基坑降水手册一书由中国建筑工业出版社于2006-04-01出版。
前 言
改革开放20多年来,我国经济迅猛发展,城市建设以前所未有的速度在前进,地下空间的开发利用也日显紧迫,大型建筑基坑,纵横交错的地下轨道交通和车站,大型地下商场,地下停车库,地下娱乐场所……,深度不断加深,深基坑的不断出现,有些深基坑已超过40m,基坑降水不但要关注浅部潜水疏干降水的同时,还必须认真关注下部承压含水层的降压降水,防止下部承压水造成基坑底板突水。虽然各地承压含水层埋深大不相同,但在有些地区基坑已深入到了承压含水层中,基坑开挖深度内,部分承压含水层已被疏干。在浅部疏千土层中地下水和局部的、大幅度的、暂时性的降低下部承压水水头的过程中,控制由于降水引起的周围地面沉降和建(构)筑物的变形,也更需得到重视。
20世纪80年代初我院就在上海地区首先开展了深基坑的降压降水,20多年来在上海和江、浙地区为各类基坑降水做了大量工作,特别是近几年在闹市区完成了许多大面积的深基坑,周围环境要求十分严格,积累了一定的经验,在中国建筑工业出版社的策划下,编写了这本手册。
本书前4章关于水文地质基础、参数测定计算和基坑抽水量的计算均由负责各章节的编者参考了国内外有关文献资料编写。由于疏干浅部潜水采用的轻型井点、喷射井点和真空管井等方法已有许多著作做了专门的介绍,本手册只在降水设计中略加叙述,重点介绍承压(含水层)水的降压降水,根据工作实践,我们试图提出了降压降水的阶段划分,将降压降水分为有无隔水帷幕之别,又将有隔水帷幕分为3种情况,其中情况Ⅱ又分为2种亚情况,加以分别叙述。在第5、6、7章和第9、lo章中包含了我院承担的上海市地下空间开发重大科研课题项目中"地下承压水降水及土体变形环境控制"课题的部分最新研究成果。第8章包含了著者参与编制<<供水管井技术规范》(GB50296-99)时的一些研究成果。与规范的观点相吻合,但突出了降水管井的特点。对于在书中编写人运用自己的经验总结和负责参与的有关工程的资料不再列出参考文献。
书中列举了较多的实例,这些实例是从20多年来尤其是近几年主要由我们承担的工程中精选出来的。在所举的例子中,凡仅表示一种设计思路、对边界的处理、计算方法、预测预报的形式或对原设计略有改动的,均作为[案例]列出,以资和[实例]区别。
编委人员因受所在单位的地区限制,主要在我国东部沿海,上海、江、浙一带工作,对地域辽阔,地质、水文地质条件复杂的我国来说,手册中有些观点和实例不免显得有些局限。祈望手册给处于不同的地质、水文地质条件地区的降水工程能有所借鉴。
本书共分为12章,各编委分工编写,成稿后请其他编委交叉审阅,并由张国强、曹惠宾、石振华和姚天强三次统校。第1、2章余东鳌编写,;张国强审阅;第3、4章姚天强编写,曹惠宾审阅;第5章缪俊发、瞿成松编写,缪俊发审阅;第6章骆祖江编写,缪俊发审阅;第7章李辉福、张楠、瞿成松、程鸿涛、殷立锋编写,姚天强审阅;第8章张锡范编写,石振华、姚天强审阅;第9章程鸿涛、殷立锋编写,姚天强审阅;第10章罗建军编写,姚天强审阅;第11章由罗建军编写,张国强审阅;第12章由毛喜云编写,张国强审阅。全书索引由石振华编制。
本书各章由编委成员分头编写,编者虽尽量力求统一、避免重复和差错,但为了适应社会的迫切需要,争取早日与读者见面,有些工作可能不够细致,存在不少问题,望读者提出宝贵意见,以便及时补正。来函请寄:上海市延安东路34号上海岩土工程勘察设计研究院有限公司张国强收(邮编:200002)。
在手册中没有注明参考文献的许多资料是编写者与所在单位的许多同事共同辛勤劳动的产物,可以说本手册是集体劳动的产物。编委会在此向所有作出贡献的同志致以衷心的感谢。
基坑降水手册:
第1章 地下水与基坑工程1
1.1 概述1
1.2 基坑开挖过程中常见的不良水文地质现象2
1.3 基坑降水的作用与降水方法3
1.4 基坑破坏的主要表现形式4
1.5 工程案例4
参考文献10
第2章 地下水与地下水运动11
2.1 地下水11
2.1.1 含水层与隔水层11
2.1.2 潜水与承压水11
2.1.3 含水层划分指标11
2.1.4 基岩含水层分类12
2.1.5 地下水的循环12
2。2 地下水类型及其特征13
2.2.1 地下水主要类型13
2.2.2 各类地下水的主要特征14
2.2.3 孔隙水的主要水文地质类型14
2.2.4 裂隙水的主要水文地质类型15
2.2.5 岩溶水的主要水文地质类型16
2.2.6 各类泉水的主要特征16
2.3地下水运动17
2.3.1 渗流的基本概念17
2.3.2 渗流的基本定律21
2.3.3 渗透连续性微分方程22
2.3.4 承压含水层非稳定性运动的基本微分方程23
2.3.5 潜水含水层非稳定运动的基本微分方程26
2.3.6 地下水稳定运动的基本微分方程27
2.4 流向井的地下水运动28
2.4.1 地下水流向完整井的稳定流运动28
2.4.2 地下水流向非完整井的稳定流运动30
2.4.3 地下水流向完整井的非稳定流运动30
2.4.4 地下水流向非完整井的非稳定流运动52
2.4.5 地下水流向直线边界附近完整井的运动54
2.4.6 井群干扰的计算58
参考文献61
第3章 水文地质参数的测定62
3.1 基坑降水所需的水文地质参数及各阶段对参数的要求62
3.1.1 水文地质参数的分类62
3.1.2 部分水文地质参数的经验值64
3.1.3 基坑降水各阶段对水文地质参数的要求65
3.2 抽水试验65
3.2.1 基坑降水常用的野外水文地质试验65
3.2.2 抽水试验的类型和目的66
3.2.3 抽水试验的布置原则67
3.2.4 抽水试验的要求70
3.2.5 抽水设备的性能与安装71
3.2.6 抽水试验异常现象的分析与处理74
3.2.7 抽水试验资料的综合整理?5
3.3 利用抽水试验资料计算含水层参数76
3.3.1 稳定流抽水计算含水层参数76
[实例3.3-1)100
[实例3.3-2]100
[实例3.3-3]10l
[实例3.3-4]102
3.3.2 非稳定流抽水计算含水层参数102
[实例3.3-5]105
[实例3.3-6]107
[实例3.3-7]108
[实例3.3-8]108
[实例3.3 9]110
[实例3.3-10]114
[实例3.3-11]119
[实例3.3-12]123
[实例3.3-13]126
[实例3.3-14]131
3.3.3 冲击试验(slug test)测定含水层参数140
[实例3.3-15]144
3.3.4 根据大口井抽水试验资料确定含水层参数149
参考文献154
第4章 群井抽水时基坑内外水位降和基坑出水量的计算155
4.1 群井抽水时基坑内外任意点水位降的计算155
4.1.1 基坑围护不设置隔水帷幕或隔水帷幕未深人到降水目的含水层155
4.1.2 带有隔水帷幕的基坑围护结构部分深入到降水目的含水层中166
4.1.3 带有隔水帷幕的基坑围护结构深人到降水目的含水层底板以下167
[实例 4.1-1)168
4.2 基坑内水位降到安全深度时群井出水量的计算170
参考文献170
第5章 降水引起的地面沉降172
5.1 概述172
5.2 降水引起地面沉降的机理分析172
5.3 地面沉降理论的发展173
5.4 降水引起地面沉降的研究方法175
5.5 降水导致地面沉降的计算175
5.5.1 用地基上储水系数估算基坑降水引起的地面沉降176
5.5.2 Gambolati-Freeze模型177
5.5.3 Corapcioglu-Brutsaert模型 178
5.5.4 Miao-Wu模型 179
[实例5.5-1] 上海市合流污水二期工程过黄浦江倒虹管WSM/1.1标深层井降水工程182
[实例5.5-2] 上海市黄浦江上游引水工程
4.1 标四号竖井减压降水186
参考文献190
第6章 含水层各向异性三维渗流和地面沉降耦合数值模型192
6.1 方法与步骤192
6.2 数学模型192
6.2.1 地下水运动数学模型192
6.2.2 地面沉降数学模型193
6.3 地质条件概化的基本要求194
6.3.1 目的层的确定及其结构的概化194
6.3.2 计算范围的确定及其边界条件概化 195
6.3.3 地下水流态的确定195
6.3.4 源汇项的确定196
6.4 数学模型的求解196
6.4.1 原理与方法196
6.4.2 单元剖分196
6.4.3 模型校正、识别196
6.5 模型预测197
6.6 应用示例197
6.6.1 工程概况197
6.6.2 地质概念模型198
6.6.3 模型的校正、识别198
6.6.4 模型预测及最佳降水方案的确定 201
参考文献202
第7章 基坑降水设计203
7.1 降水设计前应掌握的资料203
7.1.1 地质、水文地质资料203
7.1.2 基坑围护设计的资料204
7.1.3 基坑周边的环境资料204
7.1.4 不同的阶段对资料精度的要求204
7.2 轻型井点、喷射井点降水的设计及施工205
7.2.1 轻型井点降水的原理及方法205
7.2.2 轻型井点计算及施工209
[实例7.2-1)211
[实例7.2-2 上海武宁路桥北墩井点降水217
7.2.3 喷射井点降水219
[实例7.2-3] 一、某钢铁厂氧化铁皮坑工程喷射井点降水223
[实例7.2-4]226
[实例7.2-5]227
7.3 管井降水设计228
7.3.1 疏干并与降压井229
7.3.2 疏干降水设计229
[案例7.3-1] XXX广场3号楼基坑降水230
7.3.3 降压降水设计235
[实例7.3-2] 上海环球金融中心塔楼基坑外降水工程239
[实例7.3-3] 四号竖井减压降水工程243
[实例7.3-4] 上海廖创兴金融中心大厦基坑降水工程248
[实例7.3-5] 上海地区某深基坑降水工程254
[实例7.3-6] 合流污水倒虹井深基坑降水工程258
[实例7.3-7] 位于含水层的相对不透水边界附近,长峰商城基坑降压降水263
[实例7.3-8] 南浦大桥站基坑降水工程266
[实例7.3-9] 上海轨道交通M8线X标中间风井基坑降水工程272
[案例7.3-10] 上海虹口商城的降压降水方案277
[案例7.3-11] 上海某隧道修复工程深基坑降水282
参考文献286
第8章 降水管井的设计与施工287
8.1 降水管井设计287
8.1.1 降水管并的概念287
8.1.2 降水管井的设汁要求288
8.1.3 降水管井设计的基本标准286
8.1.4 降水管井的布置297
8.1.5 降水管井结构设计298
8.1.6 过滤器没汁301
8.2 降水管井施工326
8.2.1 管井施工组织设计326
8.2.2 降水管井钻进工艺327
8.2.3 管井成井工艺33l
8.3 降水管井竣工验收的质量标准336
8.3.1 管井出水量337
8.3.2井水含砂量337
8.3.3 井斜337
8.3.4 井管内沉淀物337
参考文献337
第9章 群井抽水试验339
9.1 群井抽水试验的目的339
9.2 群井抽水试验方法339
9.2.1 抽水试验前的准备工作339
9.2.2 量测工具339
9.2.3 群井抽水试验340
9.3 群井抽水试验成果资料整理和应用 340
9.3.1 成果资料整理340
9.3.2 制订降压降水的运行方案341
9.3.3 通过群井抽水的恢复资料确定
电源切换的时间极限34l
[实例9.3-1]341
[实例9.3-2]348
第10章 降水运行352
10.1 降水运行中水位和水量的控制352
10.2 降水运行的信息化管理353
10.2.1 周边环境监测353
lo.2.2 降水目的含水层地下水水位测量354
10.2.3 抽水量的监测354
10.2.4 监测资料现场整理、分析354
[实例10.2-1]355
[实例10.2-2]355
10.3 降水运行的安全保障360
10.3.1 安全节点360
10.3.2 人员组织管理360
10.3.3 井管保护361
10.3.4 承压水水位实时监控361
10.3.5 电路系统363
10.3.6 排水系统366
10.3.7 降水试运行367
10.3.8 抽水泵的选择367
第11章 降水工程施工组织设计编写提纲372
11.1 工程概况372
11.2 场地工程地质与水文地质条件372
11.3 降水的目的372
11.4 基坑底板稳定性分析372
11.5 降水工作量373
11.6 降水的运行373
11.7 施工现场平面布置374
11.8 降水监测和现场监测资料的收集374
11.9 施工工艺及质量控制374
11.10 封井方案374
11.11 质量保证措施375
11.12 安全生产运行的保证措施375
11.13 项目部人员组织及施工进度安排375
第12章 降水工程招投标376
12.1 概 述376
12.2 降水工程设计施工招标378
12.3 降水工程设计施工投标383
参考文献39l
索引392