静安区大中里综合发展项目基坑降水方案
第三节 承压水对基坑的影响
本基坑下部有承压含水层⑦1层及⑦2层，⑦1层最浅层面埋深在32米，约基本在32～36.7米之间，本基坑局部缺失⑦1层，详见下图。基坑开挖深度在10.95至23.5米之间，对于本基坑，止水帷幕不能隔断承压含水层。因此需要考虑在整个基坑内设置降压井进行降低承压水头，从而减小动水压力，防止基坑突涌等事故的发生。对于计算水文参数取值，采用《上海市静安区大中里综合发展项目水文地质抽水试验报告》中的相关参数，部分试验参数如下图所示。
有⑦1层分布区II期I期
图2.3 ⑦1层分布区域示意图
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图2.4 承压含水层剖面结构分布图
第三章 微承压含水层区域深井设计
对于②-a区及地铁基坑，地墙围护将微承压含水层全部隔断，但考虑到本基坑开挖深，微承压水对基坑影响大，因此仅需将坑内现有微承压水疏干，就不存在动水压力对基坑的影响。其疏干原则与疏干井类似，根据本基坑微承压含水层的影响半径及渗透系数，取单井有效面积为200M。具体布井深度及数量如下表所示：
表3.1 联合井设计表
区域 单井有效面积 （m） 200 / 2
井数量（口） 井深度（m） 坑内 3 2 坑外 1 4 ②-a 地铁 31 32 16
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第四章 基坑底板稳定性分析
第一节 承压水对基坑稳定性的影响
本工程基坑开挖深度较大，根据围护结构设计，需考虑下部⑦层承压水的顶托力对基坑底板稳定性的影响，进行稳定性验算，防止高水头承压水从最不利点产生突涌，对基坑造成危害。对于本基坑，部分区域⑦1层土缺失，但本基坑⑦1层与⑦2层相互贯通，存在直接补给的水力联系，因此整个基坑考虑承压水顶板埋深时应该以⑦1层最浅顶板埋深为主。在井点设计深度时分别考虑各含水层位置。本基坑⑦2层区域降压井编号为YA，⑦1层区域降压井编号为YB，为了减小抽取承压水对周边环境的影响，考虑地墙深度以及承压水降深情况，本基坑设计⑦1层区域降压井深度为42米，⑦2层区域降压井设计深度为49米。
开挖过程中，基坑底面的安全稳定性，可按下式进行验算。 hs·γs > F·γw·hw
式中：F—基坑底面突涌安全系数（取1.10）；
hs—基坑底面至承压含水层顶板之间的距离（m），计算时，承压含水层顶板埋深取最小值（m）；
hw—承压含水层顶板以上的承压水头高度（m）；
γs—基坑底面至承压含水层顶板之间的土的层厚加权平均重度，取18.3kN/m3； γw—地下水的重度（取10.0kN/m3）。
第二节 基坑突涌稳定性计算
根据本工程的《岩土工程勘察报告》，选取第⑦层的最浅层顶板埋深为32.0米。承压水头按抽水试验报告提供实测最高水头8.23米进行考虑。当承压含水层顶板处上覆土压力等于承压水的顶托压力时（安全系数为1.1），可计算出临界开挖深度（即需要开始降压的开挖深度），即：
F·γw·hw ＝hs·γs
1.1×10×(32.0-8.23)＝（32.0-h0）×18.3 则 h0＝17.7m
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即当基坑开挖深度大于17.7m时，需降低承压水水位；反之，不需要降低承压水水位。
表4.1各不同开挖深度不同初始水位需降水头表
区域 ②-a 地铁 最大开挖深度（m） 24.25 23.940/24.636（25.136） 临界开挖深度（m） 17.7 17.7 需降水头 （m） 10.4 10.44 安全水头 （m） 18.6 18.67 降压井数量 （口） 16 4 备注：本次计算水头暂按勘察报告提供测量水头计算，由于承压水位随季节性变化，因此实际降压井的数量及深度需待现场水文试验后再做最终调整。若按抽水试验报告报告取值8.23米计算， ②-a区地铁区基坑需要进行承压水的降压设计，当基坑开挖到17.7m时，上覆土的压力为261.5kpa，基坑大底板处于稳定性临界状态，需陆续开启降压井，以保证基坑的安全开挖。
第五章 承压含水层模型及降压井设计
第一节 减压井分析计算
1.渗流计算基本理论
为了有效降低和控制承压含水层水头, 确保基坑开挖施工顺利进行，必须进行专门的水文地质渗流计算与分析，为减压降水设计提供理论依据。
（1）潜水、承压水非稳定渗流的控制方程
多孔介质和流体不可压缩时非恒定达西渗流场求解的微分控制方程为：
??H??H??HE?H(kxx)?(kyy)?(kzz)?W??x?y?y?z?zT?t (1) ?x??S??Sy其中：E= ?承压含水层潜水含水层；
??MT????B
Ss?承压含水层潜水含水层 ；
SM
式中：S——贮水系数；
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Sy——给水度；
M——承压含水层单元体厚度(m)；
B——潜水含水层单元体地下水饱和厚度(m)。
kxx、,kyy、kzz——各向异性主方向渗透系数（m/d）； H——点（x,y,z）在t时刻的水头值（m）； W——源汇项(1/d)。 (2) 定解条件
初始条件：H(x,y,z,t)t?0?H0(x,y,z,t0) (2) 边界条件：
H(x,y,z,t)?1?H1(x,y,z,t) (3)
式中：H0（x,y,z,t）——点（x,y,z）处的初始水位（m）；
?1——一类边界条件；
H1（x,y,z,t）——点（x,y,z）在t时刻的边界已知水位（m）。
对整个渗流区进行离散后，采用向后差分法将上述数学模型进行离散，就可得到数值模型，由此计算、预测降水引起的地下水位的时空分布。
2.渗流数值模型建立
根据研究区的几何形状以及实际地层结构条件，对研究区进行三维剖分。根据研究区水文地质特性、基坑止水帷幕埋藏深度，水平方向将水文地质概念模型剖分为400行、400列，垂向将其剖分为4层，本基坑土体分区开挖，分区建立模型进行模拟。模型分三个大区，七个小区。井点分区模型见图5.1。
图5.1 基坑模型三维图
3. 基坑降水预测
本次减压降水设计计算以初始地下水头埋深8.23m作为前提条件。由于本基坑是分阶段分区进行开挖，②-a区与地铁区域同时进行基坑降水，因此本次模拟对②-a
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