杭州市地铁1号线设计Word文档格式.docx
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年平均降水量1461.2mm,每年有两个雨季,4~6月份为梅雨季节,7~9月份为台风雨季节。
依据区域地质、地震数据,存在于本区的球川~萧山深断裂、昌化~普陀大断裂和孝丰~三门大断裂,均为形成历史悠久、延续时间长、反复活动多次,在近代地质历史上有过活的微弱活动性断裂,球川~萧山深断裂由江西弋阳经本省普陀大断裂横跨浙江北部,西起浙皖边界,东至杭州湾处,宽20km,长150km,形成于震但纪中后期;
孝丰~三门大断裂,由孝丰向东,经杭州南到宁海入三门湾,长480km。
三条断裂相交于本区萧山西兴~闻堰间。
上述微弱活动性断裂的新构造运动表现在浙北平原第三纪、第四纪堆积厚度(下沉)的差异,以及有感地震两个方面。
根据史料记载历史上杭州曾经发生过4级以上地震三次,如发生在公元929年的西兴地震为5级,震中烈度为Ⅳ度,震中区房屋有损坏。
但未曾有有关地面水平位移、错位及地裂记载。
根据浙江省地震部门资料,上述断裂最新活动年代为第四纪晚更新世(Q3),全新世(Q4)无构造运动,地震总的活动特点是强度低,震级小。
按《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001),拟建场区地震动峰值加速度为0.05g,抗震设防烈度为6度区,区域稳定性较好。
总体上,本场地作为拟建项目的建设场地是适宜的。
第2章 工程场地概况
拟建杭州市地铁1号线Ⅰ标段文泽路站站台中心位置位于杭州市下沙二号大街(东西向)、五号大街(北端)和文泽路(南端)三路交汇处。
车站主体部分位于二号大街上(车站具体位置详见勘探点平面位置图)。
本站所在的二号大街为下沙主要街道,为现状30m、规划50m的城市干道,人(车)流量较大。
东侧为九号大街,下沙大学城在二号大街北侧,与之一河相隔。
车站西南侧为月雅苑住宅小区,东南侧为一天然气站。
本站临近学生公寓和下沙城常规公交中心站,客流较集中。
本工程范围主要包括杭州地铁1号线二期工程文泽路站工程主体部分及附属部分的土建工程。
车站总长451.80m(其中地铁车站部分长度为150m,车站折返线加临时存车线长度为301.8m),标准段宽19.40m,开挖深度为16.00m;
两端盾构端头井开挖深度约17.6m,宽度为23.7m,其他附属结构开挖最大深度约为9.2m,车站主体建筑面积为17849.72㎡,建筑总面积为20283.42㎡。
主体部分为两层,地下一层是站厅层和物业开发段,地下二层为站台层。
车站共设8个出入口和4组风亭。
根据勘察报告,场地内的稳定地下水水位埋深为1.20-4.00m,其标高为4.23-3.35m。
杭州市下沙区地下水位年变化幅度在1.0m左右。
深部承压水位于场地局部分布的⑫1中砂层中,为弱承压水,因本层为局部分布,所以未测到其水位,根据临近场地经验,该承压水位在6.00m左右,以侧向径流的补排为主。
潜水位和承压水位随季节、气候等因素而有所变化。
因为基坑的槽底位于水位线以下,为保证支护结构施工、基坑挖土及地下室施工的顺利进行,则需要进行基坑降水[2]。
第3章 工程地质条件
第3.1节地层岩性
文泽路站所处区域属于临钱塘江的冲海积平原,第四纪覆盖层厚度达55~75.6m,由于堆积年代及固结条件不同,性质不一,竖向由松散至中密状态变化,厚度一般在20m左右;
其下为淤泥质软土及粘性土,地面下深约40~45m左右为圆砾层,中密~密实状态,底部基岩埋深一般在地面下55~80m左右。
拟建场地地基土按成因类型,各土层按由上至下由新到老的顺序分述如下:
①2:
素填土(mlQ³
4):
灰杂色,松散,稍湿,以粉土为主,含少量碎砖块及碎石块等。
地表0.3m为沥青。
全场地分布,层顶高程5.35~8.01m,层厚0.5~3.00m。
②1:
砂质粉土(al-mQ³
灰黄色,稍密,很湿,含云母碎屑。
切面无光泽反应,干强度较低,韧性低,摇振反应迅速。
局部缺失,层顶深度0.50~3.00m,层顶高程3.08~5.92,层厚0.40~1.87m。
③1砂质粉土(al-mQ³
灰黄色,稍密,局部中密,很湿,含云母碎屑,局部夹粉砂。
切面无光泽反应,摇振反应迅速,干强度较低,韧性低。
全场分布,层顶深度0.54m~4.00m,层顶高程2.29~4.99m,层厚2.70~7.50m。
③2砂质粉土(al-mQ³
灰色、灰黄色,稍密,很湿,含云母碎屑,局部夹粉砂。
局部缺失,层顶深度5.00~9.80m,层顶高程-4.18~0.43m,层厚0.50~4.29m
③3砂质粉土(al-mQ³
灰色,中密,很湿,含云母碎屑,局部夹粘性土薄层。
切面无光泽反应,摇振反应中等,干强度较低,韧性低。
全场分布,层顶深度6.00~12.08m,层顶高程-5.98~1.38m,层厚5.00~15.80m。
③4砂质粉土(al-mQ³
灰色,稍密,很湿,含云母碎屑,局部夹粘质粉土。
摇振反应迅速,切面无光泽反应,干强度较低,韧性低。
局部缺失,层顶深度14.50~22.20m,层顶高程-16.82~-8.97m,层厚0.65~11.69m。
③6粘质粉土夹淤泥质粉土(al-mQ²
灰色,粘质粉土呈稍密状,含云母碎屑,局部夹砂质粉土;
淤泥质粉质粘土呈流塑状,含有机质,单层层厚0.10~0.50cm。
全场分布,层顶深度18.12~27.69m,层顶高程-22.20~-12.70m,层厚2.91~15.50m。
⑥2淤泥质粘土(mQ14):
灰色,饱和,流塑,含有机质,见贝壳碎片,局部夹薄层状粉土。
刀切面光滑,摇震反应无,干强度中等,韧性高。
全场分布,层顶深度31.00~35.00m,层顶高程-29.60~-25.57m,层厚4.13~8.00m。
⑧2粉质粘土(lQ23):
褐灰色,软塑,含少量腐殖质,局部夹薄层状粉土及粘土,层底粉砂含量较高。
摇震反应无,切面较光滑,干强度中等,韧性中等。
局部缺失,层顶深度36.00~42.20m,层顶高程-36.82~-30.57m,层厚1.11~15.8m;
⑫1中砂(alQ13):
浅灰色、灰黄色,饱和,中密,局部夹粘性土,含云母碎屑及少量贝壳。
主要分布场地东部,层顶深度36.66~44.10m,层顶高程-38.71~-31.24m,层厚1.73~9.10m;
⑬2粘土(alQ13):
青灰色,可塑状,局部软塑,含少量有机质,局部夹有粉砂,切面光滑,摇震反应无,干强度高,韧性高。
局部分布,层顶深度45.30~48.80m,层顶高程-43.34~-39.92m,层厚1.20~5.50m;
(20)1全风化泥质粉砂岩(K):
褐红色,全风化,岩心呈可塑粘性土状,矿物结构模糊,矿物成分以粘土化,合金钻头钻进容易。
仅Zlwzl-5号孔揭露,层顶深度55.00m,层顶高程-49.48m,未揭穿。
第3.2节 场地周边环境
拟建场地位于杭州市钱塘江西岸的冲海积平原,地貌形态单一,现状大部分为通行道路,路面平坦,局部为绿化带,绿化带处地势稍高,拟建车站主要位于杭州市下沙去3二号大街上,二号大街东西向穿过场地,南侧距车站4m左右为二号渠,渠宽约17.0m,勘探期间渠中有水,水深约1.2米因渠两侧和渠底均为水泥封底,与地下水联系不大。
东北侧为浙江理工大学,南侧距车站7m左右为锦鳞苑小区(6~12层),锦鳞苑西侧为锦鳞河,河宽约24m,水深约1.8m;
场地中西部有一暗渠通过,是连通锦鳞河和二号渠的地下水力通道。
场地东北面为下沙公交中心站。
整个场地地下尚有交多的市政管线(包括上、下水线、污水、雨水、煤气、电力、通讯光缆等)通过。
第4章工程水文地质条件
第4.1节工程水文地质条件
据岩土工程勘察报告场区的地下水主要有浅部粉(砂)性土层(③层)中的潜水和局部的砂土层⑫1的弱承压水。
外业勘探时测得勘探孔内潜水水位埋深,一般在1.2~4.00m之间,相应高程4.23~3.35m(1985年国家基准高程),补给来源为大气降水及地表径流,并以蒸发、向附近锦鳞河侧向径流排泄,据收集到的区域水文地质数据,杭州市下沙区地下水的年变化幅度在1.0m左右。
场地中西部有一暗渠通过,是锦鳞河和二号渠的通道,对潜水影响不大。
第4.2节抽水试验
本次采用单孔非完整井(带两个观测孔)的试验方法进行,目的是查明第四系含水层埋深、厚度;
地下稳定水位、水质;
场区潜水含水层的渗透系数、涌水量、影响半径等。
为基坑降水设计提供所需要的水文地质参数。
4.2.1抽水孔的布置
按照《文泽路站抽水试验方案》要求,抽水井布置在整个车站的中部,两个观测孔距主孔距离分别为2m和5m。
4.2.2抽水试验的方法及工作量
依据《杭州市地铁1号线工程详细勘察阶段岩土工程勘察技术要求及资料整理标准》结合《文泽路站抽水试验方案》,本次布置1组抽水试验井进行3个降深的抽水试验、观察恢复水位,最后以非完整井稳定流求取水文地质参数。
抽水井井口直径为φ300mm,使用φ140PVC滤管,滤水管采用4层包网,滤水管和井壁之间填中砂。
于2007年1月28日—2007年2月8日共计完成钻探工作量60.00m。
抽水试验成果见表4.1
表4.1抽水实验成果表
降落高程
主孔降深
S(m)
观1降深
S1(m)
观2降深
S2(m)
涌水量
Q(m3/h)
单位降深涌水量
q(m3/h.m)
稳定时间
(h)
第一次降深
3.80
0.80
0.15
1.50
0.395
12
第二次降深
9.80
1.60
0.36
2.75
0.281
第三次降深
14.80
2.40
0.75
3.50
0.236
注:
该主孔地下水稳定水位为2.2m
稳定流计算含水层渗透系数,按照《岩土工程试验监测手册》,不完整井计算公式:
K=0.16×
Q/l″/(S1-S2)×
[arsh(l″/r1)-arsh(l″/r2)](4•1)
l″=l0-0.5×
(S1+S2)
Q——为涌水量(m3/d)
arsh()—为反双曲线函数
l0—滤管长度(m)
r1,r2—观测孔至抽水孔的距离(m)
S1,S2—为观测孔水位降深(m)
根据上式及抽水试验所得的结果,经过计算得出各降深的渗透系数为:
K1=0.620m/d;
K2=0.621m/d;
K3=0.625m/d
求出平均渗透系数:
k=0.622m/d即7.20×
10-4cm/s
4.2.4水质分析
根据本次岩土工程勘察报告,在抽水试验孔中连续4天测得地下水的温度14~15℃,进而确定地层温度14~15℃。
根据本次勘探水质分析数据及临近工程数据,按国标《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)判定,本场地地下水对混凝土无腐蚀性,对钢结构具有中腐蚀性,对钢筋混凝土结构中的钢筋具有中腐蚀性。
第5章 基坑降水方案推选
第5.1节 基坑降水方案概述
在地下水位较高的透水土层(例如砂类土及粉土)中进行基坑开挖施工时,由于坑内外的水位差大,较易产生潜蚀、流砂、管涌、突涌等渗透破坏现象,导致边坡或基坑坑壁失稳,直接影响到建筑物的安全[3]。
在基坑开挖施工中,为了避免产生流砂、管涌,防止坑壁土体坍塌,保证施工安全和工程质量,必须对地下水进行有效的治理。
在基坑工程施工中,对地下水的治理一般可以从两个方面进行,一是堵截地下水;
二是降低地下水位。
目前,国内外对地下水进行堵截的方法有钢板桩、地下连续墙、稀浆槽、夹心墙、防渗垂直帷幕、防渗水平帷幕及冻结法等[4]。
而通常采用的降水法有明沟排水和井点降水法两种[5]:
1)明沟排水:
在基坑内(或外)设置排水沟、集水井,并用抽水设备把地下水从集水井中不断抽走,保持基坑干燥。
此法因设备简单、施工简便、成本低,而得到广泛采用。
单独使用时,降水深度不宜大于5m,否则在坑底容易产生软化、泥坡脚出现流砂、管涌,边坡塌陷,地面沉降等问题。
2)井点降水:
在拟建工程的基坑四周埋设能渗水的井点管,配置一定的抽水设备,不间断的将地下水抽走,使基坑范围内的地下水降至设计深度。
井点法降水适用于具有不同几何形状的基坑,它有克服流砂、稳定边坡的作用。
由于基坑内土方干燥,有利机械化施工,缩短工期,保证工程质量与安全,是一种行之有效的现代化施工方法,已广泛应用。
目前国内常用的井点降水法有轻型井点、喷射井点、管井降水(降水深度大于15m称为深井井点)、自渗井点等。
第5.2节 降水方案各论及比选
5.2.1明沟排水法
明沟排水是指在基坑内设置排水明沟或渗渠和集水井,然后用水泵将水抽出基坑外的降水方法。
明沟排水(简称明排)一般适用于土层比较密实,坑壁较稳定,基坑较浅,降水深度不大,一般不超过5米,且坑底不会产生流砂和管涌等的降水工程。
当场地为较密实的、分选好的土层,特别是带有一定胶结度或粘度的土层时,由于其渗透性低,渗流量较少,在地下水流出时,边坡仍稳定,即使在挖土方时,底部可能会出现短期翻浆或轻微变动,但对地基无损害,所以适宜明排;
而该工程降水深度超过了5米,②、③砂质粉土为主要含水层,其土层为松散—稍密,分选性中等—差,部分为中砂,含砾石,含云母碎屑,局部夹粉砂,不适合采用明沟排水法。
选用明排降水时,应根据场地的水文地质条件、基坑开挖方法及边坡支护形式等综合分析确定。
当具备下列条件时,一般可以采用明沟排水方案:
1)地质条件:
场地为较密实的、分选好的土层,特别是带有一定胶结度或粘度的土层时,由于其渗透性低,渗流量较少,在地下水流出时,边坡仍稳定,即使在挖土方时,底部可能会出现短期翻浆或轻微变动,但对地基无损害,所以适宜明排;
当地层土质为硬质粘土夹无水源补给的砂土透镜体或薄层时,由于在基坑开挖过程中,其所储存的少量水会很快流出而被疏干,有利于明排;
在岩石土质施工时,一般均可进行明排。
2)水文条件:
场地含水层为上层滞水或潜水,其补给水源较远,渗透性较弱,涌水量不大时,一般可以考虑采用明排降水。
3)挖土方法:
当采用拉铲挖斗机、反向铲和抓斗挖土机等机械挖土,为避免由于挖土过程中出现的临时浸泡而影响施工时,对含水层的砂、卵石,涌水量较大,具有一定降水深度的降水工程,也可以采用明排降水。
4)其他条件:
当基坑变坡为缓坡或采用堵截隔水后的基坑时;
建筑场地宽敞,邻近无建筑物时;
基坑开挖面积大,有足够场地和施工时间时;
明沟排水的抽水设备常用离心泵、潜水泵和污水泵等,以污水泵为好。
采用明沟排水,具有施工方法简单,抽水设备少,管理方便和成本费用低等优点。
但由于地下水沿基坑坡面或坡脚或坑底涌出,易使基坑软化,甚至泥泞,影响地基强度和施工;
特别是当降水段内夹有粉、细砂层时,易产生地下水潜蚀、边坡失稳以及地面沉降等危害;
还会使基坑的土方开挖受到影响。
由于地下水位降至基底下的距离较小,容易发生水位回升而浸泡基坑,因此必须具有双套电力供应和备用水泵,由专人严格管理。
5.2.2井点降水法
1)轻型井点降水[6]
轻型井点抽水系真空作用抽水,由井点管、过滤管、集水总管、支管、阀门等组成管路系统,并由抽水设备启动,在井点系统中形成真空,并在井点周围一定范围形成一个真空区,真空区通过砂井扩展到一定范围。
在真空力的作用下,井点附近的地下水通过砂井,经过滤器被强制吸入井点系统内抽走,使井点附近的地下水位降低。
在作业过程中,井点附近的地下水位与真空区外的地下水之间,存在一个水头差,在该水头差作用下,真空区外的地下水是以重力方式流动的,所以常把轻型井点降水称为真空强制抽水法,更确切的说应是真空—重力抽水法。
只有在这两个力的作用下,基坑地下水才会降低,并形成一定范围的降水漏斗。
轻型井点降水一般适用于粉细纱、粉土、粉质粘土等渗透系数较小的弱含水层中降水,降水深度单层小于6米,双层小于12米,采用轻型井点降水,其井点间距小,能有效地拦截地下水流入基坑内,尽可能地减少残留滞水层厚度,对保持边坡和桩间土的稳定较有利,因此降水效果较好。
其缺点是:
占用场地大、设备多、投资大,特别是对于狭窄建筑场地的深基坑工程,其占地和费用一般使建设单位和施工单位难以接受,在较长时间的降水过程中,对供电、抽水设备的要求高,维护管理复杂等。
2)喷射井点降水[7]
喷射井点系统由高压水泵、供水总管、井点管、喷射器、测真空管、排水总管及循环水箱所组成。
喷射井点是采用高压水泵将压力工作水经供水管压入井点内外之间环形空间,并经过喷射器两边的侧孔流向喷嘴。
由于喷嘴截面的突然变小,喷射水流加快(一般流速达30m/s以上),这股高速水流喷射之后,在喷嘴喷射出水柱的周围形成负压,从而将地下水和土中空气吸入并带至混合室。
这时地下水流速得以加快,而工作水流速渐变缓,二者流速在混合室末端基本上混合均匀。
混合均匀的水流射向扩散管,扩散管截面是逐渐扩大的,其目的是减少摩擦损失。
当喷嘴不断喷射水流时,就推动着水沿内管不断上升,混合水流由井点进入回水总管至循环水箱。
部分作为循环水用,多余部分(地下水)溢流排至现场之外,如此循环,以达到深层降水的目的[4]。
喷射井点主要适用于渗透系数较小的含水层和降水深度较大(8~20m)的降水工程。
其主要优点是降水深度大,但由于需要双层井点管,喷射器设在井孔底部,有二根总管与各井点管相连,地面管网敷设复杂,工作效率低,成本高,管理困难。
3)电渗井点降水法[8]
粘土颗粒表面一般带负电荷,吸附着各种正离子。
水分子是极性分子,颗粒周围的部分水分子又为正离子所吸附,当土体中通以直流电荷时,这些正离子将携同周围被吸附的水分子一起移向阴极,吸附力消失,水分子被释放出来成为自由水。
这种在土中插入金属电极并通以直流电,在电场作用下,土中水源源不断地流向阴极的现象为电渗。
电渗井点降水是利用轻型井点和喷射井点的井点管作阴极,另埋设金属棒(钢筋或钢管)为阳极,在电动势作用下构成电渗井点抽水系统,当接通直流电流,在电势的作用下,使带正电荷的孔隙水向阴极方向流动,带负电荷的粘土微粒向阳极方向移动,通过电渗和真空抽吸的双重作用,强制粘性土中的水向井点管汇集,由井点管吸取排出,使地下水水位逐渐下降,达到疏干含水层的目的[5]。
电渗降水一般只适用于含水层渗透系数较小(<
0.1m/d)的饱和粘土,特别是在淤泥和淤泥质粘土之中的降水。
由于粘性土的颗粒较小,地下水流动十分困难,其中仅自由水在孔隙中流动,其他部分地下水则处于被毛细管吸附的约束状态,不能在压力水头作用下参与流动,当向土中通以直流电流后,不仅自由水、被毛细管约束的粘滞水也能参与流动,增加了孔隙水流动的有效断面,其渗透性提高数十倍,从而缩短降水时间,提高降水效果。
4)管井降水法[9]
适用于轻型井点不易解决的含水层颗粒较粗大的粗砂—卵石地层,渗透系数较大、水量较大、且降水深度较深(一般为8~20m)的潜水或承压水地区。
管井降水方法即利用钻孔成井,多采用单井单泵(潜水泵或深井泵)抽取地下水的降水方法。
当管井深度大于15m时,也称为深井井点降水。
管井井点直径较大,出水量大,适用于中、强透水含水层,如砂砾、砂卵石、基岩裂隙等含水层,可满足大降深、大面积降水要求。
5)辐射井点降水法[9]
辐射井点降水是在降水场地设置集水竖井,于竖井中的不同深度和方向上打水平井点,使地下水通过水平井点流入集水竖井中,再用水泵将水抽出,以达到降低地下水位的目的。
该降水方法一般适用于渗透性能较好的含水层(如粉土、砂土、卵石土等)中的降水,可以满足不同深度,特别是大面积的降水要求。
6)自渗井点降水[11]
自渗降水是指在降水场地的一定深度内,存在有两层以上的含水层,且下层的渗透能力大于上层,在下层水位(或水头)低于降水深度的条件下,人为地沟通上下含水层,在水位差的作用下,上层地下水就会通过井孔自然地流到下部含水层中,从而无需抽水即可达到降低地下水位的目的。
自渗井点降水法适用于下列条件:
①在降水范围内的地层结构为三层以上,含水层有两层以上,各含水层之间为相对隔水层(以粉质粘土为主)或隔水层(以粘土为主)。
下层含水层的埋深以距离基坑底5~20m为宜。
②下层含水层的水位(或水头)低于上部含水层水位,并低于基坑施工要求降低水位。
③下层渗透系数大于上层含水层的渗透系数,且具有一定厚度(一般大于2m),能消纳的水量大于或等于降水深度内的基坑涌水量。
④上层地下水的水质未受污染,符合引入下层地下水的要求。
这种降水方法是近年来发展起来的一类新型井点降水方法,具有施工简单、快速,不用抽水设备,不