深基坑土方工程量较大,施工时间较长,因此,基坑排水设计必须充分考虑时间因素,宜选用非稳定流理论计算较为经济合理,以下举例说明。
【例9-1】 某市地下工程基坑为一混凝土连续墙构成的地下筒体,其外径为58m,入土深度35m,基坑开挖深度25m,土方施工时间150d。基坑水文地质计算剖面如图9-15所示,基坑底层为粉粘土层,其比重GS2=2.71,孔隙比e2=0.76。基坑下伏承压合水层,经抽水试验得K=4.60m/d,μ*=2.25×10-4。为防止基坑突涌,确保基坑安全开挖直至封底,试对承压含水层进行排水降压设计。
【解】 设计计算程序如下
(1)安全降深Sa计算。据式(9-2)计算安全降深Sa,考虑到基坑底层为弱透水层,且位于潜水面以下,故计算时,该式中的重度应取有效重度γ′2
将已知各项代入式(9-2)中,得
为安全起见,取安全降深Sa=21.50m。
(2)排水降压设计计算:
1)设计排水井口径为200mm,井数为n,井沿距混凝土筒体外缘2m的周边线作等距排列(图9-16);
图9-15 深基坑排水降压水文地质剖面图
1—承压含水层;2—隔水层;3—潜水位;4—承压水位;5—地下连续墙
图9-16 深基坑排水降压井点布置及检验点位置
2)设计定流量抽水,各井出水量相等,单井出水量为Q0;(www.daowen.com)
3)式(9-12)适用于本例计算,干扰井群抽水时Si用下式计算
式中 T=KM=18×46=82.8m2/d。
4)设计计算结果列入表13-3内。
(3)设计方案讨论与评价。从表13-3可知,第二设计方案,设计8口井,以单井抽水量288m3/d进行抽水,抽水150d后,坑底验算点的降深均大于安全降深,故此方案设计可靠。验算结果还表明,验算点中降深最小的点不在基坑中心点A点上,而在相邻两井周边线上的中点B点上;降深最大点位于抽水井的井壁D上(图9-16)。
表9-3 基坑排水降压设计和评价汇总
* 指井壁降深。
表9-4 基坑土方工程安全作业进程
(4)基坑土方开挖安全作业进程计算。基坑抽水降压设计是根据已定的土方开挖时间计算的,反过来土方开挖进度必须严格按照抽水降压设计制定的日程进行,不得超前施工,否则将造成基坑突涌淹水毁坑事故的发生。
在制定本例土方开挖安全作业进程时,应以基坑验算的最薄弱点B点作为计算的基点。据式9-11计算不同时间ti的降深Sti,然后计算ti时坑底隔水层的极限安全厚度hati
最后用隔水层的埋深(-40.80m)减去hati,即ti时基坑土方开挖安全作业的深度。基坑土方安全作业进程计算结果列入表9-4内。
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