地下施工降水工程对已有建筑物地基沉降的分析与计算

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摘要：随着城市建设的飞速发展，高空和地下空间资源正在越来越多的被利用和开发。而开发地下空间的施工过程中常常需要降低地下水位，这样势必引起已有建筑物地基土体内水位的变化和应力场的改变造成周围建筑物的附加沉降。本文结合某降水工程为例对其周边已有建筑物的基础沉降经行分析与计算。

关键词：地基；施工工程

一、工程概况

某公司在锦州中央大街和平路至南京路段投资建设地下人防工程。基坑开挖深度约10m。由于基坑开挖降水工程将引起地下水水位变化,周边已有建筑物将产生不均匀沉降，对其是否满足建筑物的地基变形允许值需作出分析计算。

二、建设场地临街建筑物概况、地质及水文地质条件

锦州商行凌云支行A坐（高72m）, 基础类型为平板式筏型基础;据该项目岩土工程勘察报告，地层结构从上至下依次为①杂填土层：松散，层厚0.30-2.00m，②1粉土层：松散，层厚0.40-3.40m，埋深1.20-5.00m，②2粉质粘土层：层厚2.00-6.00m，层底埋深4.50-7.00m，③园砾层：层厚9.90-13.60m，一般粒径为2-20mm，层底埋深8.87-12.62m，④砾岩层：层顶埋深8.87-12.62m。地下水类型为第四系松散岩类孔隙水，主要赋存于圆砾层中。通过观测井实际监测水位埋深在4.43-5.94m之间。

三、降水对已有建筑物的影响评价计算

根据该工程项目的水文地质环境，地层结构等具体情况对由此产生的沉降量进行计算分析，以确认地基产生的沉降变形是否超过建筑物允许范围。确保生产安全。

该地段的含水层主要为圆砾层，也是主要建筑物的基础持力层。其地下水水位埋深在4.43-5.94m之间。在计算时采用潜水完整井公式，沉降计算的压缩模量分段取值，即计算点降水曲线上部地层取平均值（ES1），降水曲线下部地层取平均值（ES2）。最终沉降量为降水曲线上部因降水而增加的竖向附加应力所产生的沉降与降水曲线下部因水的渗流而增加的平均竖向附加应力所产生的沉降的总和。其计算过程如下：

（一）、渗透系数及降水影响半径的确定

1、渗透系数经现场抽水试验应用潜水完整井计算水文地质参数：

（二个观测孔）

式中Q―抽水试验单井涌水量；

r1、r2―计算点、观测孔1与2至抽水井中心的距离；

m―含水层厚度；

S1、S2―观测孔1与2内的水位降深值；

2、降水影响半径按成熟的潜水含水层影响半径经验公式计算：

式中：S―基坑水位降深

K―渗透系数

H―含水层厚度

通过抽水试验按上述渗透系数及影响半径计算公式所得参数：抽水井降深

1.87m，1号观测井降深0.29m，2号观测井降深0.05m，经计算涌水量：2409.6m3/d，渗透系数：166.7m/d，影响半径：152.7m。

（二）、降水水位的预测按潜水完整井公式：

Sx¬―计算点处的水位降深（m）

H―降水前初始含水层厚度（m）

R―降水影响半径（m）

X―计算点到井排处的距离（m）

h1―降水井排处的含水层厚度（m）

（三）、计算点处因降水而附加的总沉降量计算模型

天然饱和土体具有固、液两项特征，土粒体本身压缩变形很小，通常忽略不计。由固结机理可知，土体的固结变形主要是孔隙水的渗出，孔隙水压力逐渐消散，有限应力逐渐增加，因而其压缩变形将逐步增加，因此，降水曲线上部因降水而增加的竖向附加应力：

式中γw―水的密度，近似的取γw=10kN/m3

Sx―计算点处的水位下降值（m）

基坑的降水引起土体中水的流动，由渗流理论可知，土中水的流动会给土体施加一个动水压力即渗透力D=γw.i（γw为水的密度，i为水里坡降），使土体应力增加，其压缩变形也随之增加。因此，降水曲线下部因水的渗流而增加的平均竖向附加应力：

式中i―曲线下部的水力坡降，

式中:h―水位降深差（m）

S―计算点到井排距离（m）

计算点处因降水而附加的总沉降量：

式中 S―计算点处的最终沉降值（mm）

ES1―计算点水位下降值范围内土的平均压塑模量(Mpa)

ES2―计算点到含水层底板内土的平均压塑模量(Mpa)

H2―计算点水位下降值Sx处到含水层底板的距离（m）

（四）、计算点的选址

本次评价计算点主要设在建筑物的角点处，建筑物计算点编号见沉降计算点平面位置图（图1-01）。

锦州商行凌云支行A坐（图01）

（五）、计算参数的选用

依据业主提供的降水方案，基坑降水深度为地下10m，基底砾岩作为不可压缩地层及隔水层处理。

依上述计算沉降理论计算各主要构筑物角点因降水引起的附加总沉降量见计算点沉降量：J1=8.90mm、J2=6.23mm、J3=6.19、mm、J4=8.83mm J5=7.37mm。

依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007―2002）建筑物的地基变形允许值倾斜率（60

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