天津市基坑工程中抽取潜水对承压水的影响浅析

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1、天津市基坑工程中抽取潜水对承压水的影响浅析摘要：以天津市某深基坑工程项目为例，利用三维地下水流动模拟软件对深基坑降水的降水疏干过程进行了数值模拟研究，分析了潜水的抽取对承压水的影响。结果表明，由于疏干降水的影响，承压水水头会随着基坑降水时间的增加而有所下降。因此，可以在基坑抗突涌安全系数接近但小于规范要求的情况下，不必开启减压井，从而避免了抽降承压水对周边环境的不良影响。关键词：基坑降水；潜水；承压水；数值模拟；中图分类号：TV551文献标识码：A1前言在基坑工程中，当基坑下有承压含水层存在时，开挖基坑减少了含水层上覆不透水层的厚度，当它减少到一定程度时，与承压水

2、的水头压力不能平衡时能顶裂或冲毁基坑底板，造成突涌。基坑突涌后大量水和砂涌入基坑，是边坡失稳，围护结构变形破坏，周围地面塌陷，道路管线损坏，房屋歪斜、坍塌。7在基坑施工过程中，为了防止坑底突涌，在抗突涌安全稳定系数不满足规范要求的情况下，需要抽降承压水，降低承压水的水头压力，从而保证基础施工安全。然而在抽降承压水的过程中，如果降水不当，会在基坑周围引起较大的地表沉降，特别是当基坑临近地铁、管线等重要结构物时，更是造成难以预估的损失。2天津市区微承压水的特征从水文地质概念出发，微承压水应是一种承压水头很小的承压水。它可能是天然的，也可能是现代人类活动大幅度抽吸地下水

3、的结果。它在地下水的开采利用，相关的岩土工程问题乃至环境地质、旅游地质方面都和正常承压水有所区别[1]。7根据天津地铁工程地质勘察成果以及实践验证[2]，天津市区浅层地下水为孔隙潜水―微承压水。以第Ⅱ陆相层顶部的粘性土为界（埋深约15～18m），其上为潜水，主要赋存于粉土及粉质粘土中。第Ⅱ陆相层及其以下的粉土、粉砂层中的地下水具有微承压性，常被粘性土分隔为多层，各含水层在空间分布上不太稳定。从区域看，以第Ⅱ陆相层顶部湖沼相粘性土为主要隔水顶板，其隔水底板大致在60m以下。天津地区受海河水系各条河流河道的摆动以及古地貌的影响，常形成古沟或故河道（古河道），造成局部湖

4、沼相粘性土缺失，从而使该层和上部潜水连通，形成密切的水力联系，致使微承压水层的水位接近于上部潜水的静水位，但低于潜水位。该地下水层不具有微承压水的典型特征，但是在工程上有明显的承压性。例如：抽水引起了地下水动力条件变化，在上部地层失水后由于上下层垂向渗透能力的差异，致使下部水层中地下水不能及时排出，其承压性更加明显。因此，研究深基坑降水过程中，潜水层与微承压含水层的水力联系，避免抽降承压水所引起的安全隐患，具有重要的工程实践应用价值。3基坑工程降水实例分析以天津市某地产基坑降水工程项目为例，借助有限差分计算软件VisualMODFLOW，分析在基坑疏干降水过程中微

5、承压水水头的变化情况。3.1工程概况及场地地质条件该项目位于天津市南开区水上公园北路、卫津路、天塔道、水上公园东路所围的地块内。拟建物包括地上含一栋40层写字楼，一栋30层住宅楼、两栋40层住宅楼及两栋45层住宅楼，其余为3~9层的商业、酒店及公寓。基坑周边环境比较复杂，北侧水上公园北路下方为地铁3号线的线路及天塔站，地铁风亭距离地下室最近处仅为3.4m，基坑最深处的深度达21.9m。基坑开挖和降水都面临比较大的风险。表1地基土渗透系数表根据地基土的岩性分层、室内渗透试验结果及区域水文地质资料，坑深范围内包含3个水文地质段：上层滞水含水段、潜水含水岩组和微承压含水

6、岩组。其地基土渗透系数如7表1所示。基坑支护采用钻孔灌注桩+两道钢筋混凝土内支撑支护方式，止水帷幕采用水泥土地下连续墙（TRD或CSM）。有效深度为35m。典型剖面详见图1。图1基坑支护剖面图3.2承压水风险分析水泥土地下连续墙（TRD或CSM）未将第二承压含水层隔断，随着基坑开挖深度的不断增加，尤其是开挖电梯井及集水坑等位置时，承压水发生突涌的风险性也在增加。所以必须对第二微承压含水层的抗突涌稳定性进行验算。根据勘察资料以及不同集水坑位置处的基坑深度，计算得到集水坑抗突涌分析计算结果（控制安全系数取1.05）见表2所示。表2集水坑抗突涌分析计算结果由表27的计算

7、结果可以看出，除30层住宅楼和酒店式公寓集水坑处的抗突涌稳定安全系数满足规范要求外，其余位置处的安全系数均小于规范要求。因此，需要设置减压井抽降承压水，以满足安全施工的需要。然而，由于该基坑项目周边环境复杂，抽降承压水必然会对周边地铁、建筑结构物、道路及管线产生一定的影响，如果降水不当，甚至会造成难以预估的损失。3.3数值模拟计算利用三维有限差分软件VisualMODFLOW对绿荫里基坑降水进行数值模拟计算，根据场地地层特征，建立水文地质概念模型，其楼座区域分布及井位分布如图2所示，计算模型如图3所示。图2楼座区域及井位分布图图3计算模型示意图考虑到本基坑面积巨大

8、，须经历长