复杂巨厚第四纪松散沉积层地区深基坑降水三维渗流场数值模拟——以上海地铁4#线董家渡段隧道修复基坑降水为例

针对长江三角洲地区分布有复杂巨厚第四纪松散沉积层,且具有较高的承压水位,其深基坑降水的模拟、预测难度大。以上海地铁4#线董家渡段隧道修复基坑降水为例,建立基坑降水三维渗流模型,并采用有限差分数值模拟方法,模拟在多层含水层复合存在、含水层最深底板埋深达150 m、基坑周围挡水连续墙埋深达65 m、抽水井埋深达59 m、抽水井过滤器埋深为44～59 m及30口抽水井联合降水情况下,基坑中心下伏第2承压含水层中部降压段水位降至埋深43.35 m时的地下水复杂流动状态。经后续工程验证,该结果正确、可靠,该理论用于模拟预测此类地区深基坑降水引起的地下水流场变化具有较高的可信度。     

松散承压含水层地区深基坑降水三维渗流与地面沉降耦合模型

以上海环球金融中心基坑降水为例,根据基坑降水过程中有效应力和孔隙水压力的转化关系,建立了基坑降水与地面沉降的耦合模型,并采用有限差分数值模拟方法,模拟了在多层含水层复合存在、含水层最深底板埋深达145 m、基坑周围挡水连续墙埋深达34 m、抽水井埋深达55 m、抽水井过滤器埋深为34～55 m,单井抽水量为1420 m3/d的8口抽水井联合降水情况下,基坑中心下伏第Ⅰ承压含水层上部降压段水位降至埋深26 m时的地下水复杂流动状态及其地面沉降特征。经后续工程验证,该结果正确、可靠,该理论用于模拟预测此类地区深基坑降水引起的地下水流场变化及其地面沉降具有较高的可信度。     

深基坑降水地下水渗流三维数值模拟

长江中下游地区第四系松散沉积层深基坑降水一般采用非完整井,且由于深基坑周围连续挡水墙难以深入含水层底板,所以其地下水渗流场变化极其复杂,具有明显的三维非稳定渗流特征。以南京地铁中和村站—元通站区间隧道修复工程深基坑降水为例,基于深基坑降水三维渗流数值模拟的理论与方法,在概化出水文地质模型的基础上,建立了研究区深基坑降水三维渗流数学模型,模拟了在潜水含水层,微承压含水层复合存在、含水层最深底板埋深达56.01m、基坑周围连续挡水墙埋深为44至47m、抽水井井深达40m、抽水井过滤器埋深为26至38m,基坑内地下水位降至埋深达26.00m情况下的地下水复杂流动状态,并据此确定出了最优降水方案。     

深基坑降水引起的地面沉降预测

由于上海地区有较高的承压水位,深基坑施工时,为了基坑的稳定,有时需要大深度的降水来保证。由于基坑内外地下承压水连续相通,降水影响范围大,引起坑外地面产生沉降,对周围建筑物和管线造成不利影响。针对浅层承压含水层基坑降水,以粘弹性理论和随机介质理论为基础。推导了一种新的基坑降水引起地面沉降的计算方法。该方法通过Merchant流变模型模拟抽水条件下土的应力一应变关系来反映抽水引起含水层变形的时间效应,以随机介质理论反映地面沉降的空间分布规律,能够较好地预测基坑降水引起的地面沉降。最后通过计算实例对该方法进行了验证。     

深基坑降水引起的地面沉降预测

由于上海地区有较高的承压水位,深基坑施工时,为了基坑的稳定,有时需要大深度的降水来保证.由于基坑内外地下承压水连续相通,降水影响范围大,引起坑外地面产生沉降,对周围建筑物和管线造成不利影响.针对浅层承压含水层基坑降水,以粘弹性理论和随机介质理论为基础,推导了一种新的基坑降水引起地面沉降的计算方法.该方法通过Merchant流变模型模拟抽水条件下土的应力-应变关系来反映抽水引起含水层变形的时间效应,以随机介质理论反映地面沉降的空间分布规律,能够较好地预测基坑降水引起的地面沉降.最后通过计算实例对该方法进行了验证.     

上海地铁11号线徐家汇站深基坑降水数值模拟

承压水是基坑工程施工主要风险源之一,基坑降水是地铁站建设经常采取的措施。承压水降水设计应综合考虑水位降深要求、承压含水层厚度、降水井深度、止水帷幕深度等因素,通常采用数值模拟方式进行计算分析。本文以上海地铁11号线徐家汇站深基坑降水工程为例,根据场地工程地质和水文地质条件、地铁站围护结构设计深度和基坑开挖深度,建立地下水渗流三维数学模型,通过单孔和群孔抽水试验资料反求水文地质参数,结合场地初始条件和边界条件,采用Visual Modflow有限差分法对基坑降水进行模拟,数值模拟结果与地下水位实际监测数据十分吻合,为地铁工程深基坑降水设计提供了指导作用。     

武汉古河道承压水井流理论及在基坑降水中应用

在分析武汉市古河道特殊水文地质条件的基础上,建立古河道水文地质模型,将古河道承压水井流问题概化为带状承压含水层中地下水向抽水井的运动问题;然后结合镜像法原理,引入吉林斯基势函数,推导出古河道承压、承压-无压完整井稳定流解析表达式。基于此,将其应用于基坑降水工程中,提出适用于古河道承压含水层中基坑涌水量计算方法;最后以武汉梨园广场地下停车场深基坑工程为例进行计算分析,并将结果与传统方法计算结果和实际监测数据分别进行对比,结果显示所述计算方法所得结果与基坑实际涌水量相对误差仅为7.4%,而采用传统大井法相对误差达到54.5%,验证了所提出计算方法的合理性。研究结果对于认识古河道承压含水层地下水井流规律以及指导基坑降水设计具有重要意义。     

悬挂式止水帷幕基坑降水控制措施研究

为了优化深基坑降水控制技术,以天津某地铁换乘站基坑降水为背景,利用有限差分软件Visual Modflow,对基坑开挖降水引起的基坑内外地下水水位变化进行数值模拟计算,模拟计算结果与监测数据基本吻合。同时,在此模拟计算基础上对止水帷幕插入深度、降水井的抽水速率、滤水管插入承压含水层深度及降水时间等几种控制措施在降水控制中所发挥的作用进行深入研究。结果表明,降水过程中止水帷幕深度插入比宜达到1:0.9～1:1之间,滤水管插入承压含水层深度宜控制在0.5～0.7倍含水层厚度区间范围内,降水井抽水速率的大小需根据以上两种措施确定后再进行优化。此研究结果不但能有效减少基坑降水对周围环境的影响,还能保护地下水资源,节约工程造价。     

二元结构含水层悬挂式帷幕深基坑降水计算方法研究

帷幕结合基坑内降水的方案是深基坑工程中地下水控制的主要趋势,而至今业内对悬挂式帷幕降水条件下的设计尚无统一的计算方法。本文以汉口长江I级阶地某基坑工程为实例,基于二元结构含水层特点,提出了承压—无压条件下的修正大井法,并分别运用修正大井法、半封闭承压含水层非稳定流半解析法和数值模拟等方法,对不同帷幕深度条件下基坑涌水量和降深进行了计算,并开展对比分析。研究结果表明:承压—无压修正大井法较其它大井法更能刻画二元结构基坑降水帷幕的实际作用;半封闭承压含水层非稳定流半解析法在小程序辅助下,可实现水位降深的计算,且与数值解吻合度较高,可满足此类基坑降水设计的便捷计算需求。     

基于数值模拟的富水砂砾地层深基坑降水方案优化

针对深厚的富水砂砾潜水含水层中的深基坑降水问题,本文以沈阳某地铁车站深基坑降水工程为依托,采用数值模拟方法,对比分析了富水砂砾地层中无挡水帷幕及不同挡水帷幕深度下深基坑降水至安全水位时的总抽水量、基坑内外水位及降水引起的坑外地表沉降。研究结果表明:挡水帷幕的存在可以很大程度地减少基坑总抽水量及坑外地表沉降;挡水帷幕的深度在一定值时,可以大大减少降水对环境的影响;综合考虑工程对环境的影响与抽水量,得到了最优化的基坑降水方案,即挡水帷幕深为35m、降水井深为32m。     

广州地铁燕塘站基坑降水的三维渗流场有限元分析

基坑降水是地铁深基坑工程施工设计所关注的重点问题,尤其要关注基坑降水后的三维渗流场分布、降水效果和渗透稳定等。本文采用了潜水承压水稳定渗流场理论和改进的截止负压法对广州地铁燕塘站深基坑降水后的三维渗流场进行了有限元分析。研究了布置不同抽水井和帷幕灌浆等多个工况的渗流场分析和基坑涌水量。研究结果表明,采用抽水井和对承压含水层进行灌浆帷幕的设计方案,深基坑降水后的渗流场和地基的渗透比降满足设计要求。     

黄土地区地铁车站深基坑降水设计与施工

以黄土地区某地铁车站深基坑降水工程为例,结合工程地质及水文地质条件,通过现场抽水试验,确定基坑降水的影响半径及场区综合渗透系数,在此基础上进行深基坑的降水计算与设计,总结了降水施工的一般工艺流程及降水过程中应注意的问题,相关方法和设计方案可为类似的工程提供参考。     

深大基坑特殊含水层降水技术

某工程基坑深大且含水层情况特殊,须对基坑进行降水。经方案比选和模型计算,采用在基坑内设置减压降水井,在基坑外设置水位观测井和回灌井的方案,降水井采用专利技术约翰逊过滤器及缠丝过滤器,降水效果良好,基坑水位处于可控状态,保证了开挖的顺利进行。     

采用抽渗结合的基坑降水施工技术

北京中关村科贸中心工程基坑占地约1．7万m^2,基底深20m,水文地质和周边条件复杂。基础施工采用自渗为主、抽水为辅、抽渗结合的方案,利用管井和渗井相结合进行基坑降水,既满足了结构施工阶段无水作业的要求,又达到了保护地下水资源、保障周边建筑物稳定并防止地面沉降的效果。     

深基坑降水施工动态控制及效果分析

北京侨福花园广场工程基坑深21．635m,该范围内涉及一层潜水和两层承压水,且槽底水量较大。通过对地下水水位分析预测并进行降水施工动态控制,有效地控制了地下水。     

上海某枢纽基坑工程浅层承压水回灌试验分析

随着上海城市建设进程的不断推进,深大基坑大量涌现,同时因城市立体空间设施的密集化,使得基坑周边环境趋于复杂,在此背景下因浅层承压水降水而引起的工程性地面沉降事故不断发生,给社会带来了巨大的经济损失。地下水人工回灌是控制因降水引起的工程性地面沉降的方法之一,目前地下水人工回灌系统主要应用于深层承压水的回灌。本文通过上海某地第一承压含水层的回灌试验,研究分析了浅层承压含水层回灌井的结构、回灌过程中地下水的流态变化规律、水土应力变化及对控制地面沉降作用的效率,证明了浅层承压水回灌在基坑环境保护中的可行性。试验研究对基坑建设中的地下水浅层承压水回灌系统的设计和施工有重要的指导意义。     

沿海地区深基坑降水和支护技术研究

分析了当前深基坑工程降水和支护技术,针对沿海地区饱和粉砂与粘土互层地质条件下的深基坑降水和支护进行创新,提出了沿海地区饱和粉砂与粘土互层地质条件深基坑降水、支护施工技术,采用门型双排灌注桩具有较大的侧向刚度,增强了支护体系的抗变形能力,抗倾覆能力,止水效果好。止水帷幕加双排灌注桩支护体系降水效果好。通过门型双排桩、水泥土搅拌桩、钢板桩、放坡及多种降水措施的组合运用,使得施工简便、环保、作业高效。     

深基坑综合降排水技术

烟台阳光100城市广场基坑底深16.02m,核心筒底深达21.57m,场地砾砂层赋存潜水,且离海仅300m。对此制定了切实可行的综合降排水方案,克服了支管安装困难、排水阶段多、水位变幅大等不利因素,在有效控制地下水的同时,也避免了对周围建筑物的影响。