深層降水是上海近10年來出現的新措施,由於深基坑的開挖,使下部含水層承壓水頂板上平衡壓力降低,易引起基坑突水,造成各種地下工程的施工事故。為此開展了深層降水作業,經10年發展,已能滿足各項地下工程的安全施工。來源:m.diyifanwen.com
深層降水是指因深基坑開挖,使下部承壓水頂板以上的土層變薄,如果承壓水層頂板以上土層,減薄到其自重不足以與作用在承壓含水層頂板上的水頭相平衡時,即發生基坑突水。為防止出現這一現象,必須採用降低下部承壓水頭的措施。深層降水降低下部承壓水水頭,不但含水層會發生變形,而且必然會引起頂板以上土層中孔隙水壓力的變化,特別是上部的軟土層,引起土體變形,這對附近一些特殊建(構)築物及管線的影響不可忽視。
上海的深層降水,是隨著基坑開挖深度不斷加深,而為工程界所逐漸認識的。1985年,浦東煤氣廠過江管線嫩江路豎井在開挖到25米時,基坑底部土層裂開,大量地下水與粉細砂湧入坑內,連續牆下沉,為防止事故擴大,不得不向豎井內灌水,施工中斷。經上海勘察院打井5口,抽水降低承壓水頭後才順利開挖,乾封底,壓重完成後終止降水。至此,深基坑施工的深層降水,才普遍為上海工程界所重視。來源:m.diyifanwen.com
1985年,上海勘察院承擔了黃浦江上游引水工程2、4、7號豎井施工的深層降水工作。這些豎井分別連結浦東、浦西過江輸水管線頂管工程的施工井和接收井,位於南市水廠的5、7號井正處於上海市ⅰ、ⅱ、ⅲ層含水層的連通區,含水層36~140米,要求降低承壓水頭25米。在降水過程中,豎井附近的建(構)築物發生的沉降和差異沉降在允許範圍內。根據已有資料,先打1口井和幾個觀測孔,進行抽水試驗後,調整井群、觀測孔的布置,考慮到測定含水層的各向異性、導水係數、儲水係數、越流參數等,根據抽水試驗得到的參數,豎井中心及周邊水位降的計算值與實際值誤差在20厘米左右,達到很高的精度。在110天的抽水過程中,除了豎井的圍護結構——連續牆因深入含水層,沉降17毫米外,停抽水殘餘沉降僅4.5毫米,其他各觀測點的沉降值和差異沉降,均在允許範圍內,沒有發生環境問題。
1990年,上海勘察院承擔人民廣場地下變電站深基坑施工深層降水。人民廣場地下變電站位於市中心,豎井直徑60米,開挖深度達23.8米,離豎井20~30米左右,有一根直徑700毫米上水管通過,附近一些建(構)築物對沉降也十分敏感。為控制深層降水引起的地面沉降,除了布設地面變形的監測網外,還監測主要軟土層孔隙水壓力的變化和各層土分層變形觀測。井群按含水層厚度變化的軸線方向,以對稱方式布置,同時調節抽水量,以控制連續牆的不均勻沉降。在降水過程中,隨基坑開挖深度的加深逐級超前降水,以減小總的沉降量。對沉降敏感的建(構)築物附近建立水力屏障,控制其沉降量。採取這些措施後,被保護的建(構)築物都在允許的沉降量範圍內,以直徑700毫米上水管線為例,最大沉降點為5.7毫米,一般為2.4毫米。人民廣場深層降水工程1992年被評為上海市優秀勘察一等獎。
1988年,同濟大學地下工程繫結合黃浦江上游引水工程4號豎井深層降水地面沉降的監測資料,運用粘彈性理論,建立了因下部承壓水抽水引起地面沉降的三維數學模型,求解數學模型,得到的地面沉降和回彈曲線,比運用彈性理論得到的,更接近於實測曲線。研究取得的成果可定量計算下部承壓水抽水引起的地面沉降,改變了一般採用一維固結理論進行估算的方法。