基坑工程降水技术及案例分析

3、第三类基坑围护结构（隔水帷幕）周围的地下水渗流
4、第四类基坑（无隔水帷幕）周围的地下水渗流
1、第一类基坑围护结构（隔水帷幕）周围的地下水渗流
降水井
围护结构 （隔水帷幕）
潜水含水层 或微承压含水层 或承压含水层
隔水层
1、第一类基坑围护结构（隔水帷幕）周围的地下水渗流
基坑围护结构深入隔水层（即含水层底板）中，井点降水以疏干基坑内 的地下水为目的，(见图)。这类围护结构位于降水含水层以下，即潜水含水
管涌形成条件： （１）土中粗细颗粒粒径比 D/d>10； （２）土的不均匀系数 d60 /d10 >10；
（３）两种互相接触的土层渗透系数之比 k1/ k2 >2～3；
（４）渗流梯度大于土的临界梯度。
管涌破坏示意图
斜坡条件时
地基条件时
1－管涌堆积物；2－地下水位；3－管涌通道；4－渗流方向
３．基坑底的突涌
案例1、合流污水外排一期工程彭越浦泵站降水工程
彭越浦泵站地质、连续墙、 降水井剖面图
1－潜水位；2－承压水位； 26.50 3－承压水头; 4－连续墙； 5－底板；6－透镜体
37.50
47.00
案例1、合流污水外排一期工程彭越浦泵站降水工程
抽水试验期间抽水井与观测井及沉降点的分布位置图
案例1、合流污水外排一期工程彭越浦泵站降水工程
宝钢1880基坑降水工程
表5
坑内外第一承压含水层⑦水位差（m）
项目 坑内 坑外 坑内外 下降值（m） 8.37 5.46 2.91 下降值（m） 13.01 8.44 4.57
下降值（m） 19.8 11.11 8.69
案例3、宝钢1880 降水工程
1880基坑地质、连续墙、降水井剖面图
案例3、宝钢1880 降水工程
壁外水位，而且，随着水位降深的加大，井内、外水位降相差越大。
这类基坑深度比较深，在上海一般大于20～25m。例如合流污水治理工程中的的 4.1标彭越浦泵站降水工程，吴泾、闵行污水外排工程3.1标降水工程，上海外环沉管 隧道浦西岸边段降水工程、复兴东路电缆隧道工作井、M4号线董家渡修复段等。
4、第四类基坑（无隔水帷幕）周围的地下水渗流
表2
深度（m）
32.45 29.89~90.00 44.30 14.41
降水井设计深度
滤管伸出连续墙底深度
60
13.70
案例2、复兴东路电缆隧道工作井降水工程
坑内外水位相差(m)
项目
表3
下降值（m） 下降值（m） 下降值（m）
坑内 坑外 坑内外水位相差
22 15 7
28 18 10
33 20 13
状、针状矿物（如云母、绿泥石等）和附有亲水胶体矿物颗粒。这样土 的吸水膨胀性较高而比重较小，在不大的水流冲力下，细小颗粒即会发 生悬浮流动； (2)水力梯度较大，流速增大，动水压力超过了土颗粒的重量时，就能使 土颗粒悬浮流动形成流砂； (3)土的渗透系数较小时，排水条件不通畅，易形成流砂； (4) 砂土中、孔隙比愈大，愈容易形成
纬 十 二 路
四个集装箱休息室 钢筋制作及堆放场地 泥浆循环池 接头桩堆放场地 环形施工便道 接头桩制作场地
泥浆材料堆场
钢筋笼起吊临时施工便道 接头桩制作场地
电缆通廊
1880基坑抽水试验井平面布置图
分析以上案例，可见基坑地下水渗流有以下几种类型：
1、第一类基坑围护结构（隔水帷幕）周围的地下水渗流 2、第二类基坑围护结构（隔水帷幕）周围的地下水渗流
案例2、复兴东路电缆隧道工作井降水工程
抽水试验期间沉降观测点平面布置图
1－工作井；2－煤气井；3－煤气仪表房；4－围墙； 5－大门；6－马路；7－防汛墙；8－黄浦江
案例2、复兴东路电缆隧道工作井降水工程
降水井、观测井平面布置图
案例2、复兴东路电缆隧道工作井降水工程
32.48
基坑深
粉砂
44.30
3、第三类基坑围护结构（隔水帷幕）周围的地下水渗流
降水井 围护结构 （隔水帷幕）
潜水含水层 弱透水层
承压含水层
隔水层
3、第三类基坑围护结构（隔水帷幕）周围的地下水渗流
基坑围护结构深入承压含水层中，井点降水的前期以降低基坑下部承压含水层的 水头为目的，后期以疏干承压含水层为目的。 这类围护结构位于降水含水层中上部，基坑内、外承压含水层大部分被围护结构 隔开，仅含水层底部未被隔开。 其地下水渗流特征：由于受围护结构的阻挡，上部基坑内、外地下水不连续，中 下部或底部含水层连续相通，地下水呈三维流态。另外，由于井损，井内水位低于井
降水井 基坑
潜水含水层
隔水层
基坑周边无隔水帷幕，这类基坑渗流只受水文地质条件影 响为平面渗流，在降水井附近为三维空间流。
（二）基坑降水类型
根据基坑渗流类型可以划分四种基坑降水类型 1．第一类基坑工程降水——隔水帷幕深入降水含水层隔水底板 的基坑降水 这类降水设计依据的理论是带隔水边界的基坑平面渗流理论。 降水方法采用管井抽水方法或加真空的管井抽水方法，也可以采 取轻型井点、喷射井点抽水方法。该类降水对周边环境影响很小。 2．第二类基坑工程降水——隔水帷幕未深入降水含水层中的基 坑降水 这类降水设计依据的理论是无界或者有补给边界的基坑平面 渗流理论。降水方法采用管井抽水方法。该类降水对周边环境影 响比较大。
层底板之中，将基坑内的地下水与基坑外的地下水分隔开来。其地下水渗流
特征：由于围护结构隔水，基坑内、外地下水无水力联系。降水时，基坑外 地下水不受影响。因此，这类井点降水影响范围小。这种基坑在上海很普遍， 一般基坑度小于10～15m。
2、第二类基坑围护结构（隔水帷幕）周围的地下水渗流
围护结构 （隔水帷幕）
(a)承压含水层顶部水位
(b)承压含水层底部水位
承压含水层顶面及底面的水位立体图
案例1、合流污水外排一期工程彭越浦泵站降水工程
连续墙周围地下水水位等降深线示意图
案例1、合流污水外排一期工程彭越浦泵站降水工程
降水工程井群分布位置图
案例2、复兴东路电缆隧道工作井降水工程
主要技术参数
项目
基坑开挖深度 承压含水层（⑦１＋⑨）深度 连续墙入土深度 连续墙插入承压含水层深度
基坑工程降水
及承压水减压控制技术问题
基坑工程降水 及承压水减压控制技术问题



基坑中地下水的危害及降水对周边环境的影响评价 基坑地下水渗流规律与基坑降水类型 降水设计中几个问题 降水井施工控制标准问题 降水引起地面沉降问题 基坑承压水减压控制技术问题
1 基坑地下水的危害 及降水对周边环境的影响评价
(三)降水对周边环境的影响评价
常熟路车站周边环境示意图
淮海中路
三层公寓（混3） 淮海大楼（混6） 赛华公寓（砼9） 常熟路 1号线地铁隧道
7号线常熟路
三号楼（混3）
民房1（混6） 民房2（混4） 民房3（混6） 民房4（混6）
(三)降水对周边环境的影响评价
1.降水设计前认真做好周围环境的调查工作 (1)查清工程地质及水文地质情况，包括地层岩性和分布， 含水层的水位、水量、地下水与地表水体的水力联系和地下 水位变化情况， 各层土体的渗透系数、 孔隙比和压缩系数等。 (2)查清周边建筑物年代，基础类型，对沉降承受能力等。 (3)查清上、下水管线，煤气管道，电话，电讯电缆，输电 线等各种管线的分布和类型、 埋设的年代和对差异沉降的承 受能力，考虑是否需要预先采取加固措施等等。
连续墙深
60.00
降水井、观测井结构图
1－黄泥；2－粘土球；3－4#人工砂
案例３
项目 基坑开挖深度
宝钢1880基坑降水工程
主要技术参数
深度（m） 35.30 2.20 至 11.40 42.00 至 68.74 71.69m 以下 53.00 11.00 36.00（静止水位埋深 7.00） 10.06（静止水位埋深 8.06） 59.00（坑内） ，68.00（坑外） 80.00
表4
潜水含水层（②＋③）深度 第一承压含水层（⑦１＋⑦２）深度 第二承压含水层（⑨１＋⑨２）深度 连续墙入土深度 连续墙插入承压含水层深度 承压水减压深度 第一承压含水层 第二承压含水层 降水井设计深度 第一承压含水层 第二承压含水层
滤管伸出连续墙底深度
17.00（坑内） ，24.00（坑外）
案例３
潜水渗漏案例
案例5.
上海地铁4号线某风井下部联络通道施工因冻 结 失效发生大范围流砂塌陷
承压水渗漏沉陷区
3.底侧渗漏
4.坑底隆起.围护“踢脚”明显
案例6. 上海某地铁车站基坑坑底隆起事故
序号 土类型 土层厚 度/m 湿重度 /g/cm-3 固结快剪峰值 c/kPa ¢ /º
①Biblioteka Baidu
②3-1
杂填土
灰、灰 黄色砂 质粉土 灰色砂 质粉土 灰色淤 泥质粘 土 灰色粘 土 灰色砂 质粉土
流砂破坏示意图
• 斜坡条件时 地基条件时
１－原坡面；２－流砂后坡面；３－流砂堆积物；４－地下水位；５－建 筑物原位置；６－流砂后建筑物位置；７－滑动面；８－流砂发生区
２．管涌
地基土在具有一定渗流速度（或梯度）的水流作用下，其细
小颗粒被冲走，土中的空隙逐渐增大，慢慢形成一种能穿越地基 的细管状渗流通道，从而掏空地基或坝体，使之变形、失稳，此 现象即为管涌。
1 基坑地下水的危害 及降水对周边环境的影响评价
(一) 基坑地下水危害的表现形式
(二) 基坑地下水危害的成因类型 (三) 降水对周边环境的影响评价
（一）基坑地下水危害的表现形式
1.坑底突涌 2.坑侧渗漏 3.底侧渗漏 4.坑底隆起.围护“踢脚”明显 5.降水诱发地层过量沉降 6.(无围护结构)基坑斜坡滑移、坍塌
（黑灰色粉 土） ③ 灰褐色粉质粘土
④ （深灰色） 粉土
（褐灰色）粉土
⑤
粗-粉砂
（黑灰色） 粉土
⑥
有机质粉质粘土
⑦
有机质粉土
基坑以下详勘与事故勘察结果对比
案例2
福州某桩基工程 基坑突涌事故
基坑平面图
基坑突涌分析示意图
案例3
上海金茂大厦基坑突涌事故
2.坑侧渗漏
案例4.上海地铁2号线某基坑渗漏形成盆状洼地
1. 坑底突涌
案例1
河南某基坑突涌事故
事故现场示意图
某基坑地层
勘察阶段 土层划分： 深度h/m 层 号 详细勘察报告 岩土工程划 分 层 号 ① -7 ② -8 -9 （灰黄～深 灰色）粉土 事故勘察报告 岩土工程划分 （灰黄色粉土）
②
粗～粉砂
③
-10 -11 -12 -13 -14 -15 ⑤ -16 -17 ④
2.38
7.00 1.83 4.0 27.0
②3-2 ④
6.10
1.79
4.0
26.0
1.40
1.68
17.0 18.0 4.0
11.0
⑤1-1 ⑤2
1.80 21.70
1.69 1.76
11.0 25.5
5.降水诱发地层过量沉降
测点距离(m) 长江隧道浦东段 50 实测沉降（mm） 32
上中路浦东段
地铁7号线汶水路
200
14
40
85
6.(无围护结构)基坑斜坡滑移、坍塌
（二）基坑地下水危害的成因类型
地下水在基坑工程实施过程中危害按成因可分为 流砂、管涌和基坑底隆起，而且主要发生在细颗粒（尤 其是粉质粘土、粉土、粉砂等）饱和含水的土层中。
1.流砂
流砂形成条件：
(1) 土中粒径在 0.01mm 以下的颗粒含量在 30%~35% 以上，并含有较多的片
降水井
潜水含水层
弱透水层
承压含水层
隔水层
2、第二类基坑围护结构（隔水帷幕）周围的地下水渗流
基坑围护结构深入隔水层（即含水层顶板）中，井点降水以降低基坑下部承 压含水层的水头，防止基坑底板隆起或突水产生流砂为目的，见图。
这类围护结构位于降水含水层以上，即承压含水层顶板之中，围护结构未将
基坑内、外承压含水层分隔开。 其地下水渗流特征：由于不受围护结构的影响，基坑内、外地下水连续相通。 这类井点降水影响范围较大，但降落漏斗平缓，抽水引起的地面沉降为均匀 沉降。 这种基坑深度在上海一般大于15～20m。例如引水工程中的南市水厂降水工 程、世界广场降水工程、人民广场地下变电站降水工程等。
2.深基坑水文地质勘察 3.环境影响评价 4.论证对环境影响的控制措施
2 基坑地下水渗流规律 与基坑降水类型
（一）基坑地下水渗流规律
工程降水案例
（回P3）
案例1、合流污水外排一期工程彭越浦泵站降水工程
案例2、复兴东路电缆隧道工作井降水工程
案例3、宝钢1880基坑降水工程
案例1、合流污水外排一期工程彭越浦泵站降水工程
当基坑下有承压水存在，开挖基坑减小了含水层上覆不透 水层的厚度，当它减少到一定程度时，承压水的水头压力能顶 裂或冲毁基坑底板，造成突涌。
抗承压水稳定性示意图
w －水的重度： 式中： －土的浮重度；
h －承压水头高于含水 层顶板的高度。
基坑突涌产生的条件是基坑开挖后不透水层的厚度
H W h /
主要技术参数
项 目 深
表1
度（m） 26.50 1.00至4.50 17.00至42.50 37.50
基坑开挖深度 潜水含水层（②+③）深度 承压含水层（⑤a+⑤b）深度 连续墙入土深度
连续墙插入承压含水层深度
降水井设计深度 滤管伸出连续墙底深度
20.00
47.00 7.50
泵站主体工程为一内径60m的圆井，坑内外水位差为10m。