基坑开挖深井降水法应用研究

摘要

本文以广州南沙中船龙穴造船基地修船项目一期工程中二个干船坞工程为研究背景，其船坞基坑开挖深、面积大，在基坑开挖前需做好降水工作，使水位降至预期开挖面以下0.5～1.0m，以确保边坡的稳定性及避免流砂、管涌现象的发生，从而形成安全、高效的干施工条件。 本文研究的主要内容如下： (1)给出基坑降水技术和基坑降水方法的发展概况及研究现状，并总结了水利工程基坑降水的特点和存在的问题。 (2)给出基坑井点降水的计算理论及计算方法的发展概况，以及井点降水设计和施工现状，指出存在的不足，作为本文研究时改进之处。给出基坑深井井点降水的设计方案以及基坑深井降水系统井点布置的过程。 (3)通过理论推算并开展了深井降水试验研究，取得了深井降水法的主要经济技术指标及施工参数——井深、井距、降水过程曲线、渗透系数及边坡稳定计算指标等，确保了深基坑土方开挖过程中边坡稳定安全的施工条件。 研究得出本工程项目采用深井井点比轻型井点可节省较多费用，具体结论如下： (1)研究表明基坑工程采取深井井点降水方案充分利用了该地基的深层土体的渗透性相对较好、表层土体的渗透性差及地层中残留排水板等地层结构特点；试验区的现场测试结果、试验段的土方开挖效果以及后续大面积基坑开挖工程实践，均表明了该基坑采取深井井点降水可行而且有效，节约了成本，保证了进度及安全性，节省了电费约400多万kWh，节省费用约人民币345万元。 (2)按试验井降水过程中单井抽出水量在40～140m3／d范围内，估算出该地基土体的平均渗透系数为0.38～4.70m／d；深井单井出水量和土体中水位下降速率(平均约20cm／天)表明该地基边界外地下水水源补给量较小，能有效地隔断了外界地下水对基坑内地下水的补给来源。 (3)单井区和群井区的监测数据表明该地基降水范围影响大，单井区40m处和群井区排井外30m以远均测出明显的水位下降，表明该地基抽水影响范围远大于40m。 (4)实测降水期间边坡上水力坡度均小于1：8，而基坑分级边坡的坡率为1：3、总坡率大于l：6，因此试验数据表明该基坑开挖边坡面上不会出现管涌现象，但基坑边坡坡脚为粉砂或细砂层时应预防管涌现象发生。 本文的研究成果可为类似工程项目的降水工程提供一定的指导作用，并可为《港口工程地基规范》(JTJ250-98)的修订提供实践依据，研究成果丰富现有的降水理论，工程实践为第四纪松散沉积层地区基坑开挖地下水的疏降提供了良好的素材，确保了大型深基坑开挖时安全的干施工条件，并取得了很好的经济效益。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章综述

1.1引言

1.2基坑降水技术发展概况

1.3基坑降水常见的方法及适用条件

1.3.1表面排水法

1.3.2土中降水法

1.4基坑降水国内外研究现状

1.4.1降水设计与施工现状

1.4.2井点降水系统设计现状

1.4.3基坑降水的计算理论发展概况

1.4.4基坑降水的计算方法发展概况

1.5本文研究的主要内容

第二章基坑降水理论方法及设计方法

2.1基坑降水的理论方法

2.1.1达西定律

2.1.2非稳定渗流基本原理

2.1.3基坑降水基本理论方法

2.2基坑降水设计方法

2.2.1坑外降水设计方法

2.2.2坑内降水设计方法

2.3影响基坑降水质量主要因素

2.3.1降水方案设计

2.3.2施工质量

2.4基坑最优降水方案的概念(降水方案的目标函数)

2.5基坑降水计算中要明确的几个问题

2.5.1降水井有效半径和影响半径

2.5.2渗透系数的确定

2.6本章小结

第三章基坑降水方案优化设计

3.1工程概况

3.2工程地质条件

3.3基坑边坡开挖工艺

3.4降水方案比选

3.5基坑深井井点降水系统的优化设计

3.6本章小结

第四章基坑边坡深井降水现场试验研究

4.1降水试验目的

4.2地质条件及降水要求

4.3降水试验监测方案

4.4试验监测内容

4.5监测频率

4.6深井降水试验结果分析

4.6.1单井

4.6.2群井

4.7边坡稳定性验算

4.8边坡安全监测

4.9应用效果分析

4.10本章小结

第五章工程应用

5.1深井井点降水施工工艺

5.2基坑降水常见异常与处理办法

5.3基坑内疏干降水

5.4基坑外止水及地面排水

5.5边坡防护

5.6本章小结

第六章结论与建议

6.1结论

6.2建议

参考文献

致谢