地铁车站基坑抗突涌稳定性验算.doc

地铁车站基坑抗突涌稳定性验算
一、工程概况
（略）
二、工程地质与水文地质条件
2.1工程地质条件
（略）
2.2水文地质条件
本场区的地下水，主要有浅层潜水和深层承压水。浅层潜水主要赋存于上部填土层及粉土、砂土层中，补给来源主要为大气降水和地表水，其静止水位一般在深1～4m。潜水含水层的渗透系数在10－3～10－6之间。深层承压水含水层主要分布于深部的（12）4（14）1圆砾层中，隔水顶班为其上部的粘性土层。水头埋深约在地表下6.4m，相当于高程＋1.10m。
三、降水方案的设计
根据水文地质条件和围护结构型式，本次降水设计主要包含两方面：基底稳定性验算和基坑内疏干井的设计。
3.1基底稳定性分析
基坑底板的稳定条件：基坑底板至承压含水层顶板间的土压力应大于承压水的顶托力。即：
H·γs≥Fs·γw·h
式中：H—基坑底至承压含水层顶板间距离（m）；
γs—基坑底至承压含水层顶板间的土的平均重度（kN/m3）；
h—承压水头高度至承压含水层顶板的距离（m）；
γw—水的重度（KN/m3），取10kN/m3；
Fs—安全系数，一般为1.0～1.2,取1.05；
2、计算情况：
以开挖深度最大的换乘节点附近的资料为计算依据，验算基底的抗涌稳定性。有关参数如下：地面标高＋5.906m，承压水水位标高＋1.10m，承压含水层顶板标高－35.17m，换乘节点最大开挖深度处的标高－18.754m。
A.计算承压含水层的顶托力Fs·γw·h
Fs·γw·h=Fs×10×（1.10-(－18.754)）=198.754FskPa；
B.根据基坑开挖深度计算基坑底至承压含水层顶板间的土压力H·γs。
H=-18.754–（－35.17）=16.417m，γs=17.70kN/m3
则：H·γs=16.417×17.70=290.58kPa；
C.计算安全系数
198.754Fs=290.58
Fs＝1.462>1.10
因此，本基坑可以不考虑承压水的突涌问题。
四、真空疏干降水设计
1、降水方法的选择
根据基底稳定性验算结果，本站场区基坑开挖深度范围内不受承压水影响，故仅在基坑内部布置疏干井；考虑到场区土层主要为淤泥质粉质粘土和淤泥质粘土，渗透系数小，故在井点降水时还需采取真空措施。综上所述，本基坑降水方法选用真空疏干管井。
2、真空疏干管井结构
井管采用内径为φ250mm的钢管；滤管采用同径钢管加工而成，空隙率不小于25%，滤管外缠丝，并包两层60～80目的尼龙网，底部封死。井径750mm；井点埋设深度L=h＋6m（h－基坑开挖深度），从井底向上至地面以下2.0m范围内围填滤料，滤料为中粗砂。上部2.0m范围内用粘土捣实、封死。见附图“疏干管井结构示意图”。
3、疏干井数量
根据临近地区类似工程成功的降水经验，每个真空疏干管井的有效影响范围为150～200m2，本次设计取150m2/口。根据场地条件，井点在基坑范围内均匀布置，同时，井点布置时应避开基底加固区、不影响结构柱、梁的施工。详见“降水井平面布置图”。
4、真空管井抽水工作示意图如下：
真空抽水的工作示意图

五、真空疏干管井的施工和抽水
5.1施工前的准备
1、定井位：根据设计要求，把具体位置标定。
2、选择泥浆处理场：打井过程中产生的废浆，要排放到合适的场地，把砂和泥块沉淀下来，把清水排掉。沉淀下来的泥砂今后随土方开挖而运走。泥浆处理池的周边要修筑围堰，不让泥浆漫流。
3、挖泥浆池：泥浆池有两个，一个为沉淀池，一个为清水池，沉淀池长×宽×高=4m×4m×1m=16m3，清水池长×宽×高=3m×2m×1m=6m3。泥浆池要布置在开挖边线内侧离开挖边线2m以上，为加快施工速度，泥浆池要提前挖好，挖出的土要堆放有序，其中部分土要回填泥浆池，余土连同泥浆池在土方开挖时一并挖走。
5.2施工工艺
1、成井施工
成孔施工机械设备选用8QZJ-130型工程钻机及其配套设备。采用正循环回转钻进泥浆护壁的成孔工艺及下井壁管、滤水管，围填填滤料、粘性土等成井工艺。其工艺流程如下：
①测放井位：根据井位平面布置示意图测放井位，当布设的井点受地面障碍物或施工条件的影响时，现场可作适当调整，但调整范围一般不大于2m。
②埋设护口管：护口管底口应插入原状土层中，管外应用粘性土填实封严，防止施工时管外返浆，护口管上部应高出地面0.10m～0.30m。
③安装钻机：机台应安装稳固水平，大钩对准孔中心，大钩、转盘与孔的中心三点成一垂线。
④钻进成孔：做好钻探施工描述记录，钻进开孔时应吊紧大钩钢丝绳，轻压慢转，钻进过程中要确保钻机的水平，以保证钻孔的垂直度，成孔施工采用孔内自然造浆，钻进过程中泥浆密度控制在1.05～1.10，当提升钻具或停工时，孔内必须压满泥浆，以防止孔壁坍塌