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摘要:基础工程是建筑工程的重要组成部分,其工程费用约占建筑工程费用的三层左右,其工程质量的好坏直接影响整个建筑的安全,而基础工程绝大部分在地下水中,也就是说基坑降水施工质量是非常重要。本文深入探讨了基坑降水技术在建筑施工中的应用。
关键词:降水方法;技术要求;缺陷;防护措施;因素
前言
文章对基坑工程的特点以及基坑降水的目的和主要方法进行了阐述,并对基坑降水的施工技术和相应的控制技术进行了分析和探讨,同时对基坑降水工程中应注意的问题进行了强调。
一、承压水对基坑的危害
承压水问题是地质问题中的老问题,承压水在基坑工程中承压水产生的危害很大且范围非常广泛,随着地质工程开发的数量及规模不断上升,地质工程面临的风险控制和沉降控制等多个方面的威胁,在保证工程安全基础上,还要注意保护周边环境,所以应该对承压水水位进行控制,以满足工程环境安全需要,工程的综合治理思路要以沉降控制为中心。选择一种合理的基坑降排水技术,是保证工程基础质量和工程的成败。所以应该对工程的地址水文条件等因素进行认真分析,不断地探索排水技术方案。大量的实例表明承压水导致了工程周围过量沉降。
牢固树立以沉降控制为中心的工作思路,承压水导致了顶托破坏,破坏的表现形式多样,主要的是坑底突涌,其表现形式有坑底流砂、坑底顶裂、及坑底“沸腾”等,究其原因可归结为地质探孔未完全封闭或抗突涌的安全系数不足等因素。承压水还会导致开挖面突涌,开挖面突涌的其形成原因主要是因为围护结构缺陷导致开挖面以上渗漏。我们知道地下潜水压力的形成主要是由水体自重,这种情况属于无压渗流范畴,但是工程中的承压水属于有压渗流,其水头不会随渗漏速度加快而降低,所以有压水潜水的危害更为严重。
承压水也会导致异常管涌现象,工程中把这种危害称之“开裤衩”,由于坑内外存在压差,开挖面下围护结构渗漏最终导致了开挖坑底涌水现象,主要是因为围护结果施工不当而起不到止水效果;承压水导致工程有效应力丧失。应该明确基坑开挖过程即为总应力降低过程,在这个过程中应该采取降压措施以降低孔隙水压,否则就会最终导致有效应力降低,如果开挖抗突涌安全系数降低就会致使土体有效应力降低,在这样的情况下,土体颗粒处于悬浮状态,而且坑底土体的正常回弹叠加了承压水的顶托作用,所以造成了基坑回弹量异常偏大,明水涌出也就不足为怪。
二、基坑降水的缺陷及防护措施
基坑工程中对场区地下水处理采用降低地下水位法较堵截降水法的最大缺陷是会引起邻近建筑物的不均匀沉降。由于每个井点周围的水位降低是呈漏斗状分布,基坑周围的水位降落必定是近大远小的曲面分布。对于水位降低,一方面使地下水对建筑物的浮托力减小了,使得软弱土层因受压缩而发生沉降;另一方面土中空隙水排出,使得土体固结,这本身就是压缩沉降过程。发生不均匀沉降,且达到一定程度时,建筑物就会出现裂缝、倾斜甚至倒塌。因此必须高度重视降水对建筑物的影响,让不均匀沉降控制在允许的范围内,以确保基坑及邻近建筑物的安全。可从以下几方面减少不均匀沉降的发生:
(1)减缓降水的速度,使建筑物均匀沉降。在邻近建筑物的一侧将井点间距加大和调小抽水设备阀门等,来减小出水量,达到减缓降水速度的目的。
(2)基坑的周围水位降落曲线随具体方案、降水方法和降水要求的不同而差别较大,为此不要提出过高的降水深度要求,最好在满足了基本降水要求的前提下,针对各种降水方法应比较和分析,从中筛选出最佳的降水方案。
(3)增强降水工程施工质量,对出水要严格控制其含砂土量,防止地下砂土流失过多,导致地面建筑物开裂。
(4)设置观测井和倾斜、位移、沉降等观测点,定时进行观察、记录和分析,以便随时掌握水位降低与基坑周围建筑物变化动态,以方便及时作出调整。
(5)在重要建筑物与降水井点之间设置回灌沟和回灌井,在降水的同时使降水回灌其中,使在基坑附近的建筑物地下水位降落大大减小,以控制地面的沉降。
三、工程实例
某工程基础采用桩基础形式,办公楼底板厚度2000mm,裙房及车库750mm,高层住宅楼底板厚度1500mm,底板下垫层厚100mm。本工程总用地约为20003m2,为一栋26层住宅楼,一栋24层办公楼,一栋商业会馆及一栋保留用房,总建筑面积86700m2。
(一)降水施工方案
根据本工程的基坑形式、开挖深度及支撑位置及总体施工流程,本基坑降水拟采用深井降水,以达到深层降水目的,同时可以确保基坑降水效果,达到经济有效的目的。
(二)施工准备
选用GPS-10型鉆机,施工用电以75kW用电量计算,配φ5cm水管保持连续供水。
(三)工艺程序
井位放样→做井口、按护筒→钻机就位、钻孔→回填井底砂垫层→清孔→吊放井管→回填管壁与孔壁间的过滤层→下泵、安装抽水控制电路→试抽水→降水井正常工作。
(四)主要施工工艺
(1)利用测量仪器定位,根据定位控制点,按降水方案设计图定出井位,严格按照设计井位成孔。钻机就位时必须对准所定孔位,机架水平、周正,井位误差不超过10cm。
(2)成孔采用正循环钻井工艺,成孔φ600mm,钻井过程中,根据不同的地层合理选用钻压、转速、泵量等技术参数,根据不同孔段采用自然造浆及人工造浆(砂层段用膨润土造浆)护壁,成孔要垂直,误差小于l%。
(3)清孔、深井井管沉放前应清孔,将吊筒反复上下取出洗孔。
(4)下管、井管安放力求垂直,井管过滤部分应放置在含水层的适当范围内。
(5)填砾(井管与土壁间的砂滤料):降水井孔径600mm,管径273mm,填砾高度至孔口处,填砾时采用管外返水快投法,封闭井口从管内送入清水,当送入的水从孔中返回时,即可快速均匀的沿着井管四周撒入砾料,这样砾料中的杂质和细砾可顺循环槽排走。 (6)洗井、安放水泵前,应按规定先清洗过滤井,冲除沉渣。洗井工作必须在下管填砾后及时进行,拖延的时间越长,泥浆与砂土、砾料一起凝固后,洗井就越困难,洗井时必须用清水冲洗,孔口返浆达到17S。对主楼来说,为保证降水减少对周边围护桩的影响,在主楼挖第层土前,先不用真空抽水,而直接用水泵抽出,在挖除第一层土以后,距孔口lm深度内,用粘土填塞密实,以防止漏气,确保上层土挖完后挖下层土时,降水仍保持良好的势态。
(五)深井技术要求
为了尽量减少抽水对周边围护的影响,考虑挖主楼第一层土时不采用真空抽水,第一层土挖完后再截除高出的井点管,清除井点管周边1m高的砂砾,用粘土封闭,进行真空抽水。以每三口深井联通一台真空泵提高抽水效果,抽水工作要求做到:
(1)每间隔2~3h抽一次,每次抽至干为止。(开始每间隔2h抽次,每次出水时间小于30s时改为4h抽一次,可通过观察井确定)。
(2)上部孔口及时用粘土封閉,确保真空泵工作时达到设计效果。
(3)抽水需要24h派员值班,并作好抽水记录,以掌握抽水动态
(4)观察井安装完毕后,要间隔2h抽一次水,每次至抽干为止,直至抽出清水为止,每日一次(间隔24h)定时对观察井进行水位观察,观察可采用测绳测量,做好书面记录。观察井设置4口,具体在12/G轴、l6爪轴、17/G轴及21轴中的中间设一口井。
(六)安全措施
降水井施工应严守操作规程,在岗人员要戴安全帽,起落钻具下不得站人,下入井管时使用的管钳、扳手不能放在底部,用电应由专人负责安装,自动控制箱应放在距地面1.2m以上处,并接上地线,电缆接头应用防水胶布包扎。
小结
本工程通过科学的布井、严格控制降水井的施工质量,以及降水期间及时的监测。保证了基坑在干槽状态下开挖,保证了基坑的安全,也为今后类似工程积累了宝贵的经验。
参考文献:
[1]杨振斌.试论大型高层建筑工程深基坑降水工程的施工技术[J].建材与装饰:上旬,2009(9).
[2]郑燕青.浅析深基坑降水工程施工技术要点[J].中国科技博览,2011(13).
[3]张文华,廖舒燕.浅谈建筑工程深基坑降水施工[J].大科技,2012(12).
关键词:降水方法;技术要求;缺陷;防护措施;因素
前言
文章对基坑工程的特点以及基坑降水的目的和主要方法进行了阐述,并对基坑降水的施工技术和相应的控制技术进行了分析和探讨,同时对基坑降水工程中应注意的问题进行了强调。
一、承压水对基坑的危害
承压水问题是地质问题中的老问题,承压水在基坑工程中承压水产生的危害很大且范围非常广泛,随着地质工程开发的数量及规模不断上升,地质工程面临的风险控制和沉降控制等多个方面的威胁,在保证工程安全基础上,还要注意保护周边环境,所以应该对承压水水位进行控制,以满足工程环境安全需要,工程的综合治理思路要以沉降控制为中心。选择一种合理的基坑降排水技术,是保证工程基础质量和工程的成败。所以应该对工程的地址水文条件等因素进行认真分析,不断地探索排水技术方案。大量的实例表明承压水导致了工程周围过量沉降。
牢固树立以沉降控制为中心的工作思路,承压水导致了顶托破坏,破坏的表现形式多样,主要的是坑底突涌,其表现形式有坑底流砂、坑底顶裂、及坑底“沸腾”等,究其原因可归结为地质探孔未完全封闭或抗突涌的安全系数不足等因素。承压水还会导致开挖面突涌,开挖面突涌的其形成原因主要是因为围护结构缺陷导致开挖面以上渗漏。我们知道地下潜水压力的形成主要是由水体自重,这种情况属于无压渗流范畴,但是工程中的承压水属于有压渗流,其水头不会随渗漏速度加快而降低,所以有压水潜水的危害更为严重。
承压水也会导致异常管涌现象,工程中把这种危害称之“开裤衩”,由于坑内外存在压差,开挖面下围护结构渗漏最终导致了开挖坑底涌水现象,主要是因为围护结果施工不当而起不到止水效果;承压水导致工程有效应力丧失。应该明确基坑开挖过程即为总应力降低过程,在这个过程中应该采取降压措施以降低孔隙水压,否则就会最终导致有效应力降低,如果开挖抗突涌安全系数降低就会致使土体有效应力降低,在这样的情况下,土体颗粒处于悬浮状态,而且坑底土体的正常回弹叠加了承压水的顶托作用,所以造成了基坑回弹量异常偏大,明水涌出也就不足为怪。
二、基坑降水的缺陷及防护措施
基坑工程中对场区地下水处理采用降低地下水位法较堵截降水法的最大缺陷是会引起邻近建筑物的不均匀沉降。由于每个井点周围的水位降低是呈漏斗状分布,基坑周围的水位降落必定是近大远小的曲面分布。对于水位降低,一方面使地下水对建筑物的浮托力减小了,使得软弱土层因受压缩而发生沉降;另一方面土中空隙水排出,使得土体固结,这本身就是压缩沉降过程。发生不均匀沉降,且达到一定程度时,建筑物就会出现裂缝、倾斜甚至倒塌。因此必须高度重视降水对建筑物的影响,让不均匀沉降控制在允许的范围内,以确保基坑及邻近建筑物的安全。可从以下几方面减少不均匀沉降的发生:
(1)减缓降水的速度,使建筑物均匀沉降。在邻近建筑物的一侧将井点间距加大和调小抽水设备阀门等,来减小出水量,达到减缓降水速度的目的。
(2)基坑的周围水位降落曲线随具体方案、降水方法和降水要求的不同而差别较大,为此不要提出过高的降水深度要求,最好在满足了基本降水要求的前提下,针对各种降水方法应比较和分析,从中筛选出最佳的降水方案。
(3)增强降水工程施工质量,对出水要严格控制其含砂土量,防止地下砂土流失过多,导致地面建筑物开裂。
(4)设置观测井和倾斜、位移、沉降等观测点,定时进行观察、记录和分析,以便随时掌握水位降低与基坑周围建筑物变化动态,以方便及时作出调整。
(5)在重要建筑物与降水井点之间设置回灌沟和回灌井,在降水的同时使降水回灌其中,使在基坑附近的建筑物地下水位降落大大减小,以控制地面的沉降。
三、工程实例
某工程基础采用桩基础形式,办公楼底板厚度2000mm,裙房及车库750mm,高层住宅楼底板厚度1500mm,底板下垫层厚100mm。本工程总用地约为20003m2,为一栋26层住宅楼,一栋24层办公楼,一栋商业会馆及一栋保留用房,总建筑面积86700m2。
(一)降水施工方案
根据本工程的基坑形式、开挖深度及支撑位置及总体施工流程,本基坑降水拟采用深井降水,以达到深层降水目的,同时可以确保基坑降水效果,达到经济有效的目的。
(二)施工准备
选用GPS-10型鉆机,施工用电以75kW用电量计算,配φ5cm水管保持连续供水。
(三)工艺程序
井位放样→做井口、按护筒→钻机就位、钻孔→回填井底砂垫层→清孔→吊放井管→回填管壁与孔壁间的过滤层→下泵、安装抽水控制电路→试抽水→降水井正常工作。
(四)主要施工工艺
(1)利用测量仪器定位,根据定位控制点,按降水方案设计图定出井位,严格按照设计井位成孔。钻机就位时必须对准所定孔位,机架水平、周正,井位误差不超过10cm。
(2)成孔采用正循环钻井工艺,成孔φ600mm,钻井过程中,根据不同的地层合理选用钻压、转速、泵量等技术参数,根据不同孔段采用自然造浆及人工造浆(砂层段用膨润土造浆)护壁,成孔要垂直,误差小于l%。
(3)清孔、深井井管沉放前应清孔,将吊筒反复上下取出洗孔。
(4)下管、井管安放力求垂直,井管过滤部分应放置在含水层的适当范围内。
(5)填砾(井管与土壁间的砂滤料):降水井孔径600mm,管径273mm,填砾高度至孔口处,填砾时采用管外返水快投法,封闭井口从管内送入清水,当送入的水从孔中返回时,即可快速均匀的沿着井管四周撒入砾料,这样砾料中的杂质和细砾可顺循环槽排走。 (6)洗井、安放水泵前,应按规定先清洗过滤井,冲除沉渣。洗井工作必须在下管填砾后及时进行,拖延的时间越长,泥浆与砂土、砾料一起凝固后,洗井就越困难,洗井时必须用清水冲洗,孔口返浆达到17S。对主楼来说,为保证降水减少对周边围护桩的影响,在主楼挖第层土前,先不用真空抽水,而直接用水泵抽出,在挖除第一层土以后,距孔口lm深度内,用粘土填塞密实,以防止漏气,确保上层土挖完后挖下层土时,降水仍保持良好的势态。
(五)深井技术要求
为了尽量减少抽水对周边围护的影响,考虑挖主楼第一层土时不采用真空抽水,第一层土挖完后再截除高出的井点管,清除井点管周边1m高的砂砾,用粘土封闭,进行真空抽水。以每三口深井联通一台真空泵提高抽水效果,抽水工作要求做到:
(1)每间隔2~3h抽一次,每次抽至干为止。(开始每间隔2h抽次,每次出水时间小于30s时改为4h抽一次,可通过观察井确定)。
(2)上部孔口及时用粘土封閉,确保真空泵工作时达到设计效果。
(3)抽水需要24h派员值班,并作好抽水记录,以掌握抽水动态
(4)观察井安装完毕后,要间隔2h抽一次水,每次至抽干为止,直至抽出清水为止,每日一次(间隔24h)定时对观察井进行水位观察,观察可采用测绳测量,做好书面记录。观察井设置4口,具体在12/G轴、l6爪轴、17/G轴及21轴中的中间设一口井。
(六)安全措施
降水井施工应严守操作规程,在岗人员要戴安全帽,起落钻具下不得站人,下入井管时使用的管钳、扳手不能放在底部,用电应由专人负责安装,自动控制箱应放在距地面1.2m以上处,并接上地线,电缆接头应用防水胶布包扎。
小结
本工程通过科学的布井、严格控制降水井的施工质量,以及降水期间及时的监测。保证了基坑在干槽状态下开挖,保证了基坑的安全,也为今后类似工程积累了宝贵的经验。
参考文献:
[1]杨振斌.试论大型高层建筑工程深基坑降水工程的施工技术[J].建材与装饰:上旬,2009(9).
[2]郑燕青.浅析深基坑降水工程施工技术要点[J].中国科技博览,2011(13).
[3]张文华,廖舒燕.浅谈建筑工程深基坑降水施工[J].大科技,2012(12).