深基坑減壓降水引發(fā)地面沉降防控關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用

地面沉降作為上海地區(qū)最主要的地質(zhì)災(zāi)害，長(zhǎng)期以來嚴(yán)重威脅著城市安全和可持續(xù)發(fā)展。經(jīng)過五十余年的地下水采灌等綜合措施實(shí)施，全市地面沉降總體得到了有效控制，但地下空間開發(fā)中深基坑減壓降水引發(fā)的不均勻地面沉降問題突出，對(duì)建構(gòu)筑物安全及周圍環(huán)境造成了危害。項(xiàng)目在深基坑減壓降水地面沉降防治綜合分區(qū)、機(jī)理、控制指標(biāo)、防控關(guān)鍵技術(shù)等方面取得了多項(xiàng)創(chuàng)新性成果，為特大型城市減災(zāi)防災(zāi)提供了科學(xué)依據(jù)，對(duì)濱海軟土地區(qū)工程性地面沉降防治具有推廣和示范意義。

1、利用由60余萬個(gè)地質(zhì)鉆孔構(gòu)建的三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，將全域地質(zhì)結(jié)構(gòu)組合與深基坑工程降水模式有機(jī)結(jié)合，首次提出了考慮主要減壓降水目的含水層的深基坑減壓降水地面沉降防治綜合分區(qū)方法并編制了分區(qū)圖系。

2、依托發(fā)明的土體降壓滲流分層固結(jié)變形的三軸模型試驗(yàn)儀、研發(fā)的土層間協(xié)調(diào)變形與土層自身釋水變形耦合的物理模擬試驗(yàn)系統(tǒng)、建立的地面沉降防治綜合試驗(yàn)場(chǎng)，基于4700余個(gè)不同降水目的含水層的數(shù)學(xué)模型模擬結(jié)果，掌握了全市域不同防治綜合分區(qū)的深基坑減壓降水地面沉降規(guī)律，揭示了減壓降水和人工回灌過程中土體變形機(jī)理。

3、創(chuàng)新性研究了地面沉降-地下水位雙控模式和深基坑減壓降水地面沉降關(guān)鍵控制點(diǎn)，創(chuàng)立了關(guān)鍵控制點(diǎn)水位降深和地面沉降半經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)公式，結(jié)合上海市地面沉降控制目標(biāo)和基坑周邊環(huán)境保護(hù)要求，提出了深基坑減壓降水地面沉降控制指標(biāo)，為地面沉降精細(xì)化防控管理提供了科學(xué)依據(jù)。

4、研發(fā)了基坑圍護(hù)-工程降水一體化設(shè)計(jì)、深基坑減壓降水地面沉降綜合監(jiān)測(cè)技術(shù)、淺層地下水人工回灌等關(guān)鍵技術(shù)，為工程性地面沉降防控提供了解決方案。

5、研究成果已在地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估、地下空間開發(fā)建設(shè)、軌道交通安全監(jiān)護(hù)等工程實(shí)踐中得到了廣泛應(yīng)用。

本項(xiàng)目已獲得了6項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利，形成了3部技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的主要章節(jié)，為地方法規(guī)《上海市地面沉降防治管理?xiàng)l例》及政府規(guī)范性文件《上海市建設(shè)工程基坑降水管理規(guī)定》等的出臺(tái)和實(shí)施提供了直接技術(shù)依據(jù)，為深基坑工程性地面沉降防治管理提供了決策支撐。2100433B

本項(xiàng)目通過大量資料收集、室內(nèi)試驗(yàn)、工程案例分析、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、數(shù)值模擬和示范應(yīng)用等多種研究手段，系統(tǒng)地開展了深基坑減壓降水地面沉降機(jī)理及防治技術(shù)研究，取得的主要成果如下：①通過自主研發(fā)的土層滲流分層固結(jié)變形三軸模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，模擬了深基坑減壓降水作用下土體變形特征，提出了上海地區(qū)典型土層本構(gòu)模型和模型參數(shù)；②以上海全域?yàn)檠芯砍叨龋到y(tǒng)研究了深基坑減壓降水引發(fā)的地面沉降規(guī)律，基于深基坑減壓降水地面沉降防治綜合分區(qū)研究，提出了深基坑減壓降水地面沉降控制指標(biāo)；③系統(tǒng)地提出了"基坑圍護(hù)與工程降水設(shè)計(jì)一體化"技術(shù)方法及實(shí)施路徑；④從深基坑減壓降水引發(fā)地面沉降理論、控制指標(biāo)、防治技術(shù)、管理措施等方面，系統(tǒng)地總結(jié)了深基坑減壓降水地面沉降防治對(duì)策。項(xiàng)目成果已成功應(yīng)用于地鐵9號(hào)線金海路站等深基坑工程，獲得了很好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，為《建設(shè)項(xiàng)目地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估技術(shù)規(guī)程》（DGJ08-2007-2006）的修編提供了重要技術(shù)依據(jù)，為《上海市地面沉降防治管理?xiàng)l例》的有效實(shí)施提供了有力技術(shù)支撐。 2100433B

本項(xiàng)目立足濱海軟土地區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜性和工程性地面沉降災(zāi)害危害現(xiàn)狀，重點(diǎn)聚焦深基坑減壓降水引發(fā)的地面沉降問題和多源SAR數(shù)據(jù)融合技術(shù)難題，以上海地區(qū)和天津?yàn)I海地區(qū)為典型，從微觀、模型、原型、區(qū)域等不同尺度，深入研究了深基坑降水過程中土層變形特性，進(jìn)一步掌握了深基坑降水地面沉降機(jī)理及變化規(guī)律，提出了上海地區(qū)深基坑減壓降水地面沉降控制指標(biāo)，依托上海地區(qū)典型基坑工程開展了綜合防控措施研究，研發(fā)了基坑圍護(hù)-工程降水一體化設(shè)計(jì)、工程性地面沉降綜合監(jiān)測(cè)、淺層地下水人工回灌等防控關(guān)鍵技術(shù)，集成創(chuàng)新了深基坑減壓降水地面沉降防治對(duì)策，提出了多源異構(gòu)SAR數(shù)據(jù)在地面沉降長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)應(yīng)用中的解決方案，為濱海軟土地區(qū)工程性地面沉降防治工作提供了技術(shù)支撐和典型示范。

研究成果已在上海、天津等地區(qū)基坑降水工程中進(jìn)行了推廣應(yīng)用，為地方法規(guī)《上海市地面沉降防治管理?xiàng)l例》及政府規(guī)范性文件《上海市建設(shè)工程基坑降水管理規(guī)定》等的實(shí)施提供了科學(xué)依據(jù)，為《地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估技術(shù)規(guī)程》、《地面沉降防治工程設(shè)計(jì)技術(shù)要求》等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的修編提供了技術(shù)支撐，有力地推動(dòng)了深基坑降水減壓降水地面沉降防治工作。 2100433B