富水砂层基坑悬挂式止水帷幕技术研究.pptx
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1、第1 页一、课题完成情况中交第 一航务工程局有限公司哈尔滨市轨道交通3号线二期工程TJ-15标项目经理部冰城展风采黑土育品牌河漫滩区富水砂层基坑河漫滩区富水砂层基坑悬挂式止水帷幕技术研究悬挂式止水帷幕技术研究Contents二、课题研究背景一、课题完成情况三、研究内容及技术路线四、课题研究创新点五、课题研究实施及成果第2 页六、经济与社会效益分析七、结论及展望一、课题完成情况第3 页一、课题完成情况科研项目已完成如下工作:1、专项水文地质抽水试已经完成2、车站试点工程主体结构已经施工完成,基坑降水设计、施工、运行及全过程跟踪监测等工作已经完成。基坑降水过程,地下水位可控,周边环境变形相对较小。
2、3、河漫滩区富水砂层基坑悬挂式止水帷幕技术研究研究报告完成;4、完成论文1篇,正在进行修改河漫滩富水砂层悬挂式止水帷幕基坑降水设计分析5、拟申请工法1项悬挂止水帷幕基坑降水施工工法(修订中)完成课题工作任务。Contents二、课题研究背景一、课题完成情况三、研究内容及技术路线四、课题研究创新点五、课题研究实施及成果第4 页六、经济与社会效益分析七、结论及展望二、课题研究背景二、课题研究背景第5 页轨道交通建设规模大,范围广,国内地铁建设速度飞快。地铁工程基坑工程数量巨大,深度较深,地下水控制是基坑工程设计及施工成败的关键。目前哈尔滨地区止水帷幕多为落底式,经济效益较差。悬挂式止水帷幕具有造价
3、低、工期短、地下环境破坏小等优势,在其他城市已有一定的应用,但在哈尔滨市松花江河漫滩地区地下水位高、砂层厚、水力补给量大等独特的水文地质条件下尚无先例。止水帷幕示意基坑工程施工降水井围护结构(止水帷幕)承压含水层隔水层弱透水层潜水含水层1.研究必要性二、课题研究背景第6 页2.课题依托 本研究以哈尔滨地铁3号线二期工程体育公园站作为研究工点。本站为地下二层岛式车站,总长482m,标准段宽19.7m,深度约17.520.45m,基坑底大部分位于中粗砂(2-4)层,局部位于粉质粘土(2-4-1)层。车站主体结构基坑采用800mm厚地下连续墙作为围护结构。场地位于松花江河漫滩地区,地势低,以稍密的细
4、砂和中密的中砂为主,工程范围下部存在较薄且不连续的粘土层,无法形成有效隔水层,且地下水与松花江水力联系紧密。松花江漫滩地貌松花江漫滩地貌松花江阶地松花江阶地地貌地貌岗阜状平原地貌岗阜状平原地貌二、课题研究背景第7 页2.课题依托西北角省公务员小区,高层框架结,外墙距离本站主体基坑约47m;市政府科技办公室技术综合楼,2627层框架结构,其办公楼与本站主体基坑相距约81m西钢大厦,框架结构,裙楼4层,主楼2223层,距离主体基坑约45m;东南侧远大购物中心,框架结构,裙楼4层,主楼25层,距离主体基坑约85m。西南侧陈金国际楼房,4层混凝土结构,距离主体基坑约32m。封闭区域悬挂区域二、课题研究
5、背景第8 页孔隙潜水孔隙承压水本场地工程及水文地质条件具有一定代表性,场区大部分位于厚砂层,2-4-1、7-1粉质黏土层分布不连续。2.课题依托基坑底板48m地连墙38m地连墙二、课题研究背景第9 页3.拟解决的问题哈尔滨河漫滩地区工程及水文地质特征:富水砂层,含水层厚度1020m,单井平均涌水量3500m3/d;2-4-1、7-1粉质黏土相对隔水层分布不连续,邻近松花江区域缺失严重。落底式止水帷幕:帷幕嵌入泥岩,止水效果好,但代价大,对施工工艺要求高,在泥岩面较深甚至缺失场地无法实施。悬挂式止水帷幕:帷幕嵌入坑底一定深度,经济效益显著,但基坑降水难度大,对坑外地下水位、地表沉降影响大,需控制
6、好对周边有重要建构筑物、管线的影响。重点研究不同止水帷幕设置深度条件下,坑内降水的可实施性、对坑外影响的可接受性,促进悬挂式止水帷幕在哈尔滨地区的应用与推广。Contents二、课题研究背景一、课题完成情况三、研究内容及技术路线四、课题研究创新点五、课题研究实施及成果第10 页六、经济与社会效益分析七、结论及展望三、研究内容及技术路线三、研究内容及技术路线第11 页 本项目以哈尔滨市漫滩区地层结构为例,针对富水砂层大型深基坑地下连续墙围护结构与基坑降水实际工程结合存在的问题开展研究,以体育公园站基坑工程为依托,主要研究内容如下:1、已有资料分析 系统、全面收集工作区已有的水文地质资料,并进行合
7、理分区:结合原有的地质勘察资料、专项调查结果及工程特点,分析不同区域(站点、区段)内对拟建工程及周边环境产生影响的地下水特点,初步确定悬挂止水帷幕的应用范围。2、水文地质抽水试验研究 依托试点工程开展专项水文地质勘察试验,探明典型的松花江河漫滩富水砂层地区各含水层的相关水文地质参数、各含水层之间的水力联系,为后续数值计算提供切实可靠的水文地质参数,确保计算结果的准确性。1.主要研究内容三、研究内容及技术路线第12 页 3、不同设置深度的地下连续墙结构基坑分区分析研究 根据站址范围地层、水文分布特征(如隔水层、潜水层、承压水层的厚度等)以及抽水试验数据,初步确定不同地层区域的连续墙深度和区域划分
8、,然后结合施工、安全、经济效益及试验数据的准确性等情况,进行分析比较,从而确定最经济合理的分区范围和悬挂式连续墙的深度。4、悬挂式止水帷幕深度研究 通过抽水试验数据和现场地质水文情况,建立三维渗流模型,对几种不同悬挂深度止水帷幕的地下水控制技术进行数值模拟分析,然后根据抽水过程中采集的各项数据和实际抽水效果,研究不同止水帷幕设置深度条件下对基坑涌水量、内外水位变化、地面沉降的影响,重点开展不同止水帷幕深度的降水效果比选,最终明确试点工程悬挂止水帷幕的深度。1.主要研究内容三、研究内容及技术路线第13 页 5、开展悬挂式止水帷幕条件下,基坑降水关键技术研究。通过现场实测数据和数值计算结果对比分析
9、,验证悬挂止水帷幕条件下,基坑降水对周边地面沉降的贡献值,明确后期类似工程沉降控制要点。在明确悬挂式止水帷幕在富水砂层地区应用的可行性、合理性的前提下。总结悬挂止水帷幕条件下,基坑降水工程施工过程中各环节的控制要点和明确关键因素,总结相关研究成果,进行适用性研究及推广分析。6、进行技术经济综合对比分析和经济效益对比。通过施工过程中落地式止水帷幕和悬挂式止水帷幕的实验数据、现场抽水效果、地面沉降等实际实施情况,对不同深度下连续墙和基坑抽水的成本、安全等进行技术综合比较和经济效益研究,从而最终确定在同类地层中采取的最经济合理的悬挂式止水帷幕深度和抽水技术及参数等。1.主要研究内容三、研究内容及技术
10、路线第14 页2.研究技术路线 本课题采用文献调研、工程类比、理论分析、数值模拟、现场实测及分析等技术手段进行,研究的主要技术路线如图所示主要技术路线描述及分析:1、采用文献调研、理论分析、数值模拟手段,形成初步研究成果。对基坑工程降水,对坑外地下水、地层的影响进行理论分析;对不同止水帷幕深度条件下的基坑工程进行模拟,建立止水帷幕深度与周边环境影响之间的相关关系,并形成初步研究结论。2、依托专项水文地质勘察,对初步研究成果进行修正。通过水文地质专项勘察,一方面对理论分析成果进行初步验证,另一方面通过专项水文地质勘察,反馈、修正相关地层参数及水文地质特性,以获得准确的水文地质参数。3、以实际工程
11、为依托,开展悬挂式止水帷幕试验。在工程实施期间,采集相关监测数据,经整理后反馈、验证初步研究结论,经分析、验证、优化后,形成最终的成果。Contents二、课题研究背景一、课题完成情况三、研究内容及技术路线四、课题研究创新点五、课题研究实施及成果第15 页六、经济与社会效益分析七、结论及展望四、课题研究创新点四、课题研究创新点第16 页1、首次在哈尔滨地铁基坑工程提出悬挂止水帷幕的概念:在哈尔滨富水砂层地区地铁工程建设首次提出了悬挂止水帷幕的概念,并通过试点工程成功的实施了悬挂止水帷幕,降低了工程造价、节约了工期确保了施工质量,形成了一整套止水帷幕深度设计和降水方案设计的思路和施工方法,对后续
12、类似地质条件开展悬挂止水帷幕基坑设计施工有重要的参考价值。2、量化悬挂止水帷幕实施比例:从含水层分布特征和悬挂式止水帷幕适用性的角度,针对哈尔滨松花江河漫滩区地铁站点地质资料进行梳理,量化悬挂止水帷幕实施比例。3、引入地下水控制自动化监测集成技术:采用地下水位、孔隙水压力以及周边土体位移等多项与基坑地下水控制相关的自动化监测集成技术,对哈尔滨松花江漫滩区悬挂式止水帷幕试验工程的施工进行了全过程监控,并结合施工工况,基于现场实测数据对悬挂式基坑渗流规律进行了总结和分析,对类似条件下悬挂式基坑地下水控制方案的制定和优化具有重要的参考价值。四、课题研究创新点第17 页4、提出哈尔滨松花江漫滩地区悬挂
13、止水帷幕条件下的地下水控制方法:充分利用基底以下弱透水层和基坑止水帷幕的隔水效果,采用坑内疏干降水型式,尽量减少基坑施工过程周边地下水位的降深;同时,充分利用悬挂式止水帷幕没有隔断下伏承压含水层的特征,采用坑外备用减压降水型式,在保证基坑抗突涌稳定的同时,保留了坑内基底以下相对隔水层的完整性,大大降低了基坑涌水的风险。悬挂式止水帷幕+坑内疏干降水+坑外备用减压降水的地下水控制方案,在哈尔滨松花江漫滩地区是一项重要的创新理论和技术。Contents二、课题研究背景一、课题完成情况三、研究内容及技术路线四、课题研究创新点五、课题研究实施及成果第18 页六、经济与社会效益分析七、结论及展望五、课题研
14、究实施及成果五、课题研究实施及成果第19 页 1、根据区域内大量岩土工程勘察资料揭示的地层结构,城市轨道交通工程所涉及的地下水主要赋存与第四系松散岩类孔隙之中,可分为孔隙潜水、孔隙承压水两种孔隙潜水、孔隙承压水两种主要类型。主要类型。2、哈尔滨松花江漫滩区地下水主要赋存于粉细砂层和中砂层,各含水层之间存在透水能力较弱的粉质粘土层。含水层分布的典型特征是砂层(强富水、强透水层)砂层(强富水、强透水层)遍布,而相对隔水层的平均厚度较小且均一性较差隔水层的平均厚度较小且均一性较差,基岩裂隙发育程度不高,作为不作为不透水底板考虑。透水底板考虑。结合场地地质条件,考虑地层差异,选取试点工程两处典型地层进
15、行试验。结合场地地质条件,考虑地层差异,选取试点工程两处典型地层进行试验。1、哈尔滨松花江漫滩地层特征描述五、课题研究实施及成果第20 页2、专项水文研究-抽水试验五、课题研究实施及成果第21 页2、专项水文研究-抽水试验地层井数井号孔深孔径井径井管滤管备注mmmmmmm2-3、2-4层3K2-34-1K2-34-32665027305525试验一区2G2-34-1G2-34-2266502730155257-2层1K7-2-14565027303333441G7-2-14565027303333442-3层2K2-3-1K2-3-21865027305517试验二区2G2-3-1G2-3-2
16、18650273055172-4层1K2-4-13265027302727321G2-4-13265027302727327-2层1K7-2-14565027303636441G7-2-1456502730363644合计15口试验井试验井工作量列表五、课题研究实施及成果第22 页试验一区试验井平面布置图试验二区试验井平面布置图2、专项水文研究-抽水试验五、课题研究实施及成果第23 页2、专项水文研究-抽水试验层位2-3层2-4层7-1层7-2层2-3层2-3-1层2-4层7-1层7-2层沉降标深(m)102530401024303440孔号试验一区F-1、F-2试验二区F-1、F-2备注孔深
17、42m孔深42m深层土体沉降深层土体沉降(多点位移计)监测点(多点位移计)监测点工作量工作量层位2-3层2-4层7-1层7-2层2-3层2-3-1层孔隙水压力计埋深(m)102530401024孔号试验一区T-1、T-2试验二区T-1、T-2备注孔深42m孔深42m孔隙水压力计孔隙水压力计监测点监测点工作量工作量五、课题研究实施及成果第24 页2、专项水文研究-抽水试验孔隙水压力、多点位移计监测点剖面示意图五、课题研究实施及成果第25 页2、专项水文研究-抽水试验试验一区地表沉降监测点平面图试验二区地表沉降监测点示意图沉降监测点(观测范围6060m,观测点间距10m)每个是试验区域各布置49个
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