāng)水力坡降（水頭差）增大到某一數(shù)值即臨界水力坡降時，即向上的滲透力克服了向下的重力時，土體就會浮起或受到破壞，俗稱流土。臨界水力坡降用icr表示。其值：,,,,,土工建筑物及地基由于滲流作用而出現(xiàn)的變形或破壞稱為滲透變形

24、或滲透破壞，如土層剝落、地面隆起、細顆粒被水帶出以及出現(xiàn)集中滲流通道等。單一土層的滲透變形主要是流土和管涌兩種基本形式：,（1）流土——在向上的滲透水流作用下，表層土局部范圍內(nèi)的土體或顆粒同時發(fā)生懸浮、移動的現(xiàn)象稱為流土。任何類型的飽和土，只要水力坡降達到一定的大?。ㄅR界值）都會發(fā)生流土破壞。 發(fā)生流土?xí)r，地表將普遍出現(xiàn)小泉眼，冒氣泡，繼而土顆粒群向上鼓起，發(fā)生浮動、跳躍，俗稱砂沸?；涌拥住巴挥俊睍r就常出現(xiàn)這些

25、現(xiàn)象。,（2）管涌——在滲透水流作用下，土中的細顆粒在粗顆粒形成的孔隙中移動，以致流失；隨著孔隙的不斷擴大，滲透流速不斷增加，較粗的顆粒也相續(xù)被水流逐漸帶走，最終導(dǎo)致土體內(nèi)形成貫通的滲流通道，造成土體塌陷，這種現(xiàn)象稱為管涌。管涌發(fā)生在一定級配的無粘性土中，發(fā)生的部位可以在滲流溢出處，也可以在土體內(nèi)部，故有人也稱之為滲流的潛蝕現(xiàn)象。,,（3）滲透破壞的判別流土——若i＜icr，土體處于穩(wěn)定狀態(tài)； i＞

26、icr，土體發(fā)生流土破壞； i=icr，土體處于臨界狀態(tài)。管涌——主要取決于兩種條件（限于無粘性土）：其一是土的顆粒級配特點，級配均勻（Cu＜10）的不易發(fā)生管涌，不均勻（Cu＞10）的則易發(fā)生；其二是水力條件，即達到管涌水力坡降時發(fā)生，管涌水力坡降可由試驗得出。在深基坑開挖中，最普遍發(fā)生的是流土，因為直立開挖中水力坡降很容易超過臨界水力坡降，只要是開挖深度超過地下水位以下，坑內(nèi)與坑外的水頭差必然超

27、過臨界值。所以，只要是在地下水位以下開挖，必定發(fā)生流土。,,,人員,支架模板,3、關(guān)于水文地質(zhì)學(xué)中的幾個基本概念 要理解地下水變化對環(huán)境的影響，主要要明確以下兩個概念：,（1）滲流的基本定律——達西定律 U=k·i 或Q=k·i·W理解達西定律中關(guān)鍵是滲透系數(shù)K，它是一個常數(shù)，代表土的滲透性，以K值劃分土的

28、滲透性能見下表：,（2）抽水井的裘布依半徑——影響半徑R 裘布依假定含水層是一個半徑為R的圓柱體，在此圓柱體外周界保持一個常水頭H，構(gòu)成在含水層中抽水時的一個邊界條件，習(xí)慣上稱R為影響半徑。這個影響半徑有兩個特點：1、它是一個常數(shù)，不隨抽水井的出水量及降深的變化而變化；2、距降水井距離為R處降深為零，即不論出水量多大，水位下降多深，均不影響到影響半徑之外。 關(guān)于影響半徑的確定，有時用帶觀測孔的抽水

29、試驗確定，也可由經(jīng)驗公式計算確定（R=10S （K）0.5或R=300S（k）0.5）。雖然用不同方法確定的R值不盡相同、單井抽水和群井抽水的影響半徑也不相同，但有一個基本概念是肯定的，即在一定滲透系數(shù)和一定厚度的含水層中抽水的影響半徑是有限的。影響半徑的經(jīng)驗值見下表3。由此可引申出一個概念，即降水引起的地面沉降也必然是在影響半徑的范圍之內(nèi)的，因為R周界之外的自然水位是不變的。,,,在研究滲流固結(jié)問題時，透水性等級很重要。強透水至弱透水

30、土層中可以產(chǎn)生滲流運動，微透水至不透水土層中不能產(chǎn)生滲流運動。 其次是水力坡降i（水力坡度、水力梯度），即水頭差△h。在研究滲透破壞時，i值很重要。,根據(jù)顆粒直徑確定影響半徑R經(jīng)驗值 表3,,,,,,上,四、基本認識和結(jié)論（地下水控制要點）,基于以上三個方面的敘述和分析，并結(jié)合武漢地區(qū)17年來深基坑地下水控制的經(jīng)驗、教訓(xùn)，得到如下基本認識和結(jié)論：,,（1）武漢長江一級階地的地下水分上下兩層，上部為上層滯水或潛水，

31、下部為承壓水。兩層水之間有不透水的粘性土相隔，使兩層水之間無水力聯(lián)系。深基坑地下水控制也應(yīng)將上、中、下三部分分別對待?？偟闹嗡结槕?yīng)是豎向隔滲與降水減壓或疏干相結(jié)合。,（2）上部的上層滯水或潛水的主要控制措施是嚴密有效的豎向隔滲帷幕，以阻止雜填土失水沉降、阻止淤泥發(fā)生流土，阻止?jié)撍畬樱ǚ弁?、粉砂）流土或管涌?（4）承壓含水層中的上部普遍存在粘性土與粉土、粉砂互層，此類含水層承壓，但垂直滲透系數(shù)遠小于水平滲透系數(shù)，深井降水時互層土中

32、水位不同步下降，應(yīng)以豎向帷幕與降水減壓相結(jié)合進行控制，以防止流土或管涌；,,,（3）中間隔水層中帶有粉土、粉砂夾層（也屬上層滯水），降水無法疏干，也必須依靠豎向隔滲帷幕，以阻止夾層流土或管涌。,（5）下部承壓含水層具有較高的承壓水頭，與長江有直接水力聯(lián)系，是突涌（流土）的主要動力。采用深井降水是控制地下水的主要措施；不宜采用水平帷幕“封底”，因為承壓水頭高、水壓大，很難封住，反而會發(fā)生流土；大多數(shù)情況下不需要“落底式”豎向帷幕，因為深井

33、降水基本可以控制。,上,,（6）一定要嚴格區(qū)分滲流固結(jié)沉降和滲透破壞，即：正常降水引起的含水層“滲流固結(jié)”沉降，還是因降水不到位而帶壓開挖引起的流土或因帷幕滲漏引起的管涌。正常的固結(jié)沉降有規(guī)律且可控，滲透破壞則會造成災(zāi)難性后果。,,,（7）合理有效的深井降水引起的地面沉降量一般較小，尤其是沉降差，均小于1.0‰，故在大多數(shù)情況下降水對周邊環(huán)境影響不大，但要注意周邊建筑物中不同基礎(chǔ)類型相結(jié)合部分的不均勻沉降。,,（8）在進行降水對周邊沉降

34、量估算時，首先應(yīng)明確固結(jié)壓縮層是能自動滲流固結(jié)的含水層，而不透水的非含水層不應(yīng)算作壓縮層；同時應(yīng)區(qū)分不同含水層之間是否有水力聯(lián)系，與被降水的含水層無水力聯(lián)系的其他含水層不應(yīng)計算在內(nèi)。,,（9）防止?jié)B透破壞的最根本有效措施是降水疏干或減壓，經(jīng)濟、合理的方法是豎向隔滲帷幕與深井降水相結(jié)合；不宜提倡單純以帷幕封堵的方法。如“落底式帷幕”或“水平封底”。這兩種帷幕都是一把“雙刃劍”。因為，水平封底幾乎不可能完全封住承壓水，一旦滲漏反而會大量流土

35、。落底式帷幕必然會造成坑內(nèi)外很大的水頭差，一旦局部滲漏，必將發(fā)生管涌，后果更嚴重。,,（10）無論是深井降水還是帷幕隔滲，都必須做到“合理、有效、可控”。降水應(yīng)有周細的設(shè)計、計算和成井質(zhì)量保證，確保含砂率不超標和單井涌水量符合設(shè)計要求；帷幕質(zhì)量必須選擇合理可靠的工法才能保障。如控制上層滯水或互層土承壓水，宜選擇三軸攪拌水泥土墻帷幕，而不宜采用咬合樁或兩樁之間用高壓旋噴堵空；超深或落底式豎向帷幕則應(yīng)選擇地下連續(xù)墻，而采用旋噴或擺噴是不可能

36、達到“落底”隔滲效果的。,綜上所述，在討論深基坑工程地下水控制時的基本思路和原則應(yīng)該是：（1）分析和掌握地層組合和水文地質(zhì)條件；（2）依據(jù)成熟可靠的基本理論（經(jīng)典土力學(xué)和水文地質(zhì)學(xué)）進行分析、判斷；（3）以相似條件的典型經(jīng)驗、教訓(xùn)進行對比；（4）正確的邏輯推理。只要能按照這四條原則進行，就能得出合理、可行的地下水控制方案和對環(huán)境事故作出正確的判斷，且不可僅憑想象或道聽途說就得出結(jié)論。,,一、從周邊環(huán)境下沉變形現(xiàn)象的特點分析 二、據(jù)稱

37、“中華城”和“國稅局”基坑開挖過程中都曾發(fā)生過局部側(cè)壁帷幕失效造成雜填土大量失水或其下的粘性土中粉土、粉砂夾層管涌、流砂現(xiàn)象。 三、深層降水不會引起周邊環(huán)境如此嚴重的破壞 四、結(jié)論,,五、實例分析——“中華城”、 “國稅局”基坑周邊 環(huán)境破壞的原因,,,,,1、從周邊環(huán)境下沉變形現(xiàn)象的特點： 基坑周邊環(huán)境破壞呈現(xiàn)以下明顯特點： （1）出現(xiàn)下沉的地面沉降量較大，且很不均勻。從建

38、筑物周邊下沉部分與主體結(jié)構(gòu)間的沉降差有10—20cm以上，且呈現(xiàn)坑洼不平的面貌，說明下沉變形的地層在淺部； （2）周邊建筑物主體結(jié)構(gòu)（有鉆孔樁基）部分均未下沉，下沉的都是主體外附屬部分（散水、門前臺階、周邊地面或居民樓后加蓋的部分），即以淺部地層為天然地基的部分。 （3）與基坑緊鄰的馬路（建設(shè)大道、香港路）下沉量小，而馬路對面的建筑物（房地產(chǎn)交易中心、漢口銀行、商場及長福小區(qū)）的周邊下沉量大且很不均勻，這說明是

39、雜填土密實度差異較大，馬路路基經(jīng)分層碾壓和多年行車壓實，路面層剛度較大，可能懸空，而建筑物周邊的填土則未經(jīng)壓實。 以上特點反映出下沉原因可能是淺部雜填土失水和雜填土之下的“粉質(zhì)粘土夾粉土、粉砂” 或“淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粉土、粉砂”從坑壁涌出（管涌、流土），即側(cè)壁水土流失引起的地表大量且不均勻下沉。,,,,2、據(jù)稱“中華城”和“國稅局”基坑開挖過程中都曾發(fā)生過局部側(cè)壁帷幕失效造成雜填土大量失水或其

40、下的粘性土中粉土、粉砂夾層管涌、流砂現(xiàn)象。 （1）據(jù)稱，“中華城”基坑開挖過程中曾有幾處淺部漏水、冒砂而臨時“修補”帷幕的過程； （2）據(jù)稱“國稅局”基坑曾因降水不到位（水位降深僅為6米）而發(fā)生側(cè)壁（夾花層）管涌，大量流砂涌入的過程。 （3）幾個基坑的側(cè)壁帷幕均采用“高壓旋噴”在兩樁之間“堵空” 式帷幕。武漢地區(qū)自90年代后，凡采用高壓旋噴做帷幕的無一成功先例（江邊的君安、藍天戲水樂園、世貿(mào)廣場、建銀大廈等

41、）。這是側(cè)壁帷幕局部失效的根本原因（圖1）,,,,圖一：側(cè)壁帷幕不嚴和降水不到位的后果示意圖,,,3、深層降水不會引起周邊環(huán)境如此嚴重的破壞 1、深井降水是為解決坑底突涌而降低深層承壓水頭，承壓含水層是下部夾花層和粉細紗層及底部卵礫石層。當(dāng)降深未下降到上部粘性土（粉質(zhì)粘土、粘土及淤泥質(zhì)粘性土）底板（也是承壓含水層頂板）時為“減壓降水”，當(dāng)降深達到承壓含水層頂板以下時為疏干降水。前者只使承壓含水層固結(jié)沉降（砂土固結(jié)量很?。：?/p>

42、者使被疏干砂層孔壓消失，且引起頂板附近一部分土層失水固結(jié)，其總沉降量較前者大。 2、無論是減壓降水還是疏干降水，都遵循滲流“固結(jié)理論”法則而產(chǎn)生“固結(jié)沉降”，總體上沉降量不大。武漢地區(qū)大量基坑降水結(jié)果，周邊沉降一般在50mm以下，極個別情況有超過100mm的。但是，由于承壓水的影響半徑多在250—300m之間，降落漏斗的水力梯度很小。因此，沉降差很小，一般均小于1‰。例如：以降深10m，假設(shè)引起固結(jié)沉降量為10cm，

43、水井附近沉降10cm，而R值為250m處沉降差為0，此時的沉降差為10/25000=1/2500=0.4‰，可見沉降差是很小的。以上兩基坑降水沉降預(yù)估值，以及各層土固結(jié)的沉降值都不大。,,,,,3、“中華城”和“國稅局”基坑外圍地面沉降量和沉降差遠遠不大1‰，沉降值為幾十厘米，顯然不是深層降水引起的。其本質(zhì)原因還是滲透破壞。 4、深層降水不會導(dǎo)致上層滯水（或潛水）含水層疏干，因為兩層水之間均有粘性土（粘土、粉質(zhì)粘土或淤泥

44、質(zhì)粘性土，其滲透系數(shù)為10-5—10-7cm/s）阻隔，深井結(jié)構(gòu)都將上部水阻斷（實管加粘土球止水），兩層水無水力聯(lián)系。（如圖2） 5、雜填土和純淤泥（超含水量）是上層滯水含水層，淤泥質(zhì)粘性土應(yīng)視為隔水層，因為實際開挖過程中，雜填土和純淤泥有大量水滲出，而淤泥質(zhì)粘性土并無水滲出。 總之，深層降水一般情況下不會引起周邊產(chǎn)生破壞性沉降差，除非建筑物主體結(jié)構(gòu)與附屬部分的基礎(chǔ)類型不同時局部有明顯的沉降差。,,,圖二：

45、降水井結(jié)構(gòu)與含水層關(guān)系,,,,,,4、結(jié)論（1）“中華城”和“國稅局”基坑周邊環(huán)境破壞的根本原因是： ①側(cè)壁高壓旋噴帷幕局部失效，造成雜填土失水沉降和粉質(zhì)粘土夾粉土層中的粉土、粉砂順側(cè)壁涌出而引起周邊下沉； ②深井降水不到位（國稅局）對夾花層“帶壓開挖”造成管涌（滲透破壞），因水土流失而導(dǎo)致周邊破壞性下沉。 (2)“中華城”和“國稅局”基坑降水引起的地面沉降屬正常的降水引起的一般沉降，周邊環(huán)境破壞與其關(guān)