某深厚透水性地层基坑渗控方案研究.pdf

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1、第4l卷第16期人民长江Vo1．4I．No．162010年8月YangtzeRiverAug．，2010文章编号：1001—4179(2010)16—0077—04某深厚透水性地层基坑渗控方案研究石裕，马永锋(长江勘测规划设计研究院施工设计处，湖北武汉430010)摘要：南水北调中线一期工程跨河建筑物均安排在枯季以围堰保护形成的基坑中旱地施工。围堰基础为深厚透水性地层，若采用完全封闭的基坑渗控方案既不经济也不舍理。结合渗流计算，从工程进度、安全性及造价等多方面综合比选，确定了4种透水地层基坑渗控方案，即管井降水，悬挂式垂直防渗墙，悬挂式垂直防渗墙+排水明沟。

2、悬挂式垂直防渗墙+管井。分析比较结果表明，采用悬挂垂直防渗墙与降水管井相结合的防渗效果最好。关键词：深厚透水性地层；悬挂式垂直防渗；管井；围堰防渗；南水北调中线一期工程中图法分类号：TV67文献标志码：A的垂直防渗施工将严重滞后工程进度，使工程无法在1工程概况汛前完成，从而影响河道汛期行洪安全。白河与澧河两处跨河建筑物工程围堰顶高程分别为131．0m和120．5m，地面高程分别为128．0m和118．5m。透水性地层厚度超过30In，基坑开挖深度分别为12．5m和6．0m；基坑开挖底高程分别为1l5．5m和112．5m。砂砾岩口106．2白河围堰下卧地层从上

3、至下由含砾中砂及中粗砂、砾砂、砂砾岩、含砾砂岩与粘土岩、砂砾岩等组成。含砾砂岩，粘土岩98．0澧河围堰下卧地层主要由砂砾卵石及砂砾岩组成。地砂砾岩(a)白河典型地质剖面层结构详见图1。围堰下卧各地层渗透系数详见表1。表1围堰下卧各地层渗透系数cm．s／砂砾9日石口1125_／工程含砾中砂、粗砂砾砂、砂砾卵石砂砾岩粘土岩望!Q§：＼悬挂式垂直防港澧河围堰4．1×10～～1．3×10一5×10一工程所在位置覆盖层下卧砂砾岩为软岩，胶结程砂砾岩度差，具有中等透水性。围堰下卧透水层包含透水性覆盖层与透水性软岩。由于透水性地层深厚且组成复杂，采用封闭式防渗不但不经济，

4、且因相对隔水层不连续，使基坑防渗无法做到真正的完全封闭。此外，过深图1围堰下卧地层地质构成示意收稿日期：2010—06—30作者简介：石裕，男，高级工程师，从事7g~,l工程施工导流设计工作。E—mail：shiyu@cjwsjy．corn．cn78人民长江表2方案I基坑稳定渗流计算结果(管井内水位9O．0mJ2渗控方案研究砾砂层砾砂层单宽整个断面单宽最大出逸管井布置方案渗透系数K／渗水量q／渗透量q／比降为了保证基坑旱地施工条件，地下水位应位于基(gill·s一)(11．s一)(m·s一)，⋯坑开挖底面以下0．5～1．0133。从减少工程投资的角度出发，基

5、坑排水与垂直防渗造价之和，即基坑渗控总费用应最小。渗控方案分析采用有限元法进行。2．1白河根据围堰下卧地层特点，对管井降水、垂直防渗、(2)基坑渗控方案2，悬挂式垂直防渗。基坑仅垂直防渗+基坑内排水沟及垂直防渗+管井等4种基采用悬挂式垂直截渗墙，墙厚0．3m，设计渗透系数坑渗控方案进行了研究。在各基坑渗控方案中又对地1×10～cm／s，底高程113．5m，垂直防渗墙深17．5m。层的渗透系数进行了敏感性分析，并比较了降水管井计算结果如图3，砾砂层单宽渗流量达1．78×10“的不同布置方案。m／s，整个断面单宽渗透量为2．77×10m／s，最大(1)基坑渗控方

6、案1，管井降水。基坑仅采用管出逸比降0．48。井降水。管井钻孔直径0．4ITI，钻孔深度30m，滤管外径0．168m，管井间距25m，单井排水量40～45m／s。计算结果详见图2、表2。图3方案2基坑稳定渗流计算结果(3)基坑渗控方案3，悬挂式垂直防渗+排水明沟。垂直防渗结构设计同方案2。同时，在砂砾岩顶(a)管井远离围堰轴线布置，K=5×10cro／s板与基坑底四周设宽0．5m、深1．5m的排水沟，在基坑中每隔20m增设宽0．5m、深0．5m排水沟1条。计算结果见图4，最大渗流出逸比降为1．05，砾砂层单宽渗流量为1．33×10m／s，整个断面单宽渗流量为

7、2．80×10一m／s(b)管井远离围堰轴线布置，K=1x10cm／s图4方粟3基坑稳定渗流计算结果(4)基坑渗控方案4，悬挂式垂直防渗+管井。管井布置同方案1，垂直防渗墙结构设计同方案2。为了分析降水管井作用，分别按远离与靠近垂直防渗布置，计算结果见表3、图5。表3方案4基坑稳定渗流计算结果管井内砾砂层单宽整个断面单宽最大出逸管井布置方案水位H／渗水量q-／渗透量q／比降m(1113．s一)(i[n·s一)J⋯(d)管井靠近围堰轴线布置，K=1x10tcm／s图2方案1基坑稳定渗流计算结果第16期石裕，等：某深厚透水性地层基坑渗控方案研究79井降水，不能起

8、到降低地下水位的作用，渗透水流直接从该层渗出，基坑渗