《土木工程施工技术》课件3土方工程-地下水

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1、1.3.3地下水控制1.熟悉流砂产生的原理和防止方法；2.掌握集水井降水施工方法；3.了解各类井点的特点与适用范围；4.掌握无压井涌水计算；5.掌握轻型井点的平面布置与高程布置方法。6.熟悉轻型井点降水施工方法和施工程序；7.了解抽水对周边环境的影响及其防止措施。9/15/20211(一)降水目的1、防止涌水、流砂，保证在较干燥的状态下施工；2、防止滑坡、塌方、坑底隆起；3、减少坑壁支护结构的水平荷载。9/15/202129/15/20213事故原因由于发生事故的联络通道所处的地质条件比较复杂，处在第7层承压水地层中，

2、开挖过程中承压水冲破土层，而发生流砂，流砂的产生带动土层扰动、移位，造成隧道结构破坏，引起地面土体沉陷，继而发生地面建筑物倾斜、部分倒塌，防汛墙沉陷、坍塌等险情。隧道联络通道流沙塌方塌方顶破口事故诱因:9/15/202147月2日-3日，险情在进一步发展和扩大隧道内继续大量进水，水位上涨速度较快，约每小时涨移15M(100L/s)。管片损坏程度进一步扩展，并有管片连接螺栓绷断的响声传出。地面沉陷的范围和深度在进一步扩大，以风井为中心的地面从沉陷漏斗发展成塌陷区，最深达4M，临江大厦门口地面塌陷最深处约2M，董家渡路沉陷

3、达1M，中山南路明显下沉，地面开裂发展加快。音像楼倾斜加剧，楼板断裂；文庙泵站发生突沉；临江大厦沉降速率加快，沉降量达12.2mm，地下室出现裂缝。河床严重扰动、下沉、滑移，近30M防汛墙倒塌，近70M防汛墙结构严重破坏，黄浦江水冲入塌陷区、冲向风井，并进入地下隧道，加剧险情发展。临江大厦门口地面塌陷文庙泵站突沉9/15/20215抢险措施指挥部名录地面组地下组管线组防汛组监测组专家组注浆组拆房组地区组治安交通组新闻信息组指挥部总指挥：杨雄（副市长）9/15/20216风井黄浦江浦东南路站南浦大桥站隧道进水1号线轨道交

4、通四号线事故最大损害分析示意图第一、封堵隧道、向隧道内灌水、尽快形成和保持隧道内外水土压力平衡专家组在险情发展过程中，对险情造成的最大损坏作了分析。2号线9/15/20217专家组一致认为阻止险情发展最重要的措施是封堵隧道，向隧道内灌水，尽快恢复和保持隧道内外的水土压力平衡。9/15/20218抢筑防汛围堰武警进场7月2日起动紧急防汛抢险预案9/15/20219采用旋喷桩，对渗水处紧急封堵武警封堵防汛墙渗水处对渗水处紧急封堵在主堤内侧增设拉森钢板桩对主堤和内侧地面进行注浆围堰内侧打钢板桩9/15/202110全面加固防

5、汛主堤采取吹泥管袋镇压棱体，土工布和模袋砼罩面，全面加固防汛主堤。武警们对防汛墙进行加固加高后的主堤在采取了各项紧急措施后，7月4日～5日，险情发展才趋于平稳。9/15/2021111.3.3.1地下水流的基本性质1动水压力GD地下水分潜水和层间水两种。潜水即从地表算起第一层不透水层以上含水层中所含的水，这种水无压力，属于重力水。层间水即夹于两不透水层之间含水层中所含的水。如果水末充满此含水层，水没有压力，称无压层间水；如果水充满此含水层，水则带有压力，称承压层间水(因l—1)。9/15/2021121动水压力GDh1

6、z1H1h2z2H2L推论:水的单位阻力T:T=γw(H1–H2)/LT=γwI动水压力GDGD=－T=－γwI9/15/202113流砂现象当开挖深度大、地下水位较高而土质为细砂或粉砂时，如果采用集水井法降水开挖，当挖至地下水位以下时，坑底下面的土会形成流动状态，随地下水涌入基坑，这种现象称为流砂A.动水压力――地下水在渗流过程中受到土颗粒的阻力，使水流对土颗粒产生的一种压力。其大小与水力坡度成正比，方向同渗流方向。B.流砂原因:当动水压力大于或等于土的浸水重度(GD≥γ’)时，土粒被水流带到基坑内。主要发生在细砂、

7、粉砂、轻亚粘土、淤泥中LΔh9/15/202114动水压力GDGD=-γwII=(H1–H2)/L流砂现象:GD≥γ’w(土的浸水重度)GDγ’wH1–H2L多发生在颗粒级配均匀而细的粉、细砂等砂性土中。防治措施：1）降水；2）防水帷幕临界坡度IcrGD=γ’wγwIcr=γ’wIcr=γ’w/γw=(γsat–γw)/γw9/15/202115防治方法防治流砂的基本原则是减少或平衡动水压力；设法使动水压力方向向下；截断地下水流。其具体措施有：（1）枯水期施工法。枯水期地下水位较低，基坑内外水位差小，动水压力小，就不易

8、产生流砂。（2）抢挖并抛大石块法。分段抢挖土方，使挖土速度超过冒砂速度，在挖至标高后立即铺竹、芦席，并抛大石块，以平衡动水压力，将流砂压住。此法适用于治理局部的或轻微的流砂。（3）设止水帷幕法。将连续的止水支护结构（如连续板桩、深层搅拌桩、密排灌注桩等）打入基坑底面以下一定深度，形成封闭的止水帷幕，从而使地下水只能从支护结构下端向