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1、上 海 中 心 大 厦基坑降水设计方案上海现代建筑设计集团申元岩土工程有限公司2009年8月22日目 录第一章 工程概况1一、工程简介1二、地下地质条件1三、水文地质条件3第二章 降水设计要点5一、目的5二、设计依据5三、降水施工难点分析5四、降水施工对策6第三章 降水井设计7一、真空深井分析计算7二、减压管井分析计算8三、井点布置12四、降水井构造与设计要求12五、降水井工作量12第四章 地下水渗流数值模拟及地面沉降预测13一、承压水位降深分析13二、降压水位降深计算14三、由降水引起的地面沉降与控制18第五章 基坑降水重大风险应急预案20一、目的20二、组织机构21三、声光报警器的设置21
2、四、远程监控措施21五、电源保证措施22六、井管保护措施22七、排水保证措施22八、降水过程中遇到异常现象的处理23九、监测措施23十、回灌措施23附图：247第一章 工程概况一、工程简介“上海中心大厦”工程位于上海浦东新区陆家嘴中心区Z3-1地块，东至东泰路，南依银城南路，北靠花园石桥路，西临银城中路（地理位置参见图1），即原 “陆家嘴高尔夫球场”，整个基地面积约30368m2，地上建筑面积380000m2，总建筑面积约为520000m2。图1-1 地理位置本工程由22层塔楼（结构高度565.6m、建筑顶高度632.0m）和1幢5层商业裙房（高度35m）组成，整个基坑由1幢1场地下设5层地下
3、室，基础埋深约为2530m 。本场地位于上海浦东陆家嘴金融贸易区核心地段，为陆家嘴金融区最重要的标志性功能性建筑区，与金茂大厦、环球金融中心成“品”字型分布。“上海中心大厦”是目前国内最高的建筑。二、地下地质条件2.1 地形地貌该工程位于长江三角洲东南前缘，成陆较晚，属上海地区四大地貌单元中的滨海平原类型。2.2 工程地质条件在目前所揭露深度185.0m范围内的属第四纪中更新世Q2至全新世Q4沉积物，主要由粘性土、粉性土、砂土组成，一般具有成层分布特点。根据土的成因、结构及物理力学性质差异可划分为12个主要层次（上海市统编地层第层粘性土层缺失）。其中第、层根据土的成因、土性特征分为若干亚层和次
4、亚层和透镜体（第1a、1b；第1、2、3层；第1、2-1、2t、2-2、3、3t层）。场地地层分布主要有以下特点：（1）拟建场地第层杂填土，松散，表层约0.51.5m深度范围内夹多量碎砖、碎石等杂物，局部区域为混凝土地坪，下部多以粘性土为主，夹植物根茎、石子等。（2）第层褐黄灰黄色粉质粘土，可塑软塑，层面埋深约2.0m，含氧化铁斑点和铁锰质结核，局部以粘土为主；杂填土较厚区域该层缺失。（3）第层灰色淤泥质粉质粘土，流塑，层面埋深约3.3m， 5.07.0m深度范围夹层状粉性土。（4）第层灰色淤泥质粘土，流塑，层面埋深约8.010.0m，分布较为稳定，属软弱粘性土。（5）第层根据土性不同可分为2
5、个亚层：第1a层灰色粘土，软塑，层面埋深约16.018.0m左右，在拟建场地内分布稳定，层面起伏平缓。第1b层灰色粉质粘土，软塑可塑，层面埋深约20.0m左右，场地东北角钻探9#、10#，静探C12、C13孔区域该层底部夹多量粉性土。（6）第层暗绿色粉质粘土，可塑硬塑，含氧化铁斑点和铁锰质结核，该层在拟建场地大部分区域分布稳定，层面起伏平缓（层面埋深一般在24.0m左右），仅在场地东北侧层面埋深略偏深，厚度较薄。（7）第层据土性不同可分为3个亚层：第1层草黄色砂质粉土夹粉砂，中密密实，层面埋深约为28.030.0m，在拟建场地分布稳定，层面起伏平缓。第2层草黄灰黄色粉砂，密实，层面埋深约35.
6、038.0m，在拟建场地内分布稳定、层面起伏平缓。第3层灰色粉砂，中密密实，层面埋深约64.0m，在拟建场地内分布稳定、层面起伏平缓。（8）第层根据土性不同可分为1、2、3层3个亚层，其中第2、3层中局部分布有透镜体：第1层灰色砂质粉土，中密密实，层面埋深约为68.070.0m左右，在拟建场地内分布稳定、层面起伏平缓。该层土性不均，粘性土夹层频率及厚度在纵横向变化较大，局部粘性土夹层厚度为12cm，甚至达35cm。第2-1层灰色粉砂，密实，层面埋深约为76.080.0m，该层中上部夹多量中粗砂及砾砂，砾石粒径0.51.5cm，下部84.0-89.0米深度段局部夹粘性土较多，一般夹粘层厚度约2-
7、5cm，局部粘性土夹层厚度达20-30cm，土质不甚均匀。第2t层灰色粉质粘土夹粘质粉土，可塑，夹层状粉砂，土质不均。该层仅在钻探8#、24#、初勘B3#孔及静探C29、C33孔位置呈透镜体分布，深度范围87.094.6m（初勘B3#孔该层深度范围97.9100.8m），层厚及层面埋深变化较大。第2-2层灰色粉砂，密实，层面埋深约为8890.0m（受第2t层透镜体切割影响，塔楼底板扩展区局部层面埋深达94.0m左右），夹细砂、砂质粉土及薄层粘性土，土性较佳、土质相对较均匀。第3层灰色细砂，密实，土质均匀，层面埋深约为100.0m左右，在拟建场地内分布较为稳定、土性佳。第3t层灰色粉质粘土，可塑
8、，该层仅在钻探17#孔位置呈透镜体分布，深度范围104.8109.4m，夹粉细砂团块，土质不均。（9）第层浅灰灰色粉质粘土，可塑硬塑，层面埋深约126.0m左右，土性有一定变化。（10）第层灰色粉砂，密实，层面埋深约135.0143.0m，夹细砂及层状粘性土，土质不均。（11）第层兰灰灰色粉质粘土，可塑硬塑，层面埋深约143.0148.0m，局部夹多量粉砂。（12）第层灰色细砂，密实，层面埋深约168.0175.0m，至185.0m未穿，局部夹多量粉质粘土，土质不均。三、水文地质条件根据本工程岩土工程勘察报告，拟建场区地下水根据埋藏条件可划分为浅层潜水及承压水。1) 潜水本场地浅部地下水属潜水
9、类型，主要补给来源为大气降水、地表迳流。勘探期间由钻孔中测得的地下水埋深一般为0.75m3.90m，相应标高为3.36m0.40m。上海地区地下水年平均水位埋深为0.50.7m，低水位埋深为1.5m。2) 承压水拟建场地深部第层属上海地区第一承压含水层，其层顶埋深约为2830m,其承压水位埋深一般在311m，承压水位一般呈周期性变化，随季节、气候、潮汐等因素变化。正常情况下承压水水位埋深约为8.5010.20m。本场区由于缺失第层粘性土，第I、第II承压含水层（即第层、第层）相互连通,总厚达97m,含水量极其丰富（地层分布参见图1-3）。图1-3 地层剖面图第二章 降水设计要点一、目的加固基坑
10、坑底的土体，提高坑底土体强度，从而减少坑底隆起和围护结构的变形量，防止坑外地表过量沉降。有利于边坡稳定，防止滑坡。疏干坑内地下水，方便挖掘机和工人在坑内施工作业。及时降低下部承压含水层的承压水水头高度，将其降至安全的水头高度，以防止基坑底部突涌的发生，确保施工时基坑底板的稳定性。二、设计依据1、本工程岩土工程勘察报告；2、本工程抽水试验报告；3、本工程设计施工图纸和设计要求；4、降水设计和施工采用的规范：(1) 上海市标准基坑工程设计规程 DBJ08-61-97(2) 国家标准建筑地基基础设计规范 GB 50007-2002 (3) 国家标准建筑地基基础工程施工质量验收规范 GBJ 50202
11、-2002(4) 国家标准钢筋焊接及验收规程 JGJ 18-2003(5) 上海市标准地基基础设计规范 DGJ08-11-1999(6) 行业标准建筑与市政降水工程技术规范 JGJ/T111-98(7) 国家标准供水管井技术规范 GB5029699三、降水施工难点分析本基坑开挖面积大，深度深，裙楼区域开挖深度25米、局部塔楼区域开挖深度为30米，承压含水层层顶已被挖穿，而本基坑下部第I、第II承压含水层（即第层、第层）相互连通，总厚达97m，含水量极其丰富，地质条件复杂。基坑开挖到一定高度后，如不能很好地控制承压水，基坑将有发生突涌的风险，而基坑周边分布有重要建筑物且距离较近，路边分布有多种市
12、政管道。若不进行及时、有效的处理，可能会导致基坑开挖过程中产生突涌等不良后果，严重的会导致周边路面坍塌、管线断裂，甚至基坑塌方等事故。由于本基坑面积大，且深坑部位采用环形支撑，环形支撑直径达到120米，在降压井的布置时降压井位的选择将决定塔楼基坑降水的成败。在承压水降水期间，若发生停电事故，承压水位将瞬间反弹，影响开挖，如何保证正常供电将是降水工作的关键。浅部第、层灰色淤泥质粘土渗透性差，土质软弱，易发生流变或出现弹簧土现象，第层水位控制不好容易形成流砂，影响开挖。四、降水施工对策针对降水工程难点的施工对策，充分利用我司在地质情况类似工程的施工经验采用以下措施解决降水工程中的难点：1、对于不同
13、的土层降水要求，本工程中采用不同降水方法来解决。根据不同土层的渗透性合理布置降水井滤水管，降低基坑深层土层中的潜水位。对于第、层淤泥质粘土渗透性差，土质软弱，易发生流变或出现弹簧土现象，降水时采取真空预降水。土方开挖时尽量少扰动土、少转土并尽快出土。对于第层土，塔楼区域控制水位在开挖面以下1米，防止流砂的产生。2、对于承压水，我司拟布置降压井和观测备用井进行降低承压水的工作，防止基坑突涌的发生。具体措施如下：对于塔楼环形支撑区域，由于圆环支撑内无法固定井管和搭设降压井操作平台，井位选择时尽量布置在有支撑部位，并加密降压井，减小水力梯度，控制水平方向承压水的补给；垂直方向加深塔楼区域降压井，控制
14、承压水头在开挖面以下12米，保证基坑的安全。为加强水位观测，在塔楼深坑区域布置3口观测井。环境影响方面：利用基坑内未抽水的观测井和基坑外观测井加强水位观测，根据监测结果来指导抽水，必要时采取回灌措施。根据群井试验抽水出水量及观测井水位决定抽水速率，控制承压水头与上覆土压力足以满足开挖基坑稳定性要求，这将使降水对环境的影响进一步降低。电源供应方面：确保承压水井的不间断工作，为确保承压水降压井的供电不间断，施工现场应配置备用双电源。第三章 降水井设计一、真空深井分析计算1、布置原则、布置原则一般根据基坑面积按单井有效抽水面积A（井的经验值为一般为150250）来确定，而经验值是根据场地潜水含水层的特性及基坑的平面形状来确定。根据本公司以往的布井经验，结合基坑的形状，可按200布一口井来计算；采用多级滤水管，加真空的措施，以确保每口井的出水量。、坑内管井数量的估算估算公式: n = A / a井式 中： n 井数(口)； A 基坑降水面积(m2)； a井 单井有效抽水面积 (m2)；、管井的数量布置（计算用的基坑面积从CAD平面图上测量计算所得，与基坑的实际面积有误
