工學(xué)工程建筑畢業(yè)論文 廣州地鐵五號線大坦沙南站深基坑滲流問題研究

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1、湖南師范大學(xué)本科畢業(yè)論文考籍號：XXXXXXXXX姓名：XXX專業(yè)：工學(xué)工程建筑論文題目：廣州地鐵五號線大坦沙南站深基坑滲流問題研究指導(dǎo)老師：XXX二〇一一年十二月十日摘要:某地鐵站基坑按不同區(qū)段分別采用地下連續(xù)墻或排樁支護(hù),因石灰?guī)r地區(qū)地質(zhì)和水文條件復(fù)雜,需解決連續(xù)墻墻底繞流、排樁間滲漏和降水減壓方案布置等問題,文中針對滲流問題進(jìn)行分析計算,為施工提供安全保障。關(guān)鍵詞:滲流場;減壓井;有限元;地鐵1工程概況廣州市軌道交通五號線大坦沙南站位于廣州市荔灣區(qū)雙橋路,基坑長249.2m、寬73.5m,坑底設(shè)計高程為-3.18m￣-3.50m,最大開挖深度約11m,場地平面如圖

2、1所示。該場地位于雙橋路,部分地段為農(nóng)田,地形平坦,地面高程5.61m￣7.70m,為珠江干流沖積形成的江心沙洲,東西兩側(cè)均為珠江流域?；幽蟼?cè)為廣三鐵路及公路,西面距基坑邊4m處為木樁基礎(chǔ)的某娛樂城,附近為天然淺基礎(chǔ)或木樁基礎(chǔ)的民居。附近無高層建筑。該處地段為石灰?guī)r區(qū)域,巖面起伏大,溶洞發(fā)育,巖面以上土層分別為淤泥質(zhì)細(xì)砂、粗砂層及粘土層,其中大部分為強(qiáng)透水砂層;巖面粘土層厚度為1.5￣8.0m,部分區(qū)域粘土層缺失,巖面與砂層直接相連。場地地下水豐富,平均高程4.95m,與珠江水存在水力聯(lián)系?；又ёo(hù)采用地下連續(xù)墻或“排樁+樁間旋噴樁”的方法,但連續(xù)墻槽段較長,墻底在粘

3、土層缺失地段難以有效止水;“排樁+樁間旋噴”則存在樁間漏水流砂的可能。為了滿足施工要求,坑內(nèi)需進(jìn)行降水,但坑外一定范圍的降水有可能產(chǎn)生地面沉降,為確保施工的安全進(jìn)行,必須對基坑滲流問題進(jìn)行研究。2地質(zhì)條件本場地土層自上而下依次為:海陸交互相淤泥、淤泥質(zhì)土層(Q4mc)、海陸交互相沉積砂層(Q4mc):沖積～洪積中粗砂層(Q3al+pl);灰?guī)r微風(fēng)化帶。場地內(nèi)溶洞發(fā)育,石灰?guī)r分布地段鉆孔見洞率達(dá)74%,大部分地段還發(fā)育有多層串珠狀溶洞,高0.15￣10.6m,平均1.84m,洞內(nèi)大部分無充填物,局部充填流塑～可塑的粘性土或砂土。3墻底繞流滲流分析從表1可知,即使連續(xù)墻底距

4、巖面僅5cm,各區(qū)弱透水層的最大承壓水頭仍高于允許值,故需設(shè)置減壓井進(jìn)行減壓,以確?；椎陌踩€(wěn)定。4排樁滲流穩(wěn)定分析排樁方案的優(yōu)點(diǎn)是樁徑較小,對巖層變化具有較好的適應(yīng)能力,對巖層上部的砂層可完全封堵;但缺點(diǎn)是排樁凈間距有10cm,主要依靠排樁之間的旋噴樁止水,而該區(qū)域上方為廣佛放射線,施工凈空不足,旋噴樁施工質(zhì)量較難保證,出現(xiàn)漏洞的機(jī)會較大,漏洞區(qū)的水力坡降很大,通常均超過砂發(fā)生流土破壞的極限值,但是否發(fā)生破壞還與漏洞和基坑底面的相對位置有關(guān),會產(chǎn)生不同的后果。采用剖面滲流有限元計算程序進(jìn)行計算分析,假設(shè)排樁中出現(xiàn)1個10cm漏洞,其所處位置有以下4種工況:①位于基坑

5、底面以上3m處;②位于基坑底面處;③位于基坑底面以下0.75m處;④位于基坑底面以下3m處。工況①、②的漏洞位于基坑深度(基坑內(nèi)側(cè)臨空)范圍內(nèi),其發(fā)生流土破壞的控制因素是水平水力坡降。從表2可知,其水平水力坡降均遠(yuǎn)大于砂發(fā)生流土破壞的極限值(0.07),因此若漏洞處發(fā)生流土破壞,則基坑以外漏洞高程附近的砂就會迅速被淘蝕,以致發(fā)生大規(guī)模涌砂而導(dǎo)致排樁失效。工況③、④的漏洞位于基坑面以下一定深度,其發(fā)生流土破壞的控制因素是垂直水力坡降。從表2可知,兩種工況下排樁內(nèi)側(cè)基坑底面處的垂直水力坡降均小于0.99(根據(jù)太沙基公式)且安全系數(shù)均大于1.5,表層不發(fā)生垂直滲透破壞,這兩種

6、工況就不存在流土破壞的問題,但滲流量就比較大。5降水減壓5.1計算方法為了滿足基坑坑底和結(jié)構(gòu)底板的抗浮要求,需采取減壓降水措施,主要解決減壓井的布置問題,分析減壓降水效果,得出基坑內(nèi)設(shè)減壓井后基坑內(nèi)部和周圍地層水頭的變化和分布情況,同時要計算分析基坑減壓后地面沉降對周邊重要建筑物和道路管線的影響,控制沉降在允許范圍內(nèi)。根據(jù)地層特點(diǎn),滲流計算采用改進(jìn)的水平二向滲流有限元計算程序[1],它適用于對強(qiáng)弱透水層相間地層內(nèi)的地下水滲流場進(jìn)行分析,其計算地質(zhì)層數(shù)最多為4層,計算范圍可達(dá)數(shù)公里,可方便地模擬地表溝塘引起的覆蓋層變化,并可考慮防滲墻、減壓井等各種措施對空間滲流場的影響。

7、5.2計算區(qū)域滲流計算區(qū)域?yàn)榛油庀虮?00m,向東、南、西側(cè)各延伸約600m,除北側(cè)AB邊外其余各計算邊界均取在江邊,如圖1所示粗線范圍內(nèi)的區(qū)域。5.3減壓井的布置由于地質(zhì)條件復(fù)雜和施工工藝的限制,圍護(hù)結(jié)構(gòu)無法完全封堵連續(xù)墻底與石灰?guī)r巖面之間的透水砂層,且連續(xù)墻底與巖面之間縫隙處的水平水力坡降較大,淺層靠近連續(xù)墻處的垂直水力坡降較大,而此部位也是布置減壓井后較易因抽水而發(fā)生管涌、流砂等險情的地方。因此減壓井布置在基坑中央,使其與周邊連續(xù)墻有一定距離,井口直徑取300mm,濾管長約5m,伸入下層強(qiáng)透水層,頂部在上層弱透水層底面以下約1～2