落底式止水帷幕条件下基坑涌水量计算研究

涌漏点的存在使得落底式止水帷幕条件下基坑涌水量的计算成为一个有待解决的技术难题。在承压含水层中开挖落底式深基坑时,针对落底式止水帷幕渗漏的不确定性,建立承压含水层中落底式基坑非完整井降水水文地质模型。基于Theis非完整井非稳定流理论,结合映射原理,推导等效渗透系数计算公式,并提出涌漏系数法用以评价落底式止水帷幕隔渗效果以及计算基坑涌水量。以武汉某深基坑降水工程为例,采用该方法评价止水帷幕的隔渗效果以及对其基坑涌水量进行计算,并与实测结果和传统方法计算结果分别进行对比验证。结果显示涌漏系数法计算误差较小,且计算过程简便,兼具安全性和经济性。研究结果可应用于指导工程设计,具有一定实际应用价值。     

落底式止水帷幕条件下基坑涌漏量计算

如何判定落底式止水帷幕的止水效果,定量计算坑外地下水通过落底式止水帷幕向基坑内的涌漏量,是对于设置了落底式止水帷幕的基坑进行降水设计的重要依据.通过对存在落底式止水帷幕的基坑进行现场抽水试验及连通试验,总结落底式止水帷幕建立前后试验井流量、降深变化的规律,定义落底式止水帷幕的综合止水系数,探讨止水效果等级划分方法,在此基础上,提出了基坑岩土体表观渗透系数的概念,从而计算基坑涌漏量,在一定程度上,填补了落底式止水帷幕对基坑降水影响定量评价的空白,为存在落底式止水帷幕的基坑降水设计提供了一定的理论依据.     

悬挂式止水帷幕条件下深基坑开挖变形特性研究

降水条件对基坑开挖的变形特性具有重要影响。为了研究悬挂式止水帷幕结合承压非完整井组成的墙井系统条件下基坑开挖过程中的变形问题,以某悬挂式止水帷幕深基坑为例,通过定义降水井和地表渗流边界条件建立了考虑分级降水和基坑开挖实际工况的三维流固耦合有限元数值分析模型,使用现场监测数据与数值模拟结果互相验证的方法研究了悬挂式止水帷幕情况下基坑开挖过程中地下连续墙变形和地表沉降的变化特征,对比分析了悬挂式止水帷幕和落底式止水帷幕条件下的地表沉降。结果表明：在不同分级降水情况下,降水深度初次达到场地第一承压水含水层降水期间产生的地下连续墙水平位移增量最大,地表沉降也主要在这一期间产生;悬挂式止水帷幕情况下的地表沉降最大值约为落底式止水帷幕的2.7倍,最大值位置距地下连续墙边缘的距离比落底式止水帷幕大0.85 m;地下连续墙水平位移峰值处,降水期间产生的位移占28%,地表沉降峰值处,降水期间产生的沉降占49%;使用悬挂式止水帷幕时,距地下连续墙边缘12倍开挖深度处,地表沉降与地表沉降峰值的比值为0.1、该距离比落底式止水帷幕大13 m左右。研究成果对确定深基坑降水方案、保证深基坑开挖施工安全具有一定的参考价值。     

既有落底式止水帷幕对新建基坑降水的影响

近年来,落底式止水帷幕（如落底式地下连续墙）在武汉市深基坑工程中广泛使用。许多地铁车站基坑的降水工程中采用了落底式止水帷幕止水+管井降水的思路,取得了较好的工程效果。但在某些换乘车站的建设上,新建地铁车站的降水设计是未考虑既有车站的落底式帷幕的,这种既有帷幕对新建基坑的影响可能无法忽视。本文使用Visual Modflow渗流数值模拟软件,研究了在典型的长江一级阶地水文地质模型基础上建立的8种工况,探讨了既有帷幕对新建基坑的降水影响。研究表明：新建基坑中最大、最小降深均随着既有帷幕和新建基坑的距离的增加而呈现先变大后变小的趋势。     

悬挂式止水帷幕深基坑降水方案模拟优化

为研究深基坑降水工程中悬挂式止水帷幕和抽水井过滤器最佳组合深度,优化深基坑降水方案,以南通市地铁1、2号线换乘站青年路站深基坑降水工程为背景,以地下水渗流理论与太沙基一维固结理论为基础,建立考虑土体参数随固结过程变化的深基坑降水三维渗流与地面沉降耦合数学模型,并采用有限单元法进行求解。使用抽水试验资料对可视化数值模型进行识别验证,通过对坑内水位和坑外地面沉降量的控制,优化抽水井的数量及抽水量,模拟预测止水帷幕插入含水层1/3、1/2、2/3深度处3种方案下过滤器的最佳位置,并对3种方案从工期、造价及安全可靠性等方面进行对比分析。结果表明,在止水帷幕插入含水层1/2深度下,抽水井过滤器插入含水层9/50～9/20深度处,即止水帷幕底部埋深为46.2 m、过滤器埋深为33.7～42.7 m时,采用17口抽水井进行降水的方案为最优方案。     

落底式竖向截水帷幕的研究与应用

论述了截水帷幕的形式及应用条件,并在实际的基坑工程中应用了落底式竖向截水帷幕治理地下水,实例证明效果非常好,既保证了基坑边坡的稳定与土方开挖、结构施工的安全,又保护了基坑周边建(构)筑物。     

止水帷幕在高层建筑深基坑中的应用

某高层建筑基坑西侧紧邻一道河沟,水量较大,采取三重管高压摆喷帷幕止水[1～4],施工完成后通过监测,未发现渗漏、地下水位明显下降和周围建筑物沉降现象。     

悬挂式止水帷幕深基坑减压降水的简化计算方法

采用悬挂式止水帷幕结合坑内减压降水的墙-井系统可有效减小坑内降水量或坑外水头降深。将基坑按面积相等等效为井壁进水的大直径承压水非完整井,幵令流入井内的水量等于止水帷幕内坑底承压水含水层内的竖直向渗流量,以此建立坑内减压抽水量与坑外承压水头降深的关系式。该理论公式计算结果在止水帷幕插入比大于0.6且基坑半径与承压含水层厚度之比小于2.0时与有限元计算结果比较接近。因未考虑渗流方向变化时的水头损失,数值计算结果和工程案例实测数据均表明理论公式计算结果偏大。利用参数分析研究承压含水层渗透系数各向异性、基坑平面面积、止水帷幕插入长度等因素对减压降水的影响规律。坑内减压抽水量或坑外水头降深与墙-井系统三维渗流场有关,渗流场越接近竖向渗流,坑外水头降深越小,水位接近初始状态。相比数值分析,理论公式简便直观,可用于减压降水的初步分析。     

考虑止水帷幕的深基坑降水预测解析计算

提出止水帷幕条件下的深基坑降水预测的解析算法。以武汉长江航运中心深基坑为实例,概化其水文地质模型,以现场抽水试验数据分析止水帷幕的止水效果。基于此,修正非完整型干扰井群降深公式,结合镜像法原理编制计算程序进行降水预测解析计算,并与实测结果和数值模拟结果分别进行对比验证。研究表明：所概化的水文地质模型为承压含水层,东侧止水效果最差,南侧止水效果不如北侧,西侧止水效果最好。按原布井方案进行降水解析计算发现,在基坑南侧将达不到安全降水的目的,当增加2口降水井后降水效果有所改善,与实测结果和数值模拟结果基本一致。研究成果可指导工程设计,具有一定的实际应用价值。     

邻近黄浦江地区深基坑止水帷幕选型与设计讨论

基于邻近黄浦江地区承压含水层埋藏深度和厚度的分布特点,地下三层或超过地下三层的深基坑工程中承压水问题较为复杂。本文结合邻近黄浦江的两个工程实例,重点讨论其止水帷幕选型及设计问题,通过设计方案经济与合理性讨论,并进行施工可行性评价以及施工质量控制难易度分析,推荐选用不同的设计方案,为类似深基坑工程的设计提供借鉴。     

复杂周边条件下异形基坑承压水抽水试验研究

以上海自然博物馆深大异形基坑为背景,为了保护周边环境,针对日益突出的承压水问题,降压前进行了承压水抽水试验。试验结果表明,当地下连续墙插入承压含水层的深度小于承压含水层厚度的1/3时,可以忽略地下连续墙的阻隔效果;用水头恢复比 表征抽水试验结束后的水位恢复情况,发现停抽10 min 可达到10%,水位稳定时 只能达到94.5%;单井抽水能够达到的降压效果是有限的,与降压前的承压水头埋深无关;群井的降压效果随着抽水井数量的增大而增大,但是随着承压水头埋深的加大,增加相同数量的降压井产生的效率降低。     

Excel软件优化基坑降水的井群设计

针对目前应用广泛的基坑降水井群设计方法,利用优化理论和Excel方法,以总排水量最小为目标函数,以控制点水位降深建立约束条件,对基坑降水井群的设计进行优化。并通过实例说明了该方法在基坑设计中的有效性。     

基于抽水试验的深基坑降水方案优化调整与实施

南京一过江隧道明挖段为超深基坑,有深厚强透水砂层,含水层厚度大、渗透系数大,接受长江水补给,基坑采用悬挂式止水帷幕,涌水量大,在降水井施工过程中,通过洗井试抽发现原降水方案不能满足降水要求,且偏差非常大。为确保基坑安全、顺利施工,现场边施工降水井边开展原位抽水试验,通过对试验数据的分析,并借助三维数值法进行参数反演及降水模拟,及时对开挖深度大的JD1、JD2节段的降水井管径、数量、水泵配置进行了调整。基坑内抽水试验反演的参数远大于原方案参数,实际基坑涌水量高达91000 m³/d,是原降水方案预估值42000 m³/d的2.2倍,由于及时科学地调整了降水方案,在总井数增加不多的情况了,将坑内水位降至基底以下,保证了基坑的顺利实施,充分说明了抽水试验及方案的优化调整在降水实施过程中的重要性。     

单井与群井结合抽水试验在地面沉降实测中的应用研究

以天津市某工程项目抽水试验数据为实测基本资料,目的是确定地基土的渗透性和富水性,计算含水层的水文地质参数,并实时监测试验期间地面沉降监测结果。结果表明,单井和群井抽水试验在抽水过程中,地面高程呈现出下降的趋势,累计达到最大沉降量,达到23. 57 mm,随着抽水时间较短和抽水时间较长等原因,在地面具有附加荷载时,沉降变大。因此,试验实时监测可以有效预防存在问题,为工程的设计与施工提供安全的风险控制。     

对西金大厦基坑降水工程的思考

西金大厦场地勘察工作于1994年8月完成,5年以后开始基坑降水工作。本文分析场地地下水现状,剖析降水设计方案,提出有针对性的降水新构想。     

止水帷幕对基坑环境效应影响的有限元分析

采用Biot固结理论分析了止水帷幕对基坑工程环境效应的影响,包括止水帷幕不同打设深度的效果,以及两种封闭式止水帷幕发生漏水意外时对地下水位和坑外土体位移的影响等。在有限元编程中,将开挖土体置为空气单元可以简化处理过程。算例分析结果表明,深厚透水地基中增加竖向止水帷幕的深度并不能有效减小对周围环境的影响;漏水部位周围土体的渗流等势线较为密集,渗流速度较大,容易诱发扩大破坏;竖向封闭式止水帷幕漏水引起的坑边土体的沉降和地表土体的侧移相对较大,水位下降迅速等。其结果可供基坑工程漏水事故环境效应的评价和对策研究时参考。     

Physical model test of transparent soil on coupling effect of cut-off wall and pumping wells during foundation pit dewatering

Water level is decreased during foundation pit excavation to avoid water inrush under confined water pressure. Cut-off wall is often used as waterproof curtain to partially cut off the dewatered aquifer. When a foundation pit is located in a built-up area and the underlying confined aquifer is not cut off, the drawdown must be minimized outside the pit to avoid land subsidence in buildings and pipelines. The coupling effect of the cut-off wall and pumping well is used to control the drawdown outside the foundation pit. However, the coupling mechanism is not intuitively well understood because of the limitations of existing experimental methods. In this study, transparent soil was introduced to model the coupling mechanism in the physical model test. High-purity fused silica and mixed paraffin oil were used as skeleton and fluid to simulate the confined aquifer and groundwater. Industrial solid dye and paraffin oil were used as tracers. A camera was used to collect flow information. Tests were performed for the combinations of cut-off wall and partially penetrating pumping wells. The insertion depth ratio of the cut-off wall most effectively influenced the drawdown. The layout of the pumping wells in horizontal direction influenced water level distribution and flow rate. The optimal depth of the pumping wells was 1–5 m above the bottom of the cut-off wall, and the optimal horizontal distance between the cut-off wall and the pumping wells was 25% of the pit width. Non-Darcy flow was observed within the range of 0–10 m around the bottom of the cut-off wall. These results were significant in understanding the cut-off wall and pumping well coupling effect on foundation pit dewatering.