南京玄武湖隧道基坑降水设计报告汇总.docx
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南京玄武湖隧道基坑降水设计报告汇总
课程设计
玄武湖隧道东试验段基坑降水设计研究
专业年级10级地质一班
学号1009020127
姓名蔡海亮
指导教师黄勇
二○一三年一月
中国南京
目录
一工程概况2
二地层岩性3
三水文地质条件5
（一）地下水位5
（二）地下水类型5
（三）地下水水质及水化学5
四水文地质参数求取6
（一）抽水试验的目的：
6
（二）抽水试验的要求6
（三）抽水试验求水文地质参数8
Jacob直线图解法8
水位恢复法18
（四）确定水文地质参数24
五基坑抽水井设计24
（一）抽水井设计24
（二）验算25
六结论和建议26
一工程概况
南京玄武湖隧道西起模范马路，东至新庄立交二期，不仅仅缓解了中央路等交通要道的车流量大，车行不畅，交通拥挤的压力，还大大缩短了驾车时间，使从外地来南京的车辆不需要环湖绕行，而可以直接从玄武湖湖底穿行进入城区。
新模范马路作为经五纬八主骨架的纬三路，其功能和职责是疏导城市东西部地区的交通，但因玄武湖的制约，目前是主干道中最短的一条（仅6公里），东西向交通转移到中央路，进而至北京东路、龙蟠路上。
而目前，北京东路是东西向交通量最大的主干道之一；龙蟠北路主要负担城市东西部的联系，兼有城市道路与过境道路的双重功能。
而这两条相距达3.5公里的道路，其中间没有一条可贯穿玄武湖东西向的主干道来疏解，大量由城市中西部驶向东部地区的车辆只得绕道北京东路、龙蟠北路行驶，使得环湖地区交通压力过大，而且加大了中央门、鼓楼、岗子村、新庄等节点交通压力，给城市交通组织管理带来很大难度。
玄武湖隧道建成后，沿模范马路直行的车辆，如直接走湖底隧道，比目前绕走北京东路、龙蟠北路行程要减少1／2―2／3，更重要的是，可使环湖路段与节点的交通压力大大缓解.
隧道全长约2.66公里，其中暗埋段为2.23公里，总宽度为32米，为双向六车道，单洞净宽为13.6米，通行净高为4.5米。
隧道穿过玄武湖、古城墙和中央路，到达芦席营路口后在南京化工大学附近出地面。
根据设计，隧道通车后按满负荷计算，每小时可通行7000余辆机动车。
玄武湖隧道总投资为8.37亿元人民币，是南京市规划“经五纬八”路网的重要组成部分，也是南京市市政工程建设史上工程规模最大、建设标准最高、项目投资最多、技术工艺最为复杂的现代化大型隧道工程。
玄武湖位于南京市城区中北部，南、北、东三面环山，西面为冲积平原。
隧道途经水域部分，勘探期间水深度0.6～1.8，湖底淤泥厚度0.2～1.2m，湖水面标高l0.13m。
隧道途经陆（岛）域部分，模范马路段地面标高10.19～10.47m；模范马路～玄武湖段地面标高10.24～12.16m，其间穿过中央路及玄武湖城墙；梁洲段地面标高11.29～14.78m；翠洲段地面标高10.16～13.31m；万人游泳池～药物园段地面标高10.88～11.17m。
根据南京市工程地质图，南京市区古河道（古秦淮河）由鸡鸣寺与九华山之间进入玄武湖，后经许府巷、模范马路、三牌楼、大桥南路注入长江。
隧道全线处在古河道范围内并于梁洲东侧横穿古河道河床，河床深槽中心在翠洲西侧，基岩埋深约41m，河床东西两侧为河漫滩,基岩埋深20～30m。
二地层岩性
根据南京市测绘勘察院提供的报告地层如下：
（1）第四纪沉积土层（层号①）
①～a淤泥：
灰黑色，流塑，含大量有机质，有臭味，为玄武湖水底填淤积层，厚度最小0.1m，最大1.1m，一般0.3～0.5m；
①素填土：
灰色，褐黄色，软～可塑，夹碎砖及淤泥质填土，层厚0．5～6．5m，主要分布于梁洲、翠洲及玄武湖东西两侧陆地部位，模范马路段局部为杂填土。
（2）全新世沉积土层（层号②）
②～1a粘土～粉质粘土：
灰黄～灰色，软～可塑，局部流塑，层厚0．3～3．9m，呈不连续透镜体状分布；
②～1粉土夹粉砂：
灰黄色、灰色，饱和，稍密，夹不等厚度的松散粉砂及少量薄层状粉质粘土，层厚3．0～12．8m，除G1、G2、G3及G39钻孔处缺失外，其余钻孔均有分布；
②～2a淤泥质粉质粘土：
灰色，流塑，高压缩性，局部夹薄层粉砂。
层顶埋深11．9～12．2（标高8．23～-1．90m），层厚2．6～12．5m，仅分布于G10、G9钻孔以西线路段；
②～2淤泥质粉质粘土夹粉砂：
灰色，流塑，呈互交状，高压缩性，层底局部夹有小砾石。
层顶埋深2．9～16．1m（标高7．40～-4．83m），层厚1．4～20．3m，仅分布于G26、G29钻孔以东线路段；
②～3粉细砂：
灰色，稍密，局部中密或松散，夹少量薄层状粉质粘土与尚未完全分解的腐植物茎叶。
层顶埋深11．0～29．5m（-0．87～-19．37m），仅分布于G7、G8钻孔以东线路段（东端缺失）；
②～4粘质粘土：
灰色，软塑，中～高压缩性。
层顶埋深27．8m（标高-16．85m），层厚5．7m，仅见于G36钻孔处。
（3）晚更新世～早全新世沉积土层（层号③、④）
③～1粉质粘土：
灰色、褐黄色，可～硬塑，中等压缩性。
层顶埋深11．83～33．6m（标高-1．67～－23．47m），层厚1.1～21．2m，除G30、G31、G32、G33、G34、G36钻孔缺失外，其余均有分布；
③～2粉细砂：
灰黄色，稍～中密，层顶埋深23．0～30．0m（标高-12．27～-19．87m），层厚大部分钻孔未穿，仅分布于G7、G8钻孔以西线路段；
③～2a粉质粘土：
灰色，软～流塑，含粉砂，局部夹小砾石。
层顶埋深29．8～31．Om（标高-19．67～-20．87m），层厚未穿；
④粉质粘土混粗砂卵砾石：
，灰色、褐黄色，可塑，卵砾石含量约10～30％，粒径约2～8cm，多为石英质，夹有棕红色风化岩屑。
层顶埋深29．8～34．4m（标高-19．67～-24．27m），层厚大部分钻孔未穿，仅见于场地中部G5、G6至G23、G24钻孔。
（4）基岩～燕山期岩浆岩（层号⑤）
⑤～1强风化岩层：
灰黄色，由闪长岩及辉长岩强烈风化，呈砂土状，其间夹有硬质岩块。
层顶埋深16．6～33．1m，（标高-6．47～-22．97m），层厚大部分钻孔未穿，仅于场地中段G19、G20、G21、G22、G23、G24及东端G36，、G37、G38、G39、G40钻孔钻见；
⑤～2中风化岩层：
灰色、绿灰色，为闪长岩及辉长岩，岩芯基本完整，节理裂隙发育，呈闭合状，具块状结构。
仅于场地东端G36’、G37、G38、G39、G40钻孔钻见，层顶埋深267～30．6m（标高-16．57～19．43m）未穿。
图1
根据G1-G7钻孔资料绘制场地地层剖面图（如图1所示），可以判断③～2为含水层，含水层厚度取最厚段为10m，这样用于计算偏于安全。
三水文地质条件
（一）地下水位
场地地下水位主要受玄武湖水及季节性降水补给，模范马路段尚受地下管道渗漏影响。
勘探期间，模范马路段地下水稳定水位埋深2.2～2.6m（标高8.27～7.70m），梁洲和翠洲地下水稳定水位埋深1.0～1.2m（标高10.27～10.09m），大致与玄武湖水面标高持平。
故基坑含水层厚度大约为10.28m。
（二）地下水类型
根据初勘揭示的岩土层结构组合，场内地下水可分为浅层潜水及深层弱承压水。
浅层潜水由①层填土、②～1层粉土夹粉砂、②～2层淤泥质粉质粘土夹粉土粉砂、②～2a淤泥质粉质粘土、②～3粉细砂等组成含水层组。
具含水层厚度大、水量丰富、透水性好及水源补给充足等特点。
深层弱承压水由③～2层粉细砂、③～2a粉质粘土夹粉砂、④粉质粘土混粗卵砾石及⑤～1层强风化岩等组成含水层组。
其中③～2及⑤～1层含水层丰富、透水性好。
上、下两含水层古河道河床深槽部位相互贯通，河漫滩区段因有厚层不透水的③～1层可硬塑粉质粘土相阻隔，无水力联系。
（三）地下水水质及水化学
根据一件湖水水样和三件钻孔（G6、G16、G31）地下水水样的水质分析成果，本场地水质属HCO3-Ca+、Na+型水。
PH值湖水为7.26，钻孔地下水为7.15～7.76，均属中性水。
根据《岩土工程勘查规范》（GB50021-94），判定场地地下水对钢筋砼不具侵蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。
在部分钻孔和湖水进行了取样分析，结果如下：
成分
水样1（68J6）
水样2（68G16）
水样3（68G31）
水样4（68湖水）
（mg/L）
2000.6.30
2000.6.29
2000.6.29
2000.6.29
K＋
6.25
1
7.84
5
Na＋
104.3
162.6
87.14
20.74
Ca2＋
101.2
96.38
179
36.61
Mg2＋
36.68
29.98
83.54
8.04
总计
248.43
289.96
357.52
70.39
HCO3-
489.3
531.8
1111
127.6
CO32-
小于1.0
小于1.0
小于1.0
Cl-
103
97.11
84.53
26.34
SO42-
98.62
127.5
35.78
43.88
总计
690.92
756.41
1231.31
197.82
TDS（g/L）
0.6947
0.78047
1.03333
0.20441
侵蚀CO2
小于1.0
小于1.0
小于1.0
小于1.0
PH
7.76
7.46
7.15
7.26
单位：
毫克当量/升
总硬度
8.069
7.277
15.808
2.489
暂时硬度
8.021
7.277
15.808
2.092
永久硬度
0.048
0
0
0.397
负硬度
0
1.441
2.405
0
总碱度
8.021
8.718
18.213
2.092
四水文地质参数求取
通过打钻井，进行抽水试验，观测水位求出水文地质参数
（一）抽水试验的目的：
（1）确定含水层的水文地质参数
（2）确定水井的单位涌水量
（3）分析止水帷幕的防水效果
（4）在东侧试验段基坑，分析确定下部②-3层粉细砂含水层的越流补给系数及越流量；
（5）确定单井最大降深时单井的涌水量
（6）单井停止抽水时，各观测井水位－时间曲线的关系
（7）分别确定单井抽水、群井抽水（干扰井）的影响半径，降落漏斗形态及其扩展趋势
（二）抽水试验的要求
a.抽水试验分两阶段，每阶段分三个落程进行抽水试验。
（1）第一阶段：
单井抽水试验
①以C1号井为主抽水井；C2-C13，G1-G10号井为观测井；
②三个落程分别为：
S1=5米，S2=7米，S3=9米。
（2）第二阶段：
群井抽水试验
①以C2、C4、C6、C7、C8、C10、C11、C12号井为主抽水井；以C1、C3、C5、C6、C9、C13号井，G1-G10号井为观测井；
②三个落程分别为：
S1=5米，S2=10米，S3=15米。
b.水位观测与涌水量观测：
（1）动水位与涌水量观测
抽水孔动水位与涌水量的观测与观测孔水位的测量工作需同时进行。
较远的观测孔可在开泵后延迟一段时间观测。
在保证出水量为常数的前提下，按下列时间间隔进行观测，记录观测数据：
1分、3分、5分、10分、20分、30分、1小时、2小时、3小时……
为了分析确定下部②-3层粉细砂含水层的越流补给系数及越流量第一阶段单井抽水试验的第二落程水位相对稳定后保持涌水量不变续抽4个小时。
（2）静止水位观测
要求每小时测定一次，三次所测数据相同或4小时内水位相差不超过2cm，即静止水位。
在达到静止水位后，测量涌水量（m³/h）。
（3）恢复水位观测
抽水试验结束或中途因故停泵，需进行水位恢复观测。
观测时间间隔为：
1分、3分、5分、10分、20分、30分、1小时……，直到完全恢复，观测精度要求同静止水位观测。
c.抽水试验的排水要求：
抽水试验的水要求排入围堰外玄武湖中。
第二落程群井抽水试验水位相对稳定后保持涌水量不变续抽4个小时。
d.抽水试验注意事项：
（1）及时、准确地对抽水试验观测数据和异常现象进行记录；
（2）特别注意记录围堰两侧观测孔水位的变化；
（3）可能出现的异常现象及其原因分析如下：
①水位不变，涌水量渐增或骤增：
抽水出砂量大，部分含水层被“抽空”，增大了过水断面。
②涌水量不变，水位渐增或骤增：
洗孔不符合要求，抽水中途泥浆皮脱落。
③水位不变，涌水量骤减：
“过滤器”被“糊死”。
④涌水量不变，水位骤减：
补给源不足。
⑤水位与涌水量的相应变化无常：
抽水设备不正常。
⑥水位渐降，涌水量也逐渐减小：
地下水源不足，过水断面逐渐减小。
⑦涌水量减小，水位上升：
流量表或泵被泥砂堵塞。
⑧涌水量不变，水位上升：
有地面明水渗入。
在出现上述异常现象后，抽水试验工作人员应做好详细记录，并根据现场具体情况，采取合理的应对措施，保证抽水试验的正常进行。
f.抽水试验现场资料整理
进行抽水试验时，需要在现场整理编制下列曲线图表，及时了解试验进行情况，检查有无异常。
（三）抽水试验求水文地质参数
Jacob直线图解法
（1）单井抽水第一落程Q-t、Q-s曲线
C1为抽水井，选取G5、C4、G3、G4、C2为观测井，数据如下表：
单井抽水：
第一落程（设计流量：
1.5m3/h；单位：
m）
累积时间（分钟）
抽水井号C1
G5
C4
G3
G4
C2
与C1距离
10.12
与C1距离
15.02
与C1距离
5.29
与C1距离
5.36
与C1距离
14.42
井口标高
8.42
井口标高
8.63
井口标高
8.57
井口标高
8.08
井口标高
8.63
涌水量
测量深度
水位
测量深度
水位
测量深度
水位
测量深度
水位
测量深度
水位
总
分
0
0.000
0.851
7.569
1.073
7.557
0.921
7.649
0.505
7.575
0.920
7.710
1
0.851
7.569
1.075
7.555
0.927
7.643
0.505
7.575
0.920
7.710
3
0.113
0.858
7.562
1.075
7.555
0.931
7.639
0.503
7.577
0.921
7.709
5
0.163
0.050
0.864
7.556
1.075
7.555
0.942
7.628
0.510
7.570
0.923
7.707
10
0.303
0.140
0.872
7.548
1.082
7.548
0.963
7.607
0.540
7.540
0.925
7.705
20
0.576
0.273
0.912
7.508
1.093
7.537
1.013
7.557
0.595
7.485
0.940
7.690
30
0.845
0.269
0.963
7.457
1.112
7.518
1.046
7.524
0.635
7.445
0.960
7.670
60
1.660
0.815
0.982
7.438
1.150
7.480
1.098
7.472
0.708
7.372
0.994
7.636
120
3.272
1.612
1.028
7.392
1.190
7.440
1.145
7.425
0.766
7.314
1.040
7.590
180
4.884
1.612
1.064
7.356
1.210
7.420
1.179
7.391
0.795
7.285
1.063
7.567
240
6.560
1.676
1.075
7.345
1.230
7.400
1.198
7.372
0.823
7.257
1.084
7.546
300
8.224
1.664
1.092
7.328
1.245
7.385
1.219
7.351
0.838
7.242
1.096
7.534
360
9.588
1.364
1.079
7.341
1.245
7.385
1.197
7.373
0.813
7.267
1.096
7.534
420
10.661
1.073
1.062
7.358
1.235
7.395
1.171
7.399
0.775
7.305
1.086
7.544
480
11.711
1.050
1.057
7.363
1.232
7.398
1.163
7.407
0.771
7.309
1.080
7.550
540
12.757
1.046
1.055
7.365
1.229
7.401
1.164
7.406
0.770
7.310
1.076
7.554
600
13.798
1.041
1.056
7.364
1.232
7.398
1.165
7.405
0.770
7.310
1.078
7.552
流量较稳定，平均流量Q=1.443m³/h,含水层厚度M=10.23m,导水系数T＝0.183Q/a，渗透系数K=T/M。
G5:
y=0.1345x+0.4105,a=0.1345,T=1.963m²/h,K=0.192m/h；
C4:
y=0.1264x+0.3761,a=0.1264,T=2.089m²/h,K=0.204m/h；
G3:
y=0.1635x+0.4095,a=0.1635,T=1.615m²/h,K=0.159m/h；
G4:
y=0.1768x+0.4542,a=0.1768,T=1.494m²/h,K=0.146m/h；
C2:
y=0.1245x+0.3680,a=0.1245,T=2.121m²/h,K=0.217m/h；
以上各值相差不大，取平均值得T=1.856m²/h,K=0.181m/h。
（2）单井抽水第二落程Q-t、Q-s曲线
C1为抽水井，选取G5、C4、G3、G4、C2为观测井，数据如下表：
单井抽水：
第二落程（设计流量：
3.3m3/h；单位：
m）
累积时间（分钟）
抽水井号C1
G5
C4
G3
G4
C2
与C1距离
10.120
与C1距离
15.020
与C1距离
5.290
与C1距离
5.360
与C1距离
14.42
井口标高
8.420
井口标高
8.630
井口标高
8.570
井口标高
8.480
井口标高
8.63
涌水量
测量深度
水位
测量深度
水位
测量深度
水位
测量深度
水位
测量深度
水位
总
分
0
0.000
0.000
0.849
7.571
1.093
7.537
0.907
7.663
0.500
7.580
0.896
7.734
1
0.060
0.060
0.849
7.571
0.912
7.658
0.501
7.579
0.896
7.734
3
0.209
0.149
0.852
7.568
0.919
7.651
0.506
7.574
0.897
7.733
5
0.329
0.120
0.862
7.558
0.930
7.640
0.520
7.560
0.897
7.733
10
0.629
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