悬挂式帷幕入土深度对涌水量影响及优化设计

为实现悬挂式帷幕条件下涌水量定量计算以及基于此的优化设计,根据地下水动力学原理,分析了悬挂式帷幕影响下形成的绕流和非绕流两个区的渗流特征;利用Dupuit假设和阻隔理论,在一定理论推导基础上,系统地提出了悬挂式帷幕条件下潜水和承压水涌水量计算的修正大井法,并根据实际应用需要提出了相应的近似表达式;然后,以潜水含水层为例,采用系统的数值试验分析了修正大井法中水位加权系数随悬挂式帷幕深度变化规律,同时也验证了修正大井法近似公式精度;最后对悬挂式帷幕优化设计进行了探讨,提出了优化模型和求解方法,并进行了相关数值案例的应用.

悬挂式帷幕防渗作用的有限元模拟

建立了二维渗流方程的有限元表达式,比较了某工程实例防渗帷幕建造前、后渗流速度和出溢处水力坡降的变化情况。计算表明,除帷幕底部小范围内渗流速度有所上升外,其它地区的渗流速度及下游出溢处的水力梯度均显著降低。在运用悬挂式防渗帷幕时,要注意提高帷幕底部的抗冲刷能力。

深基坑悬挂式帷幕的渗流分析

对于深厚强透水层中的基坑开挖,必须设置悬挂式止水帷幕辅助降水,以防止基坑外因降深过大对周边环境造成不利影响。本文对这种悬挂式帷幕的止水效果进行渗流分析。

悬挂式帷幕地铁深基坑变形特性研究

基于江漫滩地铁深基坑的变形实测资料,采用理论分析、经验公式和有限元数值模拟方法,总结了悬挂式帷幕基坑变形规律,给类似工程设计和监测提供依据。结果表明:悬挂式帷幕基坑地表沉降曲线呈凹槽形,地表沉降考虑流固耦合作用大于不考虑流固耦合作用;地下连续墙的最终形态为内凸胀肚型,墙顶水平位移不完全是朝坑内移动,地下连续墙最大水平位移与基坑挖深的比值和全止水帷幕基坑差异不大,最大水平位移点深度位于坑底附近;由降水引起的地表沉降占总沉降量的比值约为0.54;地表沉降范围可以划分为主要影响区、次要影响区和微弱影响区;地表沉降曲线可根据影响分区选用不同的函数表达式;最大地表沉降点位置大于同等条件下全止水帷幕基坑约1.0~3.0m。

二元结构含水层悬挂式帷幕深基坑降水计算方法研究

帷幕结合基坑内降水的方案是深基坑工程中地下水控制的主要趋势,而至今业内对悬挂式帷幕降水条件下的设计尚无统一的计算方法。本文以汉口长江I级阶地某基坑工程为实例,基于二元结构含水层特点,提出了承压—无压条件下的修正大井法,并分别运用修正大井法、半封闭承压含水层非稳定流半解析法和数值模拟等方法,对不同帷幕深度条件下基坑涌水量和降深进行了计算,并开展对比分析。研究结果表明:承压—无压修正大井法较其它大井法更能刻画二元结构基坑降水帷幕的实际作用;半封闭承压含水层非稳定流半解析法在小程序辅助下,可实现水位降深的计算,且与数值解吻合度较高,可满足此类基坑降水设计的便捷计算需求。

悬挂式帷幕基坑地下水控制中的尺度效应

目前围护-降水一体化设计往往被简单的概括为止水帷幕深度与降水井的一体化设计,突出了悬挂式帷幕深度在地下水控制设计中的重要性,但针对止水帷幕平面上的尺度问题却少有分析。本文通过三维地下水渗流分析,探讨了悬挂式帷幕基坑地下水控制中的基坑尺度效应问题,分析了影响基坑尺度效应的几个因素,如基坑形状、渗透各向异性系数、含水层厚度、止水帷幕插入深度及基坑水位降深幅度等。在基坑地下水控制设计中,应在环境目标设计值的指导下,充分利用基坑尺度效应,进行基坑的分区设置,采用分区开挖,分区、分时降水的措施,综合有效的进行基坑地下水控制设计。

悬挂式帷幕基坑底侧突涌的坑内水头抬升研究

基坑采用悬挂式帷幕减压降水时,因隔水帷幕局部存在缺陷,而导致坑内承压含水层水头抬升所诱发的基坑底侧突涌事件常有发生。为研究这种现象,以某地铁线风井基坑为范例,建立了三维非稳定流的地下水数值模型,重点考虑了渗透系数的各向异性,对隔水帷幕无缺陷,28~33m、33~38m、38~43m深度的缺陷,加大流量抽取等7种情况,进行了模拟和比较分析。研究结果表明,悬挂式帷幕降水帷幕无缺陷时,帷幕内外的水头差在含水层顶最大,并沿帷幕向下递减;在帷幕缺陷形成的渗流通道附近,渗流场的等势线非常密集,补给的地下水抬升了坑内水头,并加剧了坑外的水头下降;经缺陷处的渗流通道流入坑内的地下水,渗流速度矢量以水平向为主;帷幕缺陷位于渗透系数较大的含水层时,相应补给量也较大;加大流量抽取,可以减小水头抬升的平面范围,但缺陷附近过大的流速也会诱发地层流土;缺陷位置与帷幕底竖向距离越远,坑内水头的抬升率越大,缺陷位置与帷幕底竖向距离越近,抬升率越小。研究成果对分析承压水底侧突涌的致灾机制、预测预警以及基坑动态风险评估等有一定的参考意义。

基于改进阻力系数法的悬挂式帷幕基坑渗流计算

帷幕结合基坑内降水的方案是深基坑工程中地下水控制的主要趋势,由于基坑渗流场的复杂性和尺度效应,业内尚无成熟且精确的解析计算方法。在分析悬挂式帷幕基坑与闸坝渗流场特点异同的基础上,对闸坝改进阻力系数法进行修正,提出了承压水条件下悬挂式帷幕基坑渗流段的分段方式,推导了新的考虑基坑特殊段“水平汇流段”的等效阻力系数计算公式,并将之拓展至含水层各向异性条件下,实现了悬挂式帷幕基坑涌水量和坑外水位降深的定量计算;最后,结合典型基坑案例,通过数值模拟验证了该方法的精确性。研究表明:经过合理分段、等效和修正处理后,改进阻力系数法在悬挂式帷幕基坑承压水渗流计算中,与数值法计算结果的相对误差能控制在5%以内,精度较高,且具有分段灵活、计算简单的优点,能适用于不同场地条件下基坑降水设计的计算。

悬挂式帷幕基坑渗流特性试验研究

采用设计的基坑渗流模型试验箱,模拟64个悬挂式帷幕基坑渗流工况,研究帷幕插入深度对基坑水位降深和渗流量的影响规律,试验结果表明:在本试验条件下,基坑外悬挂式截水帷幕处水位降深随帷幕的插入深度增加而减小,并随着帷幕插入深度的增加,水位降深减小的幅度变缓;帷幕插入深度一定时,影响距离大时降深大,影响距离小时降深小;坑外水头损失所占总水头差的比例较为稳定,在0.5~0.7之间变化;基坑总渗流量减小的幅度不大,帷幕深度增加1倍,总渗流量减少10%~15%。该试验结果可用于实际工程设计中确定悬挂式帷幕深度时参考。

深厚含水层悬挂式截水帷幕设计实践

在长江中下游地区,部分深基坑位于深厚含水层区域,截水帷幕无法隔断坑内外的水力联系,需要采用悬挂式截水帷幕。截水帷幕选择合适的嵌入深度有助于在保证工程安全的情况下节约工期、降低成本。本文结合上海某项目降水设计与施工,阐述在深厚含水层中如何利用其渗透系数各向异性的特征,确定经济合理的截水帷幕嵌入深度,首次引入截水帷幕等效绕流距离的概念,将截水帷幕嵌入深度、截水帷幕底端与降水井滤管底端的高差、水平渗透系数与垂向渗透系数比这三个影响水位降深因素统一用截水帷幕等效绕流距离表示,提出了截水帷幕嵌入深度设计快速判断方法,为类似项目提供了经验和参考。

某富水砂层深基坑悬挂式止水帷幕评估与研究

针对某富水砂层基坑体量大、边界长、紧邻天然基础大断面管廊(结构变形控制要求高)的特点,采用多种方式获取了准确的富水砂层参数,并进行了悬挂式止水帷幕情况下管廊的沉降研究及评估。采用超深静力触探判定砂层密实程度,获得准确的力学参数并据此快速评估降水对周边地表沉降的影响;通过现场抽水试验进一步获得富水砂层的水文参数并验证沉降数据;然后采用获得的力学参数及水文参数,通过有限元计算精确分析不同止水帷幕深度情况下基坑降水对综合管廊变形的影响;最后,针对三轴搅拌桩在密实砂层钻进速度慢、工效低的问题,通过优化桩长及适当的设备改造,确保了顺利施工。本项目为富水砂层基坑止水帷幕的优化设计、施工提供了一套可行的评估思路,可为类似深基坑工程提供借鉴经验。

深基坑开挖中悬挂式止水帷幕的设置深度研究

为确保深基坑开挖中现场施工和周围环境的安全及节省施工工期和施工成本,以处于长江漫滩区的南京地铁9号线滨江公园站为工程背景,对基坑西侧采用不同设置深度的悬挂式止水帷幕的孔隙水压力分布、渗流特征以及周边沉降特征进行数值模拟分析,以确定合理的设置深度,并以现场结构设计与监测数据进行验证。结果表明,随着悬挂式止水帷幕设置深度的增大,施工降水对基坑外部的影响越来越小,考虑到安全性与经济性,需设置合理的深度;根据沉降控制标准与数值计算结果确定南京地铁9号线滨江公园站深基坑开挖中悬挂式止水帷幕的设置深度为35.6~37.3m;数值模拟技术可为地铁支护结构设计提供依据,也可为类似工程的设计与施工提供参考。

悬挂式止水帷幕基坑降水对临近地铁变形影响分析

采用悬挂式止水帷幕的深基坑承压水降水对周边环境的影响问题不容忽视。以上海某临近地铁换成节点的深基坑项目为依托,分析了基坑开挖前试降水对临近地铁车站和隧道结构变形的影响规律。结果表明,采用悬挂式止水帷幕情况下坑内降水对坑外地铁结构变形影响量和影响范围均比较大,地铁结构变形量与结构刚度、与降水基坑的距离、降水基坑的面积、水位降深有比较大的相关性。

悬挂式帷幕与降水组合在盾构接收中的应用研究

为了解决临江地区盾构隧道在巨厚强透水性的砂卵石层中始发接收时易发生涌水涌砂事故的问题,依托福州地铁某临江盾构接收工程,提出采用悬挂式止水帷幕与帷幕内降水相结合的地下水控制方案,并采用三维数值模拟确定止水帷幕的合理深度,预估总涌水量并对降水井布置进行设计。理论计算分析及工程成功实施表明,该方案能有效控制地下水,从根源上防止涌水涌砂事故的发生,确保洞门地墙破除及盾构接收的安全;悬挂式止水帷幕对减小盾构端头涌水量效果非常明显,帷幕深度的确定需综合考虑总涌水量、单井出水量、井数及周边地面沉降;帷幕与加固体之间需保留适当的间距布置降水井,以便通过帷幕的少量渗漏水渗流至降水井内排出。

富水砂层深基坑悬挂式止水帷幕降水方案优化研究

基于以色列特拉维夫市某地铁项目现场勘察以及抽水试验数据,采用三维有限元模型对A车站深基坑悬挂式止水帷幕的降水方案进行分析。经计算,国外设计分包提出的降水方案没有考虑不透水层的空间不均匀分布,造成基坑中部降水深度不能满足现场施工水位要求。通过进一步分析单井流量、降水井排布以及滤管埋深等因素对降水效果的影响,给出了优化改进建议,增大降水深度的同时减小了基坑两端与中部的水头差,有利于基坑开挖和节省成本。可供类似项目的设计、施工人员参考。

长江漫滩悬挂式止水帷幕基坑变形规律研究

针对因长江漫滩悬挂式止水帷幕基坑降水环境影响特征认识不清而引发的环境问题,以南京长江漫滩地区某悬挂式帷幕地铁基坑工程为背景,建立基坑开挖降水耦合作用的流-固耦合数值分析模型,研究基坑降水开挖耦合变形的一般特征以及地连墙插入比对环境影响的控制作用.研究结果表明:长江漫滩基坑降水具有明显的流固耦合效应,地表总沉降由土体固结以及渗流引起的围护结构侧移导致的地表沉降组成,流固耦合作用下地表沉降量和沉降范围大于非流固耦合作用;流固耦合模式下降水施工前期引起地连墙悬臂形侧移增量,后期引起地连墙类似于踢脚形的侧移增量;非流固耦合模式下,满足基坑结构稳定后,地连墙深度继续增加对其峰值侧移和地表沉降影响甚微,而流固耦合模式下地连墙侧移峰值则先减小后增大,且坑外地表峰值沉降在地连墙一定插入深度范围内呈线性发展.

悬挂式止水帷幕矩形基坑涌水量简化计算方法

悬挂式止水帷幕矩形基坑的地下水流动复杂,基坑涌水量计算成为工程设计的难题,无论在计算方法的合理性还是计算结果的准确性方面都难以满足工程实践的要求。为此,在明确悬挂式止水帷幕条形基坑涌水量近似计算公式准确性和适用性的基础上,提出基于条形基坑单宽涌水量近似计算公式的矩形基坑涌水量简化计算方法,利用修正系数(ξ)考虑基坑形状、止水帷幕插入深度、基坑降水影响范围对矩形基坑涌水量的影响,通过工程实例验证简化计算方法的适用性和工程实践的合理性,为悬挂式止水帷幕矩形基坑涌水量的合理计算提供新的途径。

悬挂式止水帷幕条件下深基坑开挖变形特性研究

降水条件对基坑开挖的变形特性具有重要影响。为了研究悬挂式止水帷幕结合承压非完整井组成的墙井系统条件下基坑开挖过程中的变形问题,以某悬挂式止水帷幕深基坑为例,通过定义降水井和地表渗流边界条件建立了考虑分级降水和基坑开挖实际工况的三维流固耦合有限元数值分析模型,使用现场监测数据与数值模拟结果互相验证的方法研究了悬挂式止水帷幕情况下基坑开挖过程中地下连续墙变形和地表沉降的变化特征,对比分析了悬挂式止水帷幕和落底式止水帷幕条件下的地表沉降。结果表明:在不同分级降水情况下,降水深度初次达到场地第一承压水含水层降水期间产生的地下连续墙水平位移增量最大,地表沉降也主要在这一期间产生;悬挂式止水帷幕情况下的地表沉降最大值约为落底式止水帷幕的2.7倍,最大值位置距地下连续墙边缘的距离比落底式止水帷幕大0.85 m;地下连续墙水平位移峰值处,降水期间产生的位移占28%,地表沉降峰值处,降水期间产生的沉降占49%;使用悬挂式止水帷幕时,距地下连续墙边缘12倍开挖深度处,地表沉降与地表沉降峰值的比值为0.1、该距离比落底式止水帷幕大13 m左右。研究成果对确定深基坑降水方案、保证深基坑开挖施工安全具有一定的参考价值。

悬挂式止水帷幕深基坑地下水控制的设计及应用

为解决南京河西及江北新区长江漫滩区深基坑工程地下水控制问题,通过场地抽水试验确定场地地层综合渗透系数,以确定降水井布置数量,结合降水井结构优化、坑外地下水回灌及智能化实时监控等技术,为后续施工阶段的地下水控制提出了可行性指导方案。该地下水控制设计及应用的研究结果可为类似深基坑地下水控制提供技术指导,也可为基坑地下水控制的施工管理运行提供一定的指导。

悬挂式止水帷幕对基坑降水的影响

在广泛分析目前深基坑降水的设计计算理论和施工的基础上,建立了三维渗流的有限元模型,编制了三维有限元计算程序,并以武汉长江隧道武昌盾构井深基坑降水工程为例进行计算。通过将有无悬挂式帷幕两种工况的水头降深计算结果与实际存在悬挂式止水帷幕的实际监测值进行对比,定量说明悬挂式止水帷幕对基坑降水的影响。