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【摘 要】承压水对深基坑的危害不仅直接而且严重,在地下工程数量和规模均日益增多和增大的今天,通过合理有效的措施来解决深基坑的承压水问题是目前许多施工单位重点研究和创新的课题之一。承压水的处理结果如何非常重要和关键,因为它不仅直接影响深基坑工程本身,还会对该工程周边其他建筑的环境产生不利影响。因此,选择合理的深基坑降排水施工技术,并对施工过程中进行科学合理的控制,有利于保证水位控制的合理性与有效性。在本文中,笔者针对深基坑降排水施工技术控制的若干问题进行了分析和探讨。
【关键词】深基坑;降排水施工技术;控制措施;分析探讨
1 承压水对深基坑开挖的不利影响概述
1.1 过量沉降的不利影响
在以往的施工实践当中存在着认识偏差,即采取了明降措施(例如坑内设井)来进行排水施工,尽管出现了沉降现象,也是允许的;但是经过大量的工程实践显示,即便是采取了坑内设井等明降措施措施,周围底层的过量沉降现象几乎没有办法避免,并且也影响了周围各种建筑物的正常使用。所以,如果深基坑的周围存在着高层建筑或者较多的其他建筑,必须要严控制水位和沉降来保证这些建筑的安全。
1.2 对项托产生破坏性影响
坑底突涌是承压水对项托产生破坏性影响的典型表现,通常会呈现出“沸腾”、深基坑坑底流砂以及坑底顶裂等表现形式。出现坑底突涌的主要原因是没有完全封闭地质探孔以及抵御坑底突涌的安全措施不到位。
1.3 异常管涌的不利影响
异常管涌的主要表现形式基坑的开挖面的下围护结构出现渗漏问题而发生的坑底涌水问题。导致异常管涌的主要原因就是基坑的内外存在压力差值,如果维护结构的施工工艺存在问题,导致止水作用失效,最终出现了异常管涌问题。
1.4 开挖面突涌的不利影响
导致开挖面突涌的主要是存在的缺陷的围护结构出现了开挖面以上的渗漏情况,该现象在深基坑开挖工程当中广泛存在。
1.5 失去有效应力导致的不利影响
从本质上来看,基坑开挖的过程便是降低总应力的过程,假如在该过程中没有采用必要的降压措施,孔隙水压依然会保持在较高水平,进而导致出现有效应力降低的情况。此时,如果基坑的抵御突涌措施的安全系统小于1.0,便会让土体的有效应力接近数值零,此时的土体颗粒处在悬浮状态之下,无法提供必要的侧向抵抗力,另外,承压水的顶托作用力会在土体回弹作用下增强,导致出现大量的明水涌出问题。
2 深基坑降排水施工技术控制
2.1 合理确定深基坑降排水施工技术方案
第一,确定降水措施。在充分研究地质资料、认真分析工程降水试验失败原因的基础上,结合现场施工条件,并将电渗、喷射、轻型和管井等几种降水方式的效益合理性进行对比,同时考虑到降水方式对基坑开挖和后续工程的影响程度,采用管井点法进行降水[1]。基本思路是:将承压水降至开挖面以下,同时疏干潜水含水层。降水需达到的目的与要求:疏干基坑开挖范围内土层中的地下水及确保在基坑开挖时地下水位控制在开挖面以下二至三米,满足基坑无水开挖施工的要求;提高土体的水平抗力,减少基坑位移和周围地基沉降,便于机械施工;降低承压水头高度,确保基坑稳定开挖和结构制作[2]。
第二,明确井点的布置形式。此工程基坑平面近似正方形,管井布置宜采用环行封闭式;根据降水层主要为基坑底部的承压含水层且降水深度较大的特点,宜采用坑外降水[3]。其优点是对以后各工序的施工影响小,结构完成后不用考虑封井问题。实际管井布置时,为了江东南路的正常通车和施工工期不受影响,同时尽可能为后续施工创造便利条件,采用基坑内、外相结合的布井方式[4]。
2.2 积极采用综合降排水施工技术
第一,积极构建防渗垂直帷幕。第一步,科学配置施工浆液。施工浆液通常需要用砂浆在搅拌机的搅拌之下进行。严格控制搅拌时间,保证每次的搅拌时间应该在三分钟以上。施工浆液在搅拌完成之后的留置时间不能够超过两个小时,否则就必须要降级使用。一直到输送浆液完成之前,浆液均需要在搅拌设备中处于搅拌状态中。第二步,将深层搅拌机安置在制定位置。在安置的过程中需要使用重型的起重机,并利用定位卡来保证桩位的位置准确,允许误差不能够超过五厘米。就位完成之后,搅拌轴、导向架均需要和地面垂直,允许的偏差必须要控制在百分之一的范围之内。第三步,喷浆成桩。启动灰浆泵待浆液从喷嘴喷出后则可启动桩机向下旋输占进以喷桨成桩,期间要求连续啧入水泥浆,并应控制钻机钻进速度以及喷桨压力和喷桨量等,待桩长达到设计长度或到达设计层位后应在原地喷浆半分钟之后才能够进行反转匀速提升,使搅拌头自桩底反转匀速搅拌提升直至地面,过程中若搅拌头被粘土包裹则应及时清除[5]。第四步,重复钻进及提升。若喷桨量未达到设计量则应重复钻进搅拌及提升,若达到设计量则只需复搅而不用送浆,待该桩喷浆量达到设计要求则可开动灰桨泵将管路内残留水泥浆清洗,之后进行下一桩施工[6]。
第二,采用明沟排水措施。如果因为在雨季施工,或者是施工进程当中止水帷幕出现渗漏的问题,进而出现地表水流入到深基坑当中的 情形,则可以采取明沟排水措,即将明沟布置在护壁桩的围檀之上,然后利用抽水泵将深基坑内部的积水直接抽取到围檀上部的集水池当中,而后依照相关规定对积水进行排放。
第三,采用深井井点降水施工技术。第一步,进行钻井施工,保证在钻进的过程中泥浆比重维持在1.1至1.2之间,含沙量应该严格控制在百分之十二的范围之内,如果条件允许的话,则最好利用底层的自然造浆,如果自然造浆不稳定,也可以通过人工造浆的方式来弥补。如果发现钻进过程中的泥浆含量大于五分之一,此时需要利用人工泥浆来进行代替。为了防止出现钻具弯曲必要要保证钻进过程要缓慢而且有序。每钻完一根钻杆之后,均要求进行必要的重复扫孔作业,以清理钻孔内部的岩粉;直到清理干净之后,才能够进行新钻杆的连接,终孔完毕之后,应该进行马上清孔,一直到泥浆当中不含泥块时停止。第二步,下井管。依照预先设定的要求将井管进行排列与组合,尤其需要注意的是,在下井管的过程中,必须要对全部井底进行严格控制,确保进口具有相同的标高。安置井管的过程中必须要保证入孔的过程平稳而且顺滑,井管之间的连接应该没有空隙。利用过滤器对缝隙进行彻底的刷洗,保持缝隙的干净。下管的过程中应该保持井管的自然下落,如果下管过程中遇到阻碍,则应该对井管进行调整,禁止向下使用蛮力,以免出现损坏的情况。井管到底之后可以逐渐的稀释泥浆,并进行填砾施工。
总之,承压水的处理结果不仅直接影响深基坑工程本身,还会对该工程周边其他建筑的环境产生不利影响,因此非常重要和关键。所以,在施工过程中必须要选择合理的深基坑降排水施工技术,并对施工过程中进行科学合理的控制。
参考文献:
[1]潘海防. 深基坑深井降水的施工实践[J]. 科技创新导报,2011,(23):158-159.
[2]姜伟,胡长明,梅源. 某地铁车站深基坑工程管线悬吊施工技术[J]. 建筑技术,2011,(06):208-209.
[3]韩明华,杨忠亮. 天津西站一标段深基坑监控要点综述[J]. 天津建设科技,2011,(03):122-123.
[4]袁飞,李岩,施立鑫. 某临海工程深基坑支护结构设计[J]. 西北水电,2011,(04):226-227.
[5]许满吉. 吊脚连续墙在深圳地铁5号线深基坑施工中的应用[J]. 铁道标准设计,2011,(08):258-259.
[6]徐唐锦,马永锋,詹金环. 武汉黄埔路污水处理厂二期改建工程深基坑设计[J]. 人民长江,2011,(16):352-353.
【关键词】深基坑;降排水施工技术;控制措施;分析探讨
1 承压水对深基坑开挖的不利影响概述
1.1 过量沉降的不利影响
在以往的施工实践当中存在着认识偏差,即采取了明降措施(例如坑内设井)来进行排水施工,尽管出现了沉降现象,也是允许的;但是经过大量的工程实践显示,即便是采取了坑内设井等明降措施措施,周围底层的过量沉降现象几乎没有办法避免,并且也影响了周围各种建筑物的正常使用。所以,如果深基坑的周围存在着高层建筑或者较多的其他建筑,必须要严控制水位和沉降来保证这些建筑的安全。
1.2 对项托产生破坏性影响
坑底突涌是承压水对项托产生破坏性影响的典型表现,通常会呈现出“沸腾”、深基坑坑底流砂以及坑底顶裂等表现形式。出现坑底突涌的主要原因是没有完全封闭地质探孔以及抵御坑底突涌的安全措施不到位。
1.3 异常管涌的不利影响
异常管涌的主要表现形式基坑的开挖面的下围护结构出现渗漏问题而发生的坑底涌水问题。导致异常管涌的主要原因就是基坑的内外存在压力差值,如果维护结构的施工工艺存在问题,导致止水作用失效,最终出现了异常管涌问题。
1.4 开挖面突涌的不利影响
导致开挖面突涌的主要是存在的缺陷的围护结构出现了开挖面以上的渗漏情况,该现象在深基坑开挖工程当中广泛存在。
1.5 失去有效应力导致的不利影响
从本质上来看,基坑开挖的过程便是降低总应力的过程,假如在该过程中没有采用必要的降压措施,孔隙水压依然会保持在较高水平,进而导致出现有效应力降低的情况。此时,如果基坑的抵御突涌措施的安全系统小于1.0,便会让土体的有效应力接近数值零,此时的土体颗粒处在悬浮状态之下,无法提供必要的侧向抵抗力,另外,承压水的顶托作用力会在土体回弹作用下增强,导致出现大量的明水涌出问题。
2 深基坑降排水施工技术控制
2.1 合理确定深基坑降排水施工技术方案
第一,确定降水措施。在充分研究地质资料、认真分析工程降水试验失败原因的基础上,结合现场施工条件,并将电渗、喷射、轻型和管井等几种降水方式的效益合理性进行对比,同时考虑到降水方式对基坑开挖和后续工程的影响程度,采用管井点法进行降水[1]。基本思路是:将承压水降至开挖面以下,同时疏干潜水含水层。降水需达到的目的与要求:疏干基坑开挖范围内土层中的地下水及确保在基坑开挖时地下水位控制在开挖面以下二至三米,满足基坑无水开挖施工的要求;提高土体的水平抗力,减少基坑位移和周围地基沉降,便于机械施工;降低承压水头高度,确保基坑稳定开挖和结构制作[2]。
第二,明确井点的布置形式。此工程基坑平面近似正方形,管井布置宜采用环行封闭式;根据降水层主要为基坑底部的承压含水层且降水深度较大的特点,宜采用坑外降水[3]。其优点是对以后各工序的施工影响小,结构完成后不用考虑封井问题。实际管井布置时,为了江东南路的正常通车和施工工期不受影响,同时尽可能为后续施工创造便利条件,采用基坑内、外相结合的布井方式[4]。
2.2 积极采用综合降排水施工技术
第一,积极构建防渗垂直帷幕。第一步,科学配置施工浆液。施工浆液通常需要用砂浆在搅拌机的搅拌之下进行。严格控制搅拌时间,保证每次的搅拌时间应该在三分钟以上。施工浆液在搅拌完成之后的留置时间不能够超过两个小时,否则就必须要降级使用。一直到输送浆液完成之前,浆液均需要在搅拌设备中处于搅拌状态中。第二步,将深层搅拌机安置在制定位置。在安置的过程中需要使用重型的起重机,并利用定位卡来保证桩位的位置准确,允许误差不能够超过五厘米。就位完成之后,搅拌轴、导向架均需要和地面垂直,允许的偏差必须要控制在百分之一的范围之内。第三步,喷浆成桩。启动灰浆泵待浆液从喷嘴喷出后则可启动桩机向下旋输占进以喷桨成桩,期间要求连续啧入水泥浆,并应控制钻机钻进速度以及喷桨压力和喷桨量等,待桩长达到设计长度或到达设计层位后应在原地喷浆半分钟之后才能够进行反转匀速提升,使搅拌头自桩底反转匀速搅拌提升直至地面,过程中若搅拌头被粘土包裹则应及时清除[5]。第四步,重复钻进及提升。若喷桨量未达到设计量则应重复钻进搅拌及提升,若达到设计量则只需复搅而不用送浆,待该桩喷浆量达到设计要求则可开动灰桨泵将管路内残留水泥浆清洗,之后进行下一桩施工[6]。
第二,采用明沟排水措施。如果因为在雨季施工,或者是施工进程当中止水帷幕出现渗漏的问题,进而出现地表水流入到深基坑当中的 情形,则可以采取明沟排水措,即将明沟布置在护壁桩的围檀之上,然后利用抽水泵将深基坑内部的积水直接抽取到围檀上部的集水池当中,而后依照相关规定对积水进行排放。
第三,采用深井井点降水施工技术。第一步,进行钻井施工,保证在钻进的过程中泥浆比重维持在1.1至1.2之间,含沙量应该严格控制在百分之十二的范围之内,如果条件允许的话,则最好利用底层的自然造浆,如果自然造浆不稳定,也可以通过人工造浆的方式来弥补。如果发现钻进过程中的泥浆含量大于五分之一,此时需要利用人工泥浆来进行代替。为了防止出现钻具弯曲必要要保证钻进过程要缓慢而且有序。每钻完一根钻杆之后,均要求进行必要的重复扫孔作业,以清理钻孔内部的岩粉;直到清理干净之后,才能够进行新钻杆的连接,终孔完毕之后,应该进行马上清孔,一直到泥浆当中不含泥块时停止。第二步,下井管。依照预先设定的要求将井管进行排列与组合,尤其需要注意的是,在下井管的过程中,必须要对全部井底进行严格控制,确保进口具有相同的标高。安置井管的过程中必须要保证入孔的过程平稳而且顺滑,井管之间的连接应该没有空隙。利用过滤器对缝隙进行彻底的刷洗,保持缝隙的干净。下管的过程中应该保持井管的自然下落,如果下管过程中遇到阻碍,则应该对井管进行调整,禁止向下使用蛮力,以免出现损坏的情况。井管到底之后可以逐渐的稀释泥浆,并进行填砾施工。
总之,承压水的处理结果不仅直接影响深基坑工程本身,还会对该工程周边其他建筑的环境产生不利影响,因此非常重要和关键。所以,在施工过程中必须要选择合理的深基坑降排水施工技术,并对施工过程中进行科学合理的控制。
参考文献:
[1]潘海防. 深基坑深井降水的施工实践[J]. 科技创新导报,2011,(23):158-159.
[2]姜伟,胡长明,梅源. 某地铁车站深基坑工程管线悬吊施工技术[J]. 建筑技术,2011,(06):208-209.
[3]韩明华,杨忠亮. 天津西站一标段深基坑监控要点综述[J]. 天津建设科技,2011,(03):122-123.
[4]袁飞,李岩,施立鑫. 某临海工程深基坑支护结构设计[J]. 西北水电,2011,(04):226-227.
[5]许满吉. 吊脚连续墙在深圳地铁5号线深基坑施工中的应用[J]. 铁道标准设计,2011,(08):258-259.
[6]徐唐锦,马永锋,詹金环. 武汉黄埔路污水处理厂二期改建工程深基坑设计[J]. 人民长江,2011,(16):352-353.