7号线新河街站盾构始发降水设计解析文档格式.docx
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附图(三)降水水位等值线图
附图(四)降水降幅等值线图
附图(五)降水沉降等值线图
附图(六)工程地质纵断面图
1、工程概况
1.1地理位置
拟建新河街~螃蟹甲站区间位于武汉市武昌区,主要沿友谊大道敷设,场地现状主要为道路及两侧建筑,总体上地处城市繁华路段,周边人流车流量大。
1.2端头加固方式
新河街站大里程端盾构进洞端头采用∅850@600mm三轴搅拌桩进行土体加固处理,加固体与围护结构(包括连续墙槽壁加固搅拌桩)之间的空隙采用一排∅800@500mm三重管高压旋喷桩进行填充,加固纵向长度10.5m。
端头加固及接口设计要求:
1)盾构进出洞口期间仍需设置减压降水井,降水井可结合车站降水一并设置;
(2)在破除洞门之前,应将地下水位降至隧道底板以下1m;
(3)降水须进行现场降水试验,以调整设计降水井的布置和参数,保证降水效果。
车站主体围护地连墙墙底标高-15.3~-17.80m,墙底端置于20b-1强风化泥质粉砂岩或20b-2中风化泥质粉砂岩层中。
1.3降水方式
依据以上设计要求,针对盾构始发(新河街站)端进行降水设计,拟采用中深管井“开放式”疏干降水,设计降水目标为隧道底板以下1.0m。
2、方案设计的编制依据
2.1《武汉市轨道交通7号线一期工程第III标段新河街站~螃蟹甲站区间岩土工程详细勘察报告》(武汉市测绘研究院)(2014年5月);
2.2本区间设计文件;
2.3国家标准《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》(GB50307-1999);
2.4国家标准《供水水文地质勘察规范》(GB50027-2001);
2.5国家标准《供水管井技术规范》(GB50296-99);
2.6国家标准《建筑工程施工质量验收规范》(GB50300-2001);
2.7行业标准《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012);
2.8行业标准《建筑与市政降水工程技术规范》(JGJ/T111-98);
2.9地方标准《基坑工程技术规程》(DB42/T159-2012);
2.10地方标准《基坑管井降水工程技术规程》(DB42/T830-2012);
2.11轨道交通7号线新河街车站深基坑降水设计、施工经验及有关技术资料。
3、场区工程地质及水文地质条件概述
3.1地形地貌
拟建区间盾构始发位于武昌区友谊大道与新河街交汇处附近,毗邻内沙湖公园。
场地地面标高在20.76~22.25m之间(以孔口标高计),地势较平坦,地貌单元表现为长江冲积Ⅰ级阶地。
3.2地基土分层
根据地勘报告,场地主要岩土层分布如下:
(一)填土(Qml)层
①杂填土(地层代号(1-1)):
杂色,湿~饱和,高压缩性,由粘性土与砖块、碎石、块石、片石、炉渣等建筑垃圾及生活垃圾混合而成(局部地表有15~50cm厚的沥青砼地坪)。
该层土结构不均、土质松散,层厚0.80~5.00m,普遍分布于场地表层,堆积年限一般大于10年。
素填土(地层代号(1-2)):
灰褐~灰色,以粉质粘土为主,软~可塑状态,湿~饱和,高压缩性,局部夹植物根系及小碎石,埋深0.80~2.70m,层厚0.70~3.30m,场地沿线局部分布,堆积年限一般大于10年。
③淤泥(Ql)(地层代号(1-3)):
灰褐~灰黑色,饱和,流塑状态,高压缩性,富含有机质及生活垃圾,具流变性,具腐臭味,无摇振反应,干强度中等,韧性中等。
局部地段零星分布,埋深2.40~3.50m,其厚度0.70~2.40m。
(二)第四系全新统冲积(Q4al)层
①淤泥质黏土(地层代号(3-4)):
灰~褐灰色,饱和,流~软塑状态,高压缩性,含少量高岭土,无摇振反应,干强度高,韧性高。
沿线局部分布,埋深2.50~5.40m,其厚度10.30~17.20m。
②粉质黏土(地层代号(3-4a)):
灰褐~黄褐色,饱和,软~可塑状态,压缩性中偏高,含氧化铁,铁锰质结核及少量高岭土,局部地段夹粉土、粉砂,无摇振反应,干强度高,韧性高。
主要分布于场地(3-4)层淤泥质黏土下,埋深14.00~20.00m,其厚度2.60~6.70m。
③粉土、粉砂夹粉质黏土(地层代号(3-5)):
灰色,饱和,稍密、松散夹流塑状态,压缩性中偏高,矿物成分以石英、长石为主,局部夹粉质粘土,粉土、粉砂层厚比约4:
6。
场地大部分地段分布,埋深18.60~25.00m,其厚度0.90~7.40m。
④粉细砂(地层代号(4-2)):
灰色,饱和,中密状态,矿物成分主要为石英、长石,含白云母,主要分布友谊大道新河街~螃蟹甲一带。
埋深21.5~31.3m,其厚度3.70~14.80m。
(三)下伏基岩
志留系(S)粉砂质泥岩及泥质粉砂岩:
①强风化粉砂质泥岩(地层代号(20a-1)):
浅灰色~青灰色~褐灰色,岩芯大部分风化成土状,泥质胶结,手捏易散,局部夹未完全风化岩块,粉砂~泥质结构,块状构造,倾角在45-70°
左右,采取率为90-95%,属于极软岩,岩体破碎,岩体基本质量等级为Ⅴ类,埋深33.50~37.50m。
②中风化粉砂质泥岩(地层代号(20a-2)):
浅灰~褐灰色,主要矿物成份为粘土矿物,泥质结构和粉砂质结构,泥质胶结,层状构造,裂隙发育,裂隙面光滑,岩芯呈碎块状和短柱状,锤击声哑,易碎,局部出现砂岩、泥岩互层现象,具软硬不均特征,倾角在45-70°
左右,采取率为85-90%,属于极软岩,岩体破碎~较破碎,岩体基本质量等级为Ⅴ类,揭露该层厚度36.30~48.00m。
③强风化泥质粉砂岩(地层代号(20b-1))
灰色~褐灰色,岩芯呈土柱状,偶见未完全风化岩块,泥质~粉砂状结构,块状构造,节理、裂隙较发育,倾角在45-70°
左右,采取率为65-75%,属于极软岩,岩体破碎,岩体基本质量等级为Ⅴ类,部分勘探孔揭露该层,埋深34.60~35.00m。
④中风化泥质粉砂岩(地层代号(20b-2))
灰色~褐灰色,岩芯呈块状或柱状,泥质~粉砂状结构,块状构造,节理、裂隙较发育,倾角在50-70°
左右,采取率为65-75%,属于软岩,岩体较破碎,岩体基本质量等级为Ⅴ类,部分勘探孔揭露该层,埋深35.50~37.80m。
3.3水文地质概况
3.3.1地表水
新河街站范围内的地表水系主要为附近沙湖水系,主要接受大气降水补给,与长江水力联系受人为因素控制。
2012年3月28日地勘实测新河街站附近沙湖内水面标高为18.98m,水深一般0.2~2.4m,湖底淤泥厚一般1.6~5.0m。
据相关水文资料,沙湖历史最高水位为19.65m,正常水位为19.15m。
3.3.2地下水类型及地下水位
根据场区原始地形条件及地层的水理性质、赋水性能及地下水的埋藏条件等分析判断,在勘探深度范围内拟建场地地下水类型主要分为上层滞水、孔隙承压水两种类型。
1、上层滞水
上层滞水主要赋存于
(1)层人工填土层中,接受大气降水及周边居民生活用水渗透垂直下渗补给,无统一自由水面,水位及水量随大气降水及周边生活排水量的大小而波动,勘察期间测得场地上层滞水初见水位在地面下1.20~2.50m之间,静止水位在地面下1.00~2.00m。
2、孔隙承压水
孔隙承压水主要赋存于(3-5)层及(4)单元层粉土、砂土中,其上覆(3-4)层、(3-4a)层淤泥质黏土及一般粘性土可视为其隔水顶板,下卧(20)单元层粉砂质泥岩可视为隔水底板。
孔隙承压水水量丰富,与长江有较密切的水力联系,其水位变化幅度受长江水位涨落影响,据现场抽水试验结果,勘察期间实测承压水位埋深在5.80m,相当于标高15.19m左右。
建议施工前设置水文地质观测孔进行长期观测,观测承压水位的动态变化。
3.4含水层组成及特点
场地上层滞水含水层薄、水量不大。
场地孔隙承压水主要赋存于(3-5)层粉土、粉砂夹粉质粘土及(4)单元层粉土、粉砂层中,其含水层厚度不大、压力水头高、水量丰富,与沙湖水体和长江水系均有水力联系。
地下水补给条件好,且水量丰富,处理难度大,是本次降水中面临的主要问题。
基岩裂隙水水量很小,流通性差,就本降水区间而言可不考虑。
4、降水设计
4.1区间特点分析
新螃区间盾构始发(新河街)端左右线纵向错开57m施工,采用∅850@600mm三轴搅拌桩进行土体加固处理,加固体与车站主体围护结构(包括连续墙槽壁加固搅拌桩)之间的空隙采用一排∅800@500mm三重管高压旋喷桩进行填充,加固宽度12.2m,纵向长度10.5m。
端头加固深度约20m(以隧道右线底板标高5.324m测算),已深入3-4a粉质粘土层中,距离含水层顶板距离不足3m。
盾构始发施工安全等级为一级。
4.2设计思路
根据地勘报告和设计文件,盾构始发端降水属于开放式疏干降水,降水目标水位取隧道底板以下1.0m(绝对标高3.0m)。
首先,根据地勘资料及新河街车站主体降水抽水试验结果,确定水文地质参数,估算降水范围总涌水量。
其次,结合地层结构、降深及端头加固深度因素进行降水井结构设计;
依据岩土体性质和分布、降水范围及其与车站主体的位置关系等因素综合确定降水井平面布置。
最后,考虑车站主体地连墙落底及其降水井(含观测井)平面布置因素,适当优化盾构始发范围降水井数量。
现场抽水试验确定单井出水量,确定渗透性,优化调整降水设计。
观测不同时间水位降深情况,通过信息化施工开启合理的降水井数量。
4.3水文地质参数选取
4.3.1渗透系数K
根据场地水文地质勘察与抽水试验结果,K值取定为16.5m/d。
4.3.2影响半径R
根据抽水试验结果,影响半径R取值278m。
4.3.3概化半径(等效半径r0)
采用“大井法”,按矩形基坑考虑,其概化半径参照下式计算:
-------------系数,b/a=0.36,取1.1;
a-------------基坑长度,110m;
b--------------基坑宽度,40m。
概化半径:
r0=41m
4.4深井降水井设计
4.4.1涌水量估算
依据《基坑管井降水工程技术规程》(DB42/T830-2012),涌水量计算按均质含水层承压水完整井井流模型,计算公式为:
式中:
K—含水层平均渗透系数;
M—承压含水层厚度,含水层埋深-1.3~-13.9m;
S—水位降深,综合考虑内沙湖常年水位和本站点地勘实测承压水位,取定降水水头高度为19.0m;
估算时取隧道底板以下1.0m,即控制水位为3.0m,则S=16.0m;
R—影响半径;
r0—等效半径;
K=16.5m/d、M=12.6m、S=16.0m、R=278m、r0=41m,
据上式求得Q=10152m3/d。
4.4.2降水井数量
干扰井群单井出水量按每口井1200m3/d考虑,则需降水井数量为:
n’=10152/1200≈9口
本次降水按一级基坑考虑,安全系数取1.3,则需设计降水井总数量为:
11口。
4.4.3深井降水结构设计
降水井井身结构系依据降水地段地质岩性构成、水文地质条件、钻孔工艺、施工要求及有关规范规定设计。
降水井深度应根据降水深度,含水层的埋藏分布、地下水类型及降水期间地下水位动态等因素确定,可按下式计算:
——降水井深度(m);
——基坑深度(m);
——降水水位距离基坑底要求的深度(m);
——i、r0,i为水力梯
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