巖土工程師備考資料：深層降水

　　深層降水是上海近10年來(lái)出現(xiàn)的新措施，由于深基坑的開(kāi)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(kāi)展了深層降水作業(yè)，經(jīng)10年發(fā)展，已能滿足各項(xiàng)地下工程的安全施工。

　　深層降水是指因深基坑開(kāi)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(shí)，即發(fā)生基坑突水。為防止出現(xiàn)這一現(xiàn)象，必須采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(huì)發(fā)生變形，而且必然會(huì)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(duì)附近一些特殊建(構(gòu))筑物及管線的影響不可忽視。

　　上海的深層降水，是隨著基坑開(kāi)挖深度不斷加深，而為工程界所逐漸認(rèn)識(shí)的。1985年，浦東煤氣廠過(guò)江管線嫩江路豎井在開(kāi)挖到25米時(shí)，基坑底部土層裂開(kāi)，大量地下水與粉細(xì)砂涌入坑內(nèi)，連續(xù)墻下沉，為防止事故擴(kuò)大，不得不向豎井內(nèi)灌水，施工中斷。經(jīng)上?？辈煸捍蚓?口，抽水降低承壓水頭后才順利開(kāi)挖，干封底，壓重完成后終止降水。至此，深基坑施工的深層降水，才普遍為上海工程界所重視。

　　1985年，上海勘察院承擔(dān)了黃浦江上游引水工程2、4、7號(hào)豎井施工的深層降水工作。這些豎井分別連結(jié)浦東、浦西過(guò)江輸水管線頂管工程的施工井和接收井，位于南市水廠的5、7號(hào)井正處于上海市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ層含水層的連通區(qū)，含水層36～140米，要求降低承壓水頭25米。在降水過(guò)程中，豎井附近的建(構(gòu))筑物發(fā)生的沉降和差異沉降在允許范圍內(nèi)。根據(jù)已有資料，先打1口井和幾個(gè)觀測(cè)孔，進(jìn)行抽水試驗(yàn)后，調(diào)整井群、觀測(cè)孔的布置，考慮到測(cè)定含水層的各向異性、導(dǎo)水系數(shù)、儲(chǔ)水系數(shù)、越流參數(shù)等，根據(jù)抽水試驗(yàn)得到的參數(shù)，豎井中心及周邊水位降的計(jì)算值與實(shí)際值誤差在20厘米左右，達(dá)到很高的精度。在110天的抽水過(guò)程中，除了豎井的圍護(hù)結(jié)構(gòu)——連續(xù)墻因深入含水層，沉降17毫米外，停抽水殘余沉降僅4.5毫米，其他各觀測(cè)點(diǎn)的沉降值和差異沉降，均在允許范圍內(nèi)，沒(méi)有發(fā)生環(huán)境問(wèn)題。

　　1990年，上?？辈煸撼袚?dān)人民廣場(chǎng)地下變電站深基坑施工深層降水。人民廣場(chǎng)地下變電站位于市中心，豎井直徑60米，開(kāi)挖深度達(dá)23.8米，離豎井20～30米左右，有一根直徑700毫米上水管通過(guò)，附近一些建(構(gòu))筑物對(duì)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(shè)地面變形的監(jiān)測(cè)網(wǎng)外，還監(jiān)測(cè)主要軟土層孔隙水壓力的變化和各層土分層變形觀測(cè)。井群按含水層厚度變化的軸線方向，以對(duì)稱方式布置，同時(shí)調(diào)節(jié)抽水量，以控制連續(xù)墻的不均勻沉降。在降水過(guò)程中，隨基坑開(kāi)挖深度的加深逐級(jí)超前降水，以減小總的沉降量。對(duì)沉降敏感的建(構(gòu))筑物附近建立水力屏障，控制其沉降量。采取這些措施后，被保護(hù)的建(構(gòu))筑物都在允許的沉降量范圍內(nèi)，以直徑700毫米上水管線為例，最大沉降點(diǎn)為5.7毫米，一般為2.4毫米。人民廣場(chǎng)深層降水工程1992年被評(píng)為上海市優(yōu)秀勘察一等獎(jiǎng)。

　　1988年，同濟(jì)大學(xué)地下工程系結(jié)合黃浦江上游引水工程4號(hào)豎井深層降水地面沉降的監(jiān)測(cè)資料，運(yùn)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(shù)學(xué)模型，求解數(shù)學(xué)模型，得到的地面沉降和回彈曲線，比運(yùn)用彈性理論得到的，更接近于實(shí)測(cè)曲線。研究取得的成果可定量計(jì)算下部承壓水抽水引起的地面沉降，改變了一般采用一維固結(jié)理論進(jìn)行估算的方法。

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