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【摘 要】在现代建筑、公路、桥梁等工程项目建设中,深基坑降排水都是较为常见的技术难题之一。在深基坑工程施工中,如果不能采取有效的技术措施进行降排水,将严重影响到深基坑的安全性、牢固性,对于地上建筑的质量也会造成不利的影响。本文在对深基坑承压水进行分析的基础上,探究了深基坑降排水施工技术的控制措施,仅供同行参考和借鉴。
【关键词】深基坑;降排水;施工技术;控制措施
在现代工程项目建设中,根据施工环境、地质条件、工艺要求、技术标准的不同,往往需要进行深基坑工程。在深基坑工程施工中,国内已经积累了较为丰富的技术经验,但是降排水却始终是施工中面临的主要技术难题之一。降排水施工技术措施的选择与应用是否合理,将直接关系到深基坑的开挖、支护、基础处理等施工环节能否有序进行。因此,在深基坑工程中,必须加强对降排水施工技术方案可行性、经济性的研究,而且要加强施工中的技术监督和管理,进而才能有效提升深基坑工程的整体质量。
1 深基坑的承压水分析
在国内传统的深基坑工程施工中,对于降排水的重视程度不足,部分工程技术人员片面的认为通过在坑内设井即可实现降排水的要求,并且对于地下水的沉降范围也可以进行有效的控制。但是国内外大量深基坑工程实践表明,单纯采取坑内设井的降排水措施,有可能破坏承压水的实际形态,对周边的建筑物和给排水管线的正常使用也会带来一定的负面影响。因此,在深基坑的周围,特别是建筑物标准较高的情况下,为了保证建筑的安全性,必须将对水位的控制作为深基坑降排水的前提,并且形成以加强沉降控制为中心的新思路。
在深基坑工程中,上层滞水主要分布于基坑上部的松散地层中,尤其是包气带的滞水现象更为严重,含水层并无统一的水面,而是多集中于微透水层与弱透水层之间。由于受到水位季节变化的影响,不同的施工场地在不同季节,地下水位也会发生明显的变化,而这种变化与区域地下水的压力无关,仅是施工场地附近的地表水体才有可能产生相应的水力联系,但是联通性却相对较差。通常情况下,深基坑上层滞水处于第一含水层,由于其具有水量小、埋藏浅等特点,只要采取合理的降排水措施,即可达到较为理想的治水效果。在深基坑工程施工过程中,如果采取的降排水施工技术措施不合理,有可能导致深基坑顶托的破坏,如:坑底流砂、坑底“沸腾”等。在深基坑开挖过程中,承压水的总应力会随之降低,如果没有采取合理水压的控制措施,必然导致其空隙中水压难以降低,最终导致其整体效应力明显降低,甚至出现明水涌出的现象。
2 深基坑降排水施工技术的控制措施
2.1 施工前的技术准备与控制措施
2.1.1 施工前对地质单位提供的勘察报告进行系统的分析,工程技术人员深入了解挖土深度范围内的地下水位情况,以及不同土质的物理性能,从而选择最为合理的土方开挖、支护结构与降排水方案。对于基坑支护结构的承载能力必须按照极限状态进行计算,而且要对基坑周边的环境、支护结构变形等有可能发生的情况进行验算。
2.1.2 工程技术人员要对深基坑施工现场周围的建筑物进行调查,主要是查看建筑物是否在开挖前已经出现裂缝、倾斜或其他使用不正常的情况,并且通过拍片、绘图等方法进行资料的收集,必要时可以聘请具有相应资质的单位进行分析与鉴定。对于深基坑内现有的电力、给水、排水、通讯、煤气等管线必须进行改迁,将其移至深基坑安全范围以外。
2.1.3 施工方案必须通过专家论证,而且要坚持“方案先行”的基本原则,根据深基坑的实际情况,编制可行、安全、可靠的施工方案,并且按照规范的程序组织专家组进行论证评审。
2.1.4 对于施工所必需的水泥、砂石、砌块,以及其它构件要在场内适量堆放,并且根据实际情况采取边施工、边运输的方式,这样既有效利用施工场地,又减少了材料的堆积。在施工准备阶段,应根据工程的实际进度计划,提早组织各类建筑材料的订购、配方测试、质量检测,从而确保各种材料可以按照施工进度分批进场。
2.1.5 必须严格按照相关部门批准的施工方案组织施工,不得随意变更施工计划。需修改变更施工方案时,应按照规定流程审批后,方可组织施工。在深基坑的坑顶边缘不得随意堆放材料、土方和设备,特别是对于具有振动作用的机械设备,应尽量远离深基坑边缘,以减少坑顶的荷载作用。
2.2 降排水施工技术方案的选用
只有采取合理的降排水施工技术措施,才能保证支护结构的施工要求。在深基坑降排水施工中,工程技术人员应根据项目所在地的地质条件、水文条件,以及地下水位的埋藏深度,确定在深基坑开挖中以透水性能较为良好的粉砂土层为主,降排水采取管井、轻型井点相结合的施工技术方案,并且利用明沟辅助降排水。
2.3 轻型井点降排水的施工工艺与技术要求
2.3.1 施工工艺要求
在深基坑工程中,轻型井点降排水施工的基本工艺流程为:准备工作——钻机进场——定位安装——开孔——下护口管——钻进——终孔后冲孔换浆——下井管——稀释泥浆——填砾——止水封孔——洗井——下泵试抽——合理布置排水管路、电缆、电路——实验——正式抽水——记录。
在井点的安装施工中,国内现阶段主要是采用水冲法。为了提升降排水施工的实际效率和质量,在施工中必须注意以下工艺问题:1)根据工程设计图纸进行定位放线和井点布设;2)沿深基坑的定位放线处进行沟槽的开挖,这样做的目的是保证井点管的顺利布设,而且降低了因扬程过高而造成的高压水冲溢场地的现象;3)使用高压水泵在沟槽内部进行垂直冲孔,深度则要根据土层的具体情况和长度而定;4)将排水管下入孔内以后,使用中、粗砂进行滤管上部的填充,在冲孔的上部使用原有土进行封堵并捣实,以保证其与外界空气之间的隔绝;5)当—套井点管完成冲孔作业后,将井点管、总进水口使用弯连管进行连接,并使用铁丝拧紧,以保证井点系统内的真空度。
2.3.2 施工技术要求
在深基坑降排水施工中,为了保证钻进的质量,必须保证泥浆的比重在1.1-1.2之间,含砂量应尽量控制在12%以下,应以地层自然造浆为主要材料。为保证深基坑孔壁的稳定性,也可部分采用人工造浆的方式。在钻进过程中,如果发现泥浆的实际含砂量超过20%,则要按照相关技术要求进人工泥浆的补充与更换。在深基坑钻进过程中,应保证大钩吊紧,并且徐徐钻进,以避免钻具产生严重的弯曲现象。同时,在钻进施工中,要保证每钻进一根钻杆后,进行一次彻底扫孔处理,并且将孔内的岩粉清理干净,终孔后应立即进行清孔处理,以保证返回泥浆中不含有较大的泥块。
在深基坑降排水施工中,为了保证施工的效率和质量,必须保证各级井点管的井点机、总管放置于同一标高的位置上,使用水泵将井点水抽至坑外的排水沟,或者将水统—排入附近的深井内,再使用大功率的水泵将深井内的水排入到附近的河道或城市排水系统。当深基坑内的水位完全降至作业面的标高以下后,即可按照要求进行土方开挖。
2.4 应急救援预案的建立
在深基坑工程施工中,受外部环境、内部水文地质、气候条件的影响较大,从而导致施工中存在较为突出的危险性与不可预见性。因此,在深基坑施工过程中,必须对于各类危险源进行科学的评估与分析,施工单位还要结合实际情况,建立相应的应急救援预案。在深基坑工程施工中,应急救援预案中要涉及到项目管理部即相关作业班组,而且要在人、材、机等方面全面落实,从而做到工作责任的层层落实与到位,防止各类突发事故的发生,并且对紧急情况作出快速的反应。
3 结束语
在深基坑降排水施工中,必须注重施工技术方案的合理选用,并且根据工程项目的实际需要,对施工技术进行行之有效的控制,从而才能保证深基坑工程的顺利开展和按时完成。同时,还应加强施工技术方案的总结与积累,并且积极借鉴国内外的成功经验,进而才能形成适用于中国深基坑工程的降排水施工技术体系。
参考文献:
[1]陈锡清.浅谈基坑工程降排水方案的优化设计[J].福建建设科技,2007,(03).
[2]郭勇刚,董春灵.南京地铁深基坑降排水施工技术[J].铁道建筑技术,2004,(04).
[3]张嘉强.深基坑开挖降排水设计[J].上海铁道科技,2008,(03).
[4]刘俊岩.深基坑工程[M].北京:中国建筑工业出版社,2001.
[5]刘惠珊,徐攸在.地基基础工程283问[M].北京:中国计划出版社,2002.
[6]姜兆明,陈强,张晓艳.国道105线下穿铁路顶进框架桥基坑管井降水施工工艺[J].山西建筑,2006,(17).
【关键词】深基坑;降排水;施工技术;控制措施
在现代工程项目建设中,根据施工环境、地质条件、工艺要求、技术标准的不同,往往需要进行深基坑工程。在深基坑工程施工中,国内已经积累了较为丰富的技术经验,但是降排水却始终是施工中面临的主要技术难题之一。降排水施工技术措施的选择与应用是否合理,将直接关系到深基坑的开挖、支护、基础处理等施工环节能否有序进行。因此,在深基坑工程中,必须加强对降排水施工技术方案可行性、经济性的研究,而且要加强施工中的技术监督和管理,进而才能有效提升深基坑工程的整体质量。
1 深基坑的承压水分析
在国内传统的深基坑工程施工中,对于降排水的重视程度不足,部分工程技术人员片面的认为通过在坑内设井即可实现降排水的要求,并且对于地下水的沉降范围也可以进行有效的控制。但是国内外大量深基坑工程实践表明,单纯采取坑内设井的降排水措施,有可能破坏承压水的实际形态,对周边的建筑物和给排水管线的正常使用也会带来一定的负面影响。因此,在深基坑的周围,特别是建筑物标准较高的情况下,为了保证建筑的安全性,必须将对水位的控制作为深基坑降排水的前提,并且形成以加强沉降控制为中心的新思路。
在深基坑工程中,上层滞水主要分布于基坑上部的松散地层中,尤其是包气带的滞水现象更为严重,含水层并无统一的水面,而是多集中于微透水层与弱透水层之间。由于受到水位季节变化的影响,不同的施工场地在不同季节,地下水位也会发生明显的变化,而这种变化与区域地下水的压力无关,仅是施工场地附近的地表水体才有可能产生相应的水力联系,但是联通性却相对较差。通常情况下,深基坑上层滞水处于第一含水层,由于其具有水量小、埋藏浅等特点,只要采取合理的降排水措施,即可达到较为理想的治水效果。在深基坑工程施工过程中,如果采取的降排水施工技术措施不合理,有可能导致深基坑顶托的破坏,如:坑底流砂、坑底“沸腾”等。在深基坑开挖过程中,承压水的总应力会随之降低,如果没有采取合理水压的控制措施,必然导致其空隙中水压难以降低,最终导致其整体效应力明显降低,甚至出现明水涌出的现象。
2 深基坑降排水施工技术的控制措施
2.1 施工前的技术准备与控制措施
2.1.1 施工前对地质单位提供的勘察报告进行系统的分析,工程技术人员深入了解挖土深度范围内的地下水位情况,以及不同土质的物理性能,从而选择最为合理的土方开挖、支护结构与降排水方案。对于基坑支护结构的承载能力必须按照极限状态进行计算,而且要对基坑周边的环境、支护结构变形等有可能发生的情况进行验算。
2.1.2 工程技术人员要对深基坑施工现场周围的建筑物进行调查,主要是查看建筑物是否在开挖前已经出现裂缝、倾斜或其他使用不正常的情况,并且通过拍片、绘图等方法进行资料的收集,必要时可以聘请具有相应资质的单位进行分析与鉴定。对于深基坑内现有的电力、给水、排水、通讯、煤气等管线必须进行改迁,将其移至深基坑安全范围以外。
2.1.3 施工方案必须通过专家论证,而且要坚持“方案先行”的基本原则,根据深基坑的实际情况,编制可行、安全、可靠的施工方案,并且按照规范的程序组织专家组进行论证评审。
2.1.4 对于施工所必需的水泥、砂石、砌块,以及其它构件要在场内适量堆放,并且根据实际情况采取边施工、边运输的方式,这样既有效利用施工场地,又减少了材料的堆积。在施工准备阶段,应根据工程的实际进度计划,提早组织各类建筑材料的订购、配方测试、质量检测,从而确保各种材料可以按照施工进度分批进场。
2.1.5 必须严格按照相关部门批准的施工方案组织施工,不得随意变更施工计划。需修改变更施工方案时,应按照规定流程审批后,方可组织施工。在深基坑的坑顶边缘不得随意堆放材料、土方和设备,特别是对于具有振动作用的机械设备,应尽量远离深基坑边缘,以减少坑顶的荷载作用。
2.2 降排水施工技术方案的选用
只有采取合理的降排水施工技术措施,才能保证支护结构的施工要求。在深基坑降排水施工中,工程技术人员应根据项目所在地的地质条件、水文条件,以及地下水位的埋藏深度,确定在深基坑开挖中以透水性能较为良好的粉砂土层为主,降排水采取管井、轻型井点相结合的施工技术方案,并且利用明沟辅助降排水。
2.3 轻型井点降排水的施工工艺与技术要求
2.3.1 施工工艺要求
在深基坑工程中,轻型井点降排水施工的基本工艺流程为:准备工作——钻机进场——定位安装——开孔——下护口管——钻进——终孔后冲孔换浆——下井管——稀释泥浆——填砾——止水封孔——洗井——下泵试抽——合理布置排水管路、电缆、电路——实验——正式抽水——记录。
在井点的安装施工中,国内现阶段主要是采用水冲法。为了提升降排水施工的实际效率和质量,在施工中必须注意以下工艺问题:1)根据工程设计图纸进行定位放线和井点布设;2)沿深基坑的定位放线处进行沟槽的开挖,这样做的目的是保证井点管的顺利布设,而且降低了因扬程过高而造成的高压水冲溢场地的现象;3)使用高压水泵在沟槽内部进行垂直冲孔,深度则要根据土层的具体情况和长度而定;4)将排水管下入孔内以后,使用中、粗砂进行滤管上部的填充,在冲孔的上部使用原有土进行封堵并捣实,以保证其与外界空气之间的隔绝;5)当—套井点管完成冲孔作业后,将井点管、总进水口使用弯连管进行连接,并使用铁丝拧紧,以保证井点系统内的真空度。
2.3.2 施工技术要求
在深基坑降排水施工中,为了保证钻进的质量,必须保证泥浆的比重在1.1-1.2之间,含砂量应尽量控制在12%以下,应以地层自然造浆为主要材料。为保证深基坑孔壁的稳定性,也可部分采用人工造浆的方式。在钻进过程中,如果发现泥浆的实际含砂量超过20%,则要按照相关技术要求进人工泥浆的补充与更换。在深基坑钻进过程中,应保证大钩吊紧,并且徐徐钻进,以避免钻具产生严重的弯曲现象。同时,在钻进施工中,要保证每钻进一根钻杆后,进行一次彻底扫孔处理,并且将孔内的岩粉清理干净,终孔后应立即进行清孔处理,以保证返回泥浆中不含有较大的泥块。
在深基坑降排水施工中,为了保证施工的效率和质量,必须保证各级井点管的井点机、总管放置于同一标高的位置上,使用水泵将井点水抽至坑外的排水沟,或者将水统—排入附近的深井内,再使用大功率的水泵将深井内的水排入到附近的河道或城市排水系统。当深基坑内的水位完全降至作业面的标高以下后,即可按照要求进行土方开挖。
2.4 应急救援预案的建立
在深基坑工程施工中,受外部环境、内部水文地质、气候条件的影响较大,从而导致施工中存在较为突出的危险性与不可预见性。因此,在深基坑施工过程中,必须对于各类危险源进行科学的评估与分析,施工单位还要结合实际情况,建立相应的应急救援预案。在深基坑工程施工中,应急救援预案中要涉及到项目管理部即相关作业班组,而且要在人、材、机等方面全面落实,从而做到工作责任的层层落实与到位,防止各类突发事故的发生,并且对紧急情况作出快速的反应。
3 结束语
在深基坑降排水施工中,必须注重施工技术方案的合理选用,并且根据工程项目的实际需要,对施工技术进行行之有效的控制,从而才能保证深基坑工程的顺利开展和按时完成。同时,还应加强施工技术方案的总结与积累,并且积极借鉴国内外的成功经验,进而才能形成适用于中国深基坑工程的降排水施工技术体系。
参考文献:
[1]陈锡清.浅谈基坑工程降排水方案的优化设计[J].福建建设科技,2007,(03).
[2]郭勇刚,董春灵.南京地铁深基坑降排水施工技术[J].铁道建筑技术,2004,(04).
[3]张嘉强.深基坑开挖降排水设计[J].上海铁道科技,2008,(03).
[4]刘俊岩.深基坑工程[M].北京:中国建筑工业出版社,2001.
[5]刘惠珊,徐攸在.地基基础工程283问[M].北京:中国计划出版社,2002.
[6]姜兆明,陈强,张晓艳.国道105线下穿铁路顶进框架桥基坑管井降水施工工艺[J].山西建筑,2006,(17).