基坑降水引起地面沉降的分析_胡其志VIP免费

第16卷第1期湖北工学院学报2001年3月Vol.16No.1JournalofHubeiPolytechnicUniversityMar.2001[收稿日期]2000-12-28[作者简介]胡其志(1969-),男,湖北红安人,湖北工学院硕士研究生,主要从事边坡及地下工程方面的研究.[文章编号]1003-4684(2001)03-0066-04基坑降水引起地面沉降的分析胡其志,何世秀(湖北工学院土木工程系,湖北武汉430068)[摘要]利用渗流的基本理论,分析了武汉软土地区的基坑降水工程,总结了不同围护结构及降水方案的地下水渗流特征,提出了按渗流特征计算坑外由于降水引起附加沉降的简单方法.并与一实际工程进行了对比.[关键词]基坑;降水;渗流;沉降[中图分类号]TU478[文献标识码]:A目前,高层、超高层建筑层出不穷,随之而来的深基坑工程是越来越多.深基坑开挖与支护工程以其难度大,施工周期长,工程费用高而备受人们的关注.武汉地区的地下水极其丰富,绝大多数的基坑开挖受到地下水的影响,因而有相当多的深基坑工程要采取降水措施.基坑开挖坑底土体隆起,墙体侧移,引起地面沉降.另外降水措施引起的地面沉降也是一个不容忽视的重要因素.特别是当前大多数基坑位于繁华的都市里,施工场地狭小,坑周的地面沉降严重地影响了周围的建筑物,并由此引起了众多的纠纷.为了减少坑外的地面沉降,除了加强支护、支撑等措施外,小心合理地处理基坑周围地下水已成为必须考虑的问题.1地下水的运动及分布规律地下水的运动有层流和紊流两种形式,这里讨论的是地下水在土中孔隙或微小裂隙中以不太大的速度连续渗透的层流状态,并符合达西定理:T=ki,即地下水的渗流速度T与水力坡降i成正比.抽水井的渗流运动严格来说属于三维渗流,可以从渗流运动的微分方程组出发来求解渗流运动要素空间场的函数关系.但这样求解非常复杂,这里忽略运动要素沿Z轴方向的变化,并采用轴对称的假设,而近似用一维渐变渗流的一般公式来进行分析.此公式是由法国水力工程师裘布依(J.Dupuit)于1863年提出的[1].他认为:虽然井的渗流运动一般属于非恒定流,但在地下水补给来源充沛,或经过一定的时间后渗流将会趋向稳定,且服从线性的达西定理.在此基础上作些基本假定(即裘布依假定)就可得到裘布依稳定潜水井流的涌水量公式:Q=PKh20-h2wln(R/rw).(1)式中:Q为涌水量;K为土层的渗透系数;hw为抽水井内水位(从隔水底板算起);h0为含水层外边界水位(从隔水底板算起);R为影响半径(可根据土层特点确定或用经验公式计算);rw为抽水井的半径.潜水井流如图1.图1裘布依稳定潜水井流1抽水;2地下水位;3潜水含水层式(1)是由基本的微分方程Q=2PrhKdhdr积分得到的,其积分限为:rw→R,hw→h0.如果将积分限改为:rw→r,hw→h,则可得到渗降漏斗曲线方程h2=h2w+QPKlnrrw=h2w+(h20-h2w)ln(r/rw)ln(R/rw).(2)式中,h、r分别为漏斗曲线上某一点到底面的垂直距离和到抽水井轴线的水平距离.该式表明,渗降漏斗曲线取决于内外边界水位hw和h0,与Q和K无关.武汉地区具有典型的二元结构地层特点.地下水明显可分为两层,即上层粘性土中存在的上层潜水或滞水(沿江粉土层中的填土中为潜水,暗塘或其他含水透镜体中为上层滞水);下层砂性土或卵砾石层中的承压水,此层水埋藏较深.所遇到的含水层随基坑的深度不同而不同,要采取的降水措施也就要因地制宜.很多基坑工程遇到的只是潜水含水层.下面仅就只有潜水含水层的基坑工程作些分析.2不同围护结构下的地下水渗流特征对有地下水的基坑工程,绝大多数要采取降水措施,一方面便于基坑内的施工(干处作业),另一方面防止基坑底出现流砂、管涌等现象导致基坑失稳乃至破坏.降水方案主要分为两大类:坑内降水和坑外降水,有时也采取坑外回灌.2.1围护结构插入隔水层中的坑内降水这种坑内的井点降水以疏干基坑内的地下水为目的,如图2,这类围护结构本身是隔水的,并位于潜水含水层以下,即潜水含水层的底板之中,将基坑内的地下水与基坑外的地下水分隔开来.其渗流特征为:基坑内外无水力联系,降水时基坑外的地下水不受影响.因此,这类井点降水不会影响到坑外,但对围护结构的隔水性能要求较高.图2第1类地下水渗流特征图1降水管;2地下水位;3围护结构;4基坑底面;5隔水层顶板2.2围护结构插入潜水含水层中的坑内降水此时的坑内降水可以采取井点降水,也可以采取坑...