上海中心大厦基坑降水设计方案Word文档格式.docx
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二、地下地质条件
2.1地形地貌
该工程位于长江三角洲东南前缘,成陆较晚,属上海地区四大地貌单元中的滨海平原类型。
2.2工程地质条件
在目前所揭露深度185.0m范围内的属第四纪中更新世Q2至全新世Q4沉积物,主要由粘性土、粉性土、砂土组成,一般具有成层分布特点。
根据土的成因、结构及物理力学性质差异可划分为12个主要层次(上海市统编地层第⑧层粘性土层缺失)。
其中第⑤、⑦、⑨层根据土的成因、土性特征分为若干亚层和次亚层和透镜体(第⑤1a、⑤1b;
第⑦1、⑦2、⑦3层;
第⑨1、⑨2-1、⑨2t、⑨2-2、⑨3、⑨3t层)。
场地地层分布主要有以下特点:
(1)拟建场地第①层杂填土,松散,表层约0.5~1.5m深度范围内夹多量碎砖、碎石等杂物,局部区域为混凝土地坪,下部多以粘性土为主,夹植物根茎、石子等。
(2)第②层褐黄~灰黄色粉质粘土,可塑~软塑,层面埋深约2.0m,含氧化铁斑点和铁锰质结核,局部以粘土为主;
杂填土较厚区域该层缺失。
(3)第③层灰色淤泥质粉质粘土,流塑,层面埋深约3.3m,5.0~7.0m深度范围夹层状粉性土。
(4)第④层灰色淤泥质粘土,流塑,层面埋深约8.0~10.0m,分布较为稳定,属软弱粘性土。
(5)第⑤层根据土性不同可分为2个亚层:
第⑤1a层灰色粘土,软塑,层面埋深约16.0~18.0m左右,在拟建场地内分布稳定,层面起伏平缓。
第⑤1b层灰色粉质粘土,软塑~可塑,层面埋深约20.0m左右,场地东北角钻探9#、10#,静探C12、C13孔区域该层底部夹多量粉性土。
(6)第⑥层暗绿色粉质粘土,可塑~硬塑,含氧化铁斑点和铁锰质结核,该层在拟建场地大部分区域分布稳定,层面起伏平缓(层面埋深一般在24.0m左右),仅在场地东北侧层面埋深略偏深,厚度较薄。
(7)第⑦层据土性不同可分为3个亚层:
第⑦1层草黄色砂质粉土夹粉砂,中密~密实,层面埋深约为28.0~30.0m,在拟建场地分布稳定,层面起伏平缓。
第⑦2层草黄~灰黄色粉砂,密实,层面埋深约35.0~38.0m,在拟建场地内分布稳定、层面起伏平缓。
第⑦3层灰色粉砂,中密~密实,层面埋深约64.0m,在拟建场地内分布稳定、层面起伏平缓。
(8)第⑨层根据土性不同可分为⑨1、⑨2、⑨3层3个亚层,其中第⑨2、⑨3层中局部分布有透镜体:
第⑨1层灰色砂质粉土,中密~密实,层面埋深约为68.0~70.0m左右,在拟建场地内分布稳定、层面起伏平缓。
该层土性不均,粘性土夹层频率及厚度在纵横向变化较大,局部粘性土夹层厚度为1~2cm,甚至达3~5cm。
第⑨2-1层灰色粉砂,密实,层面埋深约为76.0~80.0m,该层中上部夹多量中粗砂及砾砂,砾石粒径0.5~1.5cm,下部84.0-89.0米深度段局部夹粘性土较多,一般夹粘层厚度约2-5cm,局部粘性土夹层厚度达20-30cm,土质不甚均匀。
第⑨2t层灰色粉质粘土夹粘质粉土,可塑,夹层状粉砂,土质不均。
该层仅在钻探8#、24#、初勘B3#孔及静探C29、C33孔位置呈透镜体分布,深度范围87.0~94.6m(初勘B3#孔该层深度范围97.9~100.8m),层厚及层面埋深变化较大。
第⑨2-2层灰色粉砂,密实,层面埋深约为88~90.0m(受第⑨2t层透镜体切割影响,塔楼底板扩展区局部层面埋深达94.0m左右),夹细砂、砂质粉土及薄层粘性土,土性较佳、土质相对较均匀。
第⑨3层灰色细砂,密实,土质均匀,层面埋深约为100.0m左右,在拟建场地内分布较为稳定、土性佳。
第⑨3t层灰色粉质粘土,可塑,该层仅在钻探17#孔位置呈透镜体分布,深度范围104.8~109.4m,夹粉细砂团块,土质不均。
(9)第⑩层浅灰~灰色粉质粘土,可塑~硬塑,层面埋深约126.0m左右,土性有一定变化。
(10)第
层灰色粉砂,密实,层面埋深约135.0~143.0m,夹细砂及层状粘性土,土质不均。
(11)第
层兰灰~灰色粉质粘土,可塑~硬塑,层面埋深约143.0~148.0m,局部夹多量粉砂。
(12)第
层灰色细砂,密实,层面埋深约168.0~175.0m,至185.0m未穿,局部夹多量粉质粘土,土质不均。
三、水文地质条件
根据本工程《岩土工程勘察报告》,拟建场区地下水根据埋藏条件可划分为浅层潜水及承压水。
1)潜水
本场地浅部地下水属潜水类型,主要补给来源为大气降水、地表迳流。
勘探期间由钻孔中测得的地下水埋深一般为0.75m~3.90m,相应标高为3.36m~0.40m。
上海地区地下水年平均水位埋深为0.5~0.7m,低水位埋深为1.5m。
2)承压水
拟建场地深部第⑦层属上海地区第一承压含水层,其层顶埋深约为28~30m,其承压水位埋深一般在3~11m,承压水位一般呈周期性变化,随季节、气候、潮汐等因素变化。
正常情况下承压水水位埋深约为8.50~10.20m。
本场区由于缺失第⑧层粘性土,第
、第
承压含水层(即第⑦层、第⑨层)相互连通,总厚达97m,含水量极其丰富(地层分布参见图1-3)。
图1-3地层剖面图
第二章降水设计要点
一、目的
⑴加固基坑坑底的土体,提高坑底土体强度,从而减少坑底隆起和围护结构的变形量,防止坑外地表过量沉降。
⑵有利于边坡稳定,防止滑坡。
⑶疏干坑内地下水,方便挖掘机和工人在坑内施工作业。
⑷及时降低下部承压含水层的承压水水头高度,将其降至安全的水头高度,以防止基坑底部突涌的发生,确保施工时基坑底板的稳定性。
二、设计依据
1、本工程岩土工程勘察报告;
2、本工程抽水试验报告;
3、本工程设计施工图纸和设计要求;
4、降水设计和施工采用的规范:
(1)上海市标准基坑工程设计规程DBJ08-61-97
(2)国家标准建筑地基基础设计规范GB50007-2002
(3)国家标准建筑地基基础工程施工质量验收规范GBJ50202-2002
(4)国家标准钢筋焊接及验收规程JGJ18-2003
(5)上海市标准地基基础设计规范DGJ08-11-1999
(6)行业标准建筑与市政降水工程技术规范JGJ/T111-98
(7)国家标准供水管井技术规范GB50296-99
三、降水施工难点分析
本基坑开挖面积大,深度深,裙楼区域开挖深度25米、局部塔楼区域开挖深度为30米,承压含水层层顶已被挖穿,而本基坑下部第
承压含水层(即第⑦层、第⑨层)相互连通,总厚达97m,含水量极其丰富,地质条件复杂。
基坑开挖到一定高度后,如不能很好地控制承压水,基坑将有发生突涌的风险,而基坑周边分布有重要建筑物且距离较近,路边分布有多种市政管道。
若不进行及时、有效的处理,可能会导致基坑开挖过程中产生突涌等不良后果,严重的会导致周边路面坍塌、管线断裂,甚至基坑塌方等事故。
由于本基坑面积大,且深坑部位采用环形支撑,环形支撑直径达到120米,在降压井的布置时降压井位的选择将决定塔楼基坑降水的成败。
在承压水降水期间,若发生停电事故,承压水位将瞬间反弹,影响开挖,如何保证正常供电将是降水工作的关键。
浅部第③、④层灰色淤泥质粘土渗透性差,土质软弱,易发生流变或出现弹簧土现象,第⑦层水位控制不好容易形成流砂,影响开挖。
四、降水施工对策
针对降水工程难点的施工对策,充分利用我司在地质情况类似工程的施工经验采用以下措施解决降水工程中的难点:
1、对于不同的土层降水要求,本工程中采用不同降水方法来解决。
根据不同土层的渗透性合理布置降水井滤水管,降低基坑深层土层中的潜水位。
对于第③、④层淤泥质粘土渗透性差,土质软弱,易发生流变或出现弹簧土现象,降水时采取真空预降水。
土方开挖时尽量少扰动土、少转土并尽快出土。
对于第⑦层土,塔楼区域控制水位在开挖面以下1米,防止流砂的产生。
2、对于承压水,我司拟布置降压井和观测备用井进行降低承压水的工作,防止基坑突涌的发生。
具体措施如下:
对于塔楼环形支撑区域,由于圆环支撑内无法固定井管和搭设降压井操作平台,井位选择时尽量布置在有支撑部位,并加密降压井,减小水力梯度,控制水平方向承压水的补给;
垂直方向加深塔楼区域降压井,控制承压水头在开挖面以下1~2米,保证基坑的安全。
为加强水位观测,在塔楼深坑区域布置3口观测井。
环境影响方面:
利用基坑内未抽水的观测井和基坑外观测井加强水位观测,根据监测结果来指导抽水,必要时采取回灌措施。
根据群井试验抽水出水量及观测井水位决定抽水速率,控制承压水头与上覆土压力足以满足开挖基坑稳定性要求,这将使降水对环境的影响进一步降低。
电源供应方面:
确保承压水井的不间断工作,为确保承压水降压井的供电不间断,施工现场应配置备用双电源。
第三章降水井设计
一、真空深井分析计算
1、布置原则
⑴、布置原则
一般根据基坑面积按单井有效抽水面积A(井的经验值为一般为150㎡~250㎡)来确定,而经验值是根据场地潜水含水层的特性及基坑的平面形状来确定。
根据本公司以往的布井经验,结合基坑的形状,可按200㎡布一口井来计算;
采用多级滤水管,加真空的措施,以确保每口井的出水量。
⑵、坑内管井数量的估算
估算公式:
n=A/a井
式中:
n—井数(口);
A—基坑降水面积(m2);
a井—单井有效抽水面积(m2);
⑶、管井的数量布置(计算用的基坑面积从CAD平面图上测量计算所得,与基坑的实际面积有误差)
塔楼区域:
本基坑面积约为11882.3m2
n=A/a井=11882.3/200≈59.4则拟定60口
裙楼区域:
本基坑面积约为23139.74m2
n=A/a井=23139.74/200≈115.7则拟定116口
因此,本基坑共布置疏干井176口。
2、真空深井结构设计
真空深井孔径为600mm,井管过滤器为圆孔过滤器,外包40目滤网,管外回填滤料。
具体形式见剖面图3.1。
图3.1疏干井剖面图
二、减压管井分析计算
1、工程降水设计背景
由于本工程的基坑围护设计方案尚未最终确定,现以塔楼区基坑挖深30.0m,裙楼区基坑开挖深度25.0m,地下连续墙深45m,塔楼基坑直径120m,内部采用环梁作为支撑体系为基本前提,进行该工程的降水设计。
工程场地周边环境复杂,降水设计充分考虑降水对周边环境的影响。
2、基坑基坑底板稳定性验算
基坑底面设计标高以下存在巨厚承压含水层(复合承压含水层组),承压含水层顶面埋深约为地面下28.00m,复合承压含水层厚度大于97.00m。
开挖过程中,必须有效控制承压水水头埋深,防止基坑发生突涌事故,因此,必须进行基坑突涌稳定性分析。
基坑底板抗突涌稳定条件:
在基坑底板至承压含水层顶板之间,土的自重压力应大于承压水含水层顶板处的承压水顶托力。
特别指出,对于开挖深度达30.00m的坑中坑范围内的减压降水,承压水位控制原则是:
当开挖深
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