软弱富水地层

一 不良地质对工程的影响
软土地层共同点地下水位高、含水量高、强度低、 土体空隙水处于饱和状态、多为流塑淤泥质粉质粘土、 粉土和粉细砂层。地层敏感、降水沉降大、施工引起的 变形大。宁波轨道交通1号线海晏北路站初始水位为2 ～ 3m，标准段基底主要位于③1层灰色粉砂层中，西端头 基底也位于③1灰色粉砂层和③2粉质粘土夹粉砂层中， 换乘站基底位于④1-2灰色粉质粘土层，东端头基底位于 ③1灰色粉砂层和③2粉质粘土夹粉砂层中，无锡市轨道 交通1号线1号线建17标大学城站地铁车站潜水位埋深约 1.15～1.45m，地层主要为粉土、粉土加粉质粘土。属 于典型富水软土地层，易产生流砂、管涌、基地隆起等 病害。
基坑开挖方法主要根据土质条件、降水效果，采 取合理的开挖方法。一般有垂直开挖、放坡台阶开 挖、多台挖机接力开挖。在充分掌握机械特性的基 础上采取最经济、最有效的开挖方法。一般软土车 站常用长臂挖机或伸缩臂挖机，小挖机配合。 （1）长臂有15米、18米，斗容有0.3方，0.4方,0.5 方,优先选大斗容。15米长臂可挖深8~10米，18米最 大挖深13米左右。月租5~7万（与斗容，机械新旧有 关） （2）伸缩臂挖机可挖深20~22米，斗容为0.8方。 缺点：垂直挖深，活动不灵活，抓力不足，硬土挖 不动，效率较低。满足挖深情况下优先选择长臂。 月租6~7万。

式中：Q—基坑总涌水量 K—含水层渗透系数 H0—初始含水层厚度 S—设计基坑水位降深 r0—计算引用半径（r0= η(a+b ) /4=1.0×(202+21)/4=55.75m。 式中：a—基坑长度；b—基坑宽度η—与基坑宽度与长度之 比有关的系数） R0=R+r0 R—影响半径（据水文地质手册，本次计算取250m）

（姚天强.石振华.基坑降水手册.中国建筑工业出版社.2006 ）

(1) 根据资料绘制s-lgt曲线
s-lgt直线图 1.00 0.80 y = 0.7047x - 1.4537
降深
wenku.baidu.com
0.60 0.40 0.20 0.00 0 1 2 lgt 3 4
系列1 线性 (系列1)


由上图中的趋势线的公式可知，直线的斜率i为 0.7047。 当降深为0时，lgt的值为2.0628。 (2)．代入有关公式进行计算： 渗透系数K=4.32m/d



4 降水井的深度 车站：井深依据下式决定： HW=HW1+HW2+HW3+HW4+HW5+HW6 HW——降水井深度(m) HW1——基坑深度(m) 基坑深17m。 HW2——降水水位距离基坑底要求的深度(m)，本次要求取 1m HW3——ir0；i为水力坡度，在降水井分布范围内宜为 1/10~1/15；r0为降水井分布范围的等效半径或降水井排间 距的1/2(m)，取1m。 HW4——降水期间的地下水水位变幅(m)，取0米。 HW5——降水井过滤器工作长度(m)，根据水井出水能力设 计水井过滤器工作长度，取4m。 HW6——沉淀管长度(m)，设计0m。 HW=17+1+1+0+4+0=23m。 故井深26m。
四 基坑开挖、支撑及渗漏水处理
一 基坑开挖 1 基坑开挖原则： 严格遵循时空效应原理，根据地质条件 采取相应开挖方式，根据监测数据指导支撑
架设，“分层开挖，先撑后挖”。“分层、 分 区、分块、分段、抽槽开挖、留土护壁、快 挖快撑，先形成中间支撑，限时对称平衡形 成端头支撑，减少无支撑暴露时间。
2 基坑开挖方法




3 布井方案 根据有关专家及方案讨论的要求，降水井全部布置在基坑 内侧。 1）单井出水能力q q=(L*d/α)*24=686m3/d L—为过滤器长度，取4m。 d—过滤器外径，d=500mm α—与含水层厚度及渗透系数有关的经验数据（据建筑与 市政降水工程技术规范JGJ/T111—98）,取70 2）干扰出水量 群井抽水时单井干扰抽水量要小于单井出水能力，本工程 群井抽水时水位干扰最大的井有效滤管长度是单井抽水时的 一半，故本次计算车站单井干扰抽水量取350m3/d左右。 3）降水井的数量及井距 井数=1.2Q/q=1.2×9637/350=33(口) Q—基坑总涌水量（m3/d） q—单井干扰抽水量（m3/d） n—降水井数量（口）
莫愁湖降水遇到问题及措施
前面讲过莫愁湖车站在完成16口降水井施工过程中，出 现地表沉降过大，日最大沉降4.6mm，累计最大沉降4.2cm， 在没有开挖及降水井没有完成的情况下，说明地层非常敏 感，为此召开多次专家会议，并进行了降水沉降实验，并进 行了原因分析，采取了一些措施。 1 井深的探讨 莫愁湖车站止水帷幕（三轴搅拌桩）和围护结构等长均 为26m，基坑深17m，降水井设计23m。由于降水井深度比帷 幕略浅，帷幕对渗流场造成的影响很小，坑外水位降深较 大，由于地层敏感，失水后地表沉降较大。专家意见井深减 少2m。 2 坑内水位降深的控制 在整个降水运行过程中根据开挖的进度，保证水位下降 的幅度，即始终将地下水位控制在开挖面以下2.00m左右。
明排
通过开挖面的排水沟、集水井靠 自流疏干浅层地下水 小型真空泵经埋设地下的抽水管 和集水管系统依靠真空负压抽取 小区域一定深度的地下水，以疏 干地层。 通过埋设在地下的电极，在电流 的作用下带电粒子的定向移动抽 取地下水，以疏干地层。 通过大功率的真空泵经密闭的水 井抽取地下水。
轻型井点
电渗井点
真空井点
1 管涌的条件
管涌多发生非黏性土中，其特征是颗粒大小差别
大，往往缺少某种颗粒，空隙直径大而且互相连通。 颗粒多由相对密度较小的矿物组成，易随水流动。其 主要表现为： （1）土中粗细颗粒直径比D/d>10 （2）土中不均匀系数d60/d10>10 （3）两种互相接触的土层渗透系数K1/K2>2~3
莫愁湖车站施工过程中主要出现的一些问题：
1 降水井从8月6日开始施工，至8月16日完成16 口井，地表沉降比较大，最大沉降4.6mm/日,最大 累计沉降4.2cm，基坑南测水泥硬化路面开裂，降水 停止。多次召开专家会议，进行降水实验。 2 基坑开挖过程中，端头轴力值报警，部分地 段钢支撑曾出现变形。

2 抽水试验 抽水试验的抽水井及观测井的布置图见图
1 基坑 观测井 3 2 抽水井
根据抽水试验所得的数据，使用雅柯布直线图解法计算水 文地质参数。 Tt 由 s 0.183Q lg 2.25 公式可知， s-lgt和s-lgr均呈线性关 T 2* r Q 系，直线的斜率分别为 2.3Q和 2.3 ，在只有一个观测 4 T 2 T 孔的情况下，利用s-lgt直线的斜率求导水系数T，利用该 直线在零降深线上的截距t0值，求贮水系数 μ*
2 流砂及管涌
原因分析： （1）流砂成因：基坑存在粉细砂层，开挖低于 地下水位0.5m以下时，坑底的土产生流动状态，随 地下水一起涌入坑内。 （2）管涌成因：坑底以下部分的围护桩出现断 桩、未打到深度、排桩净距较大、止水帷幕出现断 桩、漏桩或孔洞。
对策：
（1）流砂对策： 增加坑内排降水措施，将水位降低至开挖面下1m 以上，基坑开挖后，加速垫层浇注或加厚垫层。 （2）管涌对策： 降低坑内水位，增加土体被动抗力。对止水帷幕 漏点要补强加固。采用注浆、旋喷或钢板桩等方式。
15米长臂及伸缩臂挖机
二 基坑支撑
1 因两座车站均设计倒撑，需认真审图，以防 支撑牛腿位置影响钢筋甩茬，提前考虑好墙板的施 工方案。 2 斜撑位置围檩要做好防滑措施，同时要和拐 角相垂直的围懔焊死，以防加力时围懔滑移及基坑 变形时支撑失效。 3 常有支撑掉落现象，建议支撑下施工拖架。
三 基坑渗漏 1 对于较小的渗漏，可以采用双快水 泥、堵漏王封堵，较大渗水可用先无纺布或 绵纱塞实安放引流管，引流管前绑扎滤网， 周围用双快水泥封实，确保流出清水，最后 墙外采取双液注浆。 2 对于变形较小的基坑，可以采取打 入注浆管，注入聚氨脂止水。
三 地基加固
一 地基加固的几点建议 1 建议先施工抗拔桩及立柱桩，原因是在临近 钻孔桩的位置，搅拌桩扩径，或者放样不当，使钻 孔桩成桩困难或者偏位倾斜。 2 抗拔桩的平面位置、垂直度、标高要严格控 制，因为桩头钢筋和上下翻的梁体钢筋连接在起。 3 过轨电缆通道及积水井位置地基加固，要适 当的变更。若设计积水井有紧邻连续墙的现象，建 议变更为至少距离1.0m。 4 降水井设计时应距搅拌桩至少50cm。
适用于透水性好的砂性土层、 通过大口径深井靠自流抽取地下 管井（深井） 粉土层，操作简便，效果明显， 水，使地下水降低于开挖面 广泛应用于工程中
2 降水方法的选择
地铁基坑降水一般分坑内降水、坑外降水及坑内
外结合。基坑围护不设止水帷幕，群井设在坑内或坑 外无明显差别，为施工方便一般采取坑外降水。当止 水帷幕的围护结构插入比较大，或当止水帷幕的围护 结构深入降水目的的含水层底板以下，一般采用坑内 降水。当带有止水帷幕的围护结构深入降水目的的含 水深度较小，并小于含水层厚度的20%～30%，一般 坑内、外降水差别不大，对于地层敏感、周围有重要 建筑物，采用坑内降水。


2 计算基坑涌水量 模型参数为：含水层厚度为H0=44m，地下水水位接近地表， 埋深0.9m ，车站地下水水位降深为S=17.0m，根据现场抽水 试验渗透系数为K=4.32m/d左右。
9637m3/d
1.366* K (2H - S )* S 0 Q R Lg 0 r 0


最早发展 的裂缝， 裂缝宽度 1.4cm， 已有明显 错台
二 基坑降水
基坑降水方法 深基坑降水方案设计 深井降水施工要点 莫愁湖车站降水遇到的问题及采取的 措施。
一 基坑降水方法
1 常规基坑降水方法
常规降水方 法
原 理
应 用
多用于透水性差的淤泥质土层 或粉质土层的浅基坑，效果不 明显，受地表补给影响明显。 适用于透水性好的砂性土层、 粉土层、以及粉质黏性土层， 降水效果明显、施工简便，影 响半径、深度有限 适用于透水性差、富含地下水 的淤泥质土层，降水 时间长，操作有一定要求。 适用于透水性差、富含地下水 的淤泥质、粉质土层
软弱富水地层地铁车站施工
一
前言
由于本人参与地铁施工时间较短，仅参与南京地
铁莫愁湖车站的施工，水平有限，下面就结合莫愁
湖车站施工过程中的一些得失与各位共同探讨学习、 不足之处请批评指正。 1 前期的不良地质分析； 2 基坑降水； 3 地基加固及抗拔桩； 4 基坑开挖、支撑及渗漏水处理； 5 监控量测； 6 车站事故案例。
二 降水方案设计
1 水文地质参数选择 降水方案的设计一般分为制定阶段、优化阶段、运 行阶段。在降水方案的制定阶段，应搜集已有的地质、 水文资料，根据基坑情况（面积、深度、支护形式、施 工时间和周期）、周边环境（周边建筑物情况、管线、 排水等）、并结合临近工区类似降水情况制定降水方 案 ，进入优化和实施方案阶段应通过现场抽水实验取得 实测的水文地质参数。一般采用单孔抽水或布置一个和 多个观测孔的非稳定流抽水实验来获取含水层的参数， 作为优化的设计依据。根据优化的设计方案，进行部分 降水井的群井抽水，将实测资料和设计资料比较，调整 参数，并根据群井抽水的环境监测资料，制定运行方 案。重要工程一般经过降水实验取得相关参数
降水井施工要点
1 滤料：要求干净、级配良好，并满足填砾石数量要 求，保证充盈系数≥1.2。 2 成孔：要求井身圆正、垂直、直径不小于设计井经 ， 垂直度误差≤1% 。 3 换浆及下管：成孔后，一定要认真换浆，保护好包 网，防至泥砂淤塞井管，保持井管位于井孔中心。 4 洗井：采用活塞—水泵结合方法，间隔反复进行，直 到满足洗井前后两次涌差值<10%，水中含砂量<1/3万。若 出现井内涌沙现象时，立即报废此井。 5 认真做好各种记录，绘制各种必要图纸。
3 基底两处出现管涌，其中一处整治贯穿 整个车站主体施工过程 4 南侧距基坑40米建筑物附属结构出现开裂， 地板出现错台，2楼整体式大块玻璃开裂，建筑物基 础累计沉降4.8cm。 5 部分冠梁开裂，部分地段基坑渗水较严重， 较为严重的一处出现抢险。
裂缝贯穿 办公房屋 穿过，裂 缝 宽 度 1.0cm，已 有明显错 台