软土超大面积基坑群工程安全与环境控制设计与实践

软土地区超大面积基坑群工程安全和环境影响控制问题突出,成为城市建设中的难题。以上海地区规模最大、最复杂的基坑群工程之一的西岸传媒港与上海梦中心项目为背景,基坑支护设计跳出传统的构件设计框架,从总体与细节上对基坑群工程进行整体把控。在综合考虑不同地块的开发进度需求、多地块叠加作用下敏感环境保护等问题的基础上,合理化基坑分区与实施流程。提出了复杂多约束条件下基坑群支护体系设计和以运营地铁为保护对象的敏感环境变形控制成套技术,以及安全与经济并举的基坑群承压水控制对策。上述措施解决了软土地区超大面积基坑群工程一系列技术难题,确保了基坑施工过程中周边环境安全,同时兼顾了工期需求。

基于水下单孔抽水试验判定深基坑特定地层渗透系数的讨论

抽水试验是确定含水层渗透性的一种原位试验方法,获取的渗透系数是反映深基坑岩土层水文地质性能重要研究参数。通过对狮子洋通道西主塔基坑特定(5)2强风化砂质泥岩地层进行水下单孔抽水试验,收集试验数据并分析研究,分别运用裘布依公式、巴布什金公式及考虑水力边界条件的理论公式进行计算,综合对比分析,认为在承压水稳定流采用裘布依公式进行计算时,其值与水位恢复试验计算结果较为较近;巴布什金公式计算结果稍小;考虑水力边界条件下的理论公式主要考虑了垂直渗透的影响,其计算结果过于失真。综合推荐抽水位置处(5)2强风化砂质泥岩渗透系数k=0.088 94 m/d,为弱透水层,具承压性,建议对基坑采取降水措施,确保施工安全,为同类工程提供参考和借鉴。

深厚承压水层下临江深大基坑工程支护结构设计与实践

基于上海世博B06地块深大基坑工程,根据场地临近黄浦江、场地分布有深厚承压水层、周边环境非常敏感等条件,采取了分坑施工、悬挂式止水帷幕和坑外设置回灌井等一系列技术措施。通过现场单井抽水试验,取得了承压水含水层的详细水文力学参数;通过现场群井抽水试验,获得了承压水水位降深与地面沉降的初步关系。采用数值分析方法建立三维渗流模型,研究了不同止水帷幕深度下,坑内降压对坑外环境的不利影响,并结合坑外环境对象的保护要求,确定了合理的悬挂式止水帷幕深度(42m)。实施结果和监测数据表明,采取的技术措施有效地减小了基坑坑内降压引起的坑外水位降深,保证了周边环境的安全。

单井抽水加剧地裂缝上下盘差异沉降机理

西安地裂缝两盘的差异沉降是地裂缝活动主要方式之一,抽取承压水是加剧地裂缝两盘差异沉降活动的重要因素,但其具体作用机理尚不十分明晰。本文通过分析水平微元的受力条件和土体-地裂缝协调变形特征,并利用数值法,解释了地裂缝上、下盘的变形差异机理;然后采用数值法,得到了不同抽水条件、地裂缝透水条件下的地面沉降特征。研究表明:地裂缝较小的剪切模量导致近地裂缝处上盘单元所受上覆荷载及下侧反力较大,下盘单元恰好相反,从而使得相较于下盘,上盘沉降较大;抽水条件和地裂缝透水性通过影响抽水引起的力学扰动,放大了两盘的变形差异;当抽水井位于上盘时,地表出现明显的沉降差异,且地裂缝透水性越差,这种差异越显著。

止水帷幕深度对基坑地下水渗流场的影响研究

为研究长江I级阶地富水地层不同长度帷幕内降水对帷幕外承压水的影响程度,本文基于武汉市江岸区某医院综合楼工程,通过工程试验数据,在采用部分落底式止水帷幕和部分悬挂式止水帷幕的情况下,研究帷幕内单井、群井试验引起帷幕外水位的变化幅值;并运用有限差分法软件Visual Moldflow模拟分析几组试验帷幕内降水井降水幅度相同情况下帷幕外观测井水位变化。对比分析帷幕外模拟观测井水位和实测观测井水位变化,结果表明采用落底式止水帷幕和40m深悬挂式止水帷幕相结合的方案,可有效减少基坑的涌水量;40m深悬挂式止水帷幕外水位下降引起的地层变化可控,可以满足敏感建(构)筑物变形安全,同时减少施工难度,显著提高施工进度。理论、试验和现场实施结果对类似工程具有较好的参考借鉴作用。

软土地区含承压水层深基坑抽降水设计及模拟分析

承压水是基坑地下水防治的一个重要难题,为了保护软土地区含承压水层深基坑开挖周边环境,目前常采用抽灌一体化的施工方法。以中交集团上海超高层总部基地项目为依托,基于抽灌一体化设计理念,通过三维渗流数值模拟和现场试验数据分析,对承压水减压降水设计进行优化,最终解决了基坑承压水防治和周边环境保护难题。结果表明,优化后的抽灌一体化设计方案在保证顺利降水的同时还可以有效控制基坑周边历史保护建筑的沉降速率,确保保护建筑的安全,证明了抽灌一体化设计的合理性,可为同类工程提供借鉴。

软土地区深基坑承压水降水沉降计算研究

在深基坑施工过程中,承压水对周边环境及基坑自身影响较大,因此进行相应控制至关重要。结合在建地铁项目,在悬挂帷幕条件下,根据土力学基本原理,按照相关规范标准规定,总结了基坑抽排承压水对周边建构筑物沉降影响的计算方法,相应计算可为软土基坑承压水抽水减压条件下的周边建构筑物沉降计算提供参考。

苕溪古河道区域承压水含水层特性研究

杭州机场轨道快线是杭州第一条穿越城市中心区域的轨道快线,连接了杭州火车西站、杭州火车东站及萧山国际机场等杭州最主要的对外交通枢纽。本线西起余杭区的苕溪站,途经余杭区、西湖区、拱墅区、上城区、萧山区、钱塘区,东至钱塘区的永盛路站,线路全长约59.1 km,设车站15座,正线设计最高运行速度120 km/h,于2017年开始前期研究工作,2019年9月开工建设,2022年9月22日全线通车试运营。本文结合杭州机场轨道快线工程仓前车辆段至西溪湿地站—西文区间风井3区间的工程勘察经验,论述苕溪古河道承压水的赋存特征、补给排泄方式及动态变化特性,分析该区域承压水的水位变化规律,确定承压含水层的水文地质参数,预测承压水变化趋势,为杭州城西苕溪古河道地区类似工程的设计施工提供借鉴。

邻既有地铁地下结构抽排承压水的影响分析

抽排地下承压水对周边敏感建筑物一直是比较忌讳的,一般情况采取封闭式进行。但若仅基坑局部落深处抽排承压水,涉及范围较小,盲目地采取全封闭止水帷幕必然会造成较大的经济浪费,明显是不合适的。以邻近南京地铁11号线基坑工程为例,为降低基坑落深区承压水抽排对已建地铁地下结构产生影响,当抗突涌安全系数与允许值相差较小时,提出了落深区注浆压重取消抽排;当抗突涌安全系数与允许值相差较大时,必要时可设置降压井,但水头降深严格按实际需求设置。通过Visual MODFLOW软件计算分析发现,承压水降压范围和降深较小时,开放式抽排承压水对临近敏感建筑物影响相对可控,可为类似工程提供一定的借鉴。

加压回灌技术在地下水源热泵项目中的应用

以吉林省靖宇县昌盛市场地下水源热泵项目为例,采用密闭加压回灌的方式,解决了玄武岩孔洞裂隙承压水地区无法应用地下水源热泵的问题。项目运行期通过回访调研,验证了该方法的可行性,并提出合理化建议,为该地区地下水源热泵项目应用加压回灌技术提供参考依据。

高压空化水射流破岩主要影响因素的研究

为了探讨高压空化水射流的空蚀能力与水力参数、岩石性质的相互关系及各参数影响破岩效果的内在机理,通过在不同泵压和围压条件下,针对不同孔隙率的岩石对高压空化水射流破碎岩石效果进行了一系列实验研究。结果表明:空蚀效果(空蚀质量、空蚀深度)随泵压增加成二次函数关系增加,随围压增加成二次函数关系减少;空泡云长度随泵压的增加而增大,随围压的增大而减小,并能较好的拟合成三次曲线函数关系,空泡云长度直接决定有效靶距,从而影响空蚀效果;本实验条件下,泵压在7 MPa时发生空化现象,并能破碎单轴抗压强度为96MPa的砂岩;岩石的孔隙率对空化水射流的破岩能力影响较大,孔隙率越高的岩石越容易被空化水射流破碎。

天津某深基坑工程群井抽水试验研究

目前随着基坑开挖深度不断增加,天津地区越来越多的深基坑涉及到承压水。通过对一个深基坑群井抽水试验模拟基坑施工降水的一个降水单元,综合分析了单井出水量、各层位观测井水位降深、地面沉降量等观测数据,结果表明承压含水层与相邻土层之间的水力联系是比较明显的,试验区内沉降相对较大,并总体呈向试验区外逐渐减小的趋势,抽水结果对地面沉降影响不大。论证了天津地区承压水群井抽水试验的意义及对深基坑降水的重要性。

停泵时泵后非瞬时降压的空气罐水锤防护方案

基于水泵停泵时的泵后非瞬时降压特性,给出了空气罐设置位置的选取原则和方法,结合工程算例,提出仅在管道中部设置空气罐防护方案和在管道中部开始串联设置空气罐防护方案,并通过数值模拟方法将这两种方案与常见的泵后设置空气罐防护方案进行水锤防护效果比较。结果表明,在防护效果相近的情况下,采用在管道中部开始串联设置空气罐的防护方案所需的空气罐容积最小,同时该方案下的罐内气体最大压力也相对较小,对空气罐的受力结构要求相对较低。在串联空气罐防护方案中,首端空气罐的主要作用是抑制管道压力降低,末端空气罐的主要作用是抑制管道压力升高。因此,在考虑串联空气罐的容积优化时,应结合输水系统水锤防护的实际需要,当输水管线的降压严重时,可考虑增大首端空气罐容积;当输水管线正压过大时,可考虑增大末端空气罐容积。

高承压水条件下地铁深基坑减压降水研究

为降低高承压水深基坑工程的突涌风险,在某地铁深基坑换乘站建设过程中,通过现场抽水试验及沉降监测,借助数值模拟为基坑减压降水进行方案优化。获取了承压含水层的水文地质参数,分析预测了三维渗流场及周边沉降的时空分布规律,提出了合理的降水优化方案,对类似工程具有借鉴意义。

孔隙承压水盆地超采评价与限采规划

为客观评价孔隙承压含水层的超采程度,以地下水资源的可循环再生能力作为可持续开采的约束,通过对各项补给的来源、途径和性质的分析,确定可持续开采量的构成。文中以安徽淮北平原西部孔隙承压水盆地超采评价为例,对上述过程进行阐述,结合承压水流系统的数值模型,评价研究区的可持续开采量和超采程度,并在此基础上,提出限采规划方案。

疏水降压技术体系在潘西煤矿奥灰水害防治中的应用

潘西煤矿19#煤层奥灰含水层为半封闭型、有限补给边界的富水性不均一的含水层,具备疏水降压的大环境;矿井涌水量与奥灰水位降深数据表明两者之间具有正相关性,获得了定量关系表达式。建立了一套完善的矿井疏水降压技术体系,包括探查边界导水性和井下工作面富水性、健全矿井水文观测系统、井下疏放水、加强矿压及突水征兆观测、增强排水能力等。

群井开采条件下承压含水层水位动态的模拟研究

对山东省高唐县尹固规划水源地群井开采条件下承压水位的变化进行了数值模拟。预测结果表明，在抽水量30 000m3／d的情况下，开始抽水的5年内，井内承压水位下降速度较快，之后下降速度趋缓，10年后降至埋深50m左右；而开采的影响范围将逐渐扩大。因此尽管规划水源地可以满足日供水量30 000m3／d的规划要求，但从长远考虑，还是应当以开发浅层地下水为主，深层地下水为辅。

单井回灌地源热泵地下换热器流动模型及分析

单井回灌地源热泵系统是一项建筑节能的新技术,其地下换热器涉及复杂的地下水渗流及换热问题。要分析单井回灌地源热泵系统的地下传热过程,首先得解决系统运行过程中地下水流动问题。本文通过对单井系统地下流场的分析在简化假设的基础上建立了数学模型,通过数值计算表明承压含水层完整井系统抽水段与回灌段长度基本相等,井筒壁上降深及径向渗流速度沿井深方向基本程线性变化,系统回灌率受径向渗透系数影响较大。

影响特低渗气藏气体渗流能力因素分析

为了有效地开发特低渗气藏,就必须搞清楚这类储层的渗流规律。通过室内模拟实验发现。储层基质渗透率的不同,气体的渗流特征也不同,压力越大,流量的增幅越大;在不含水的条件下不存在启动压力,含水饱和度对气体渗流能力影响很大,当含水达到一定值时,在储层中就会存在非达西渗流特征和启动压力梯度;净围压的变化对气体渗流也会产生一定的影响,特别是特低渗储层,随着净围压的增加,其流量随之减小。通过实验得出,含水饱和度和净围压变化对气体渗流能力影响最大。

地下水抽汲对西安地面沉降和地裂缝活动的影响程度分析

西安地面沉降和地裂缝活动的快速发展,引起了一系列严重的后果。这两种地质灾害现象,都是在复杂的地质背景和地质环境下,叠加了人类工程活动——抽汲深层承压水的共同作用结果。研究过量抽汲地下水对两者的影响程度,具有重要的理论意义和现实意义。文中分析了西安这一特殊地面沉降的特点;粗略估算得出:过量抽汲深层承压水导致的固结压密量和诱发量占总地面沉降的75～95％;抽水引起地裂缝的激发量占地裂缝活动总量的80～95％。所得结论对其叠加机制的探讨和防治对策的提供具有科学的指导价值。