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摘 要:伴随着社会经济的快速发展,地铁行业的发展随之活跃,降水是深基坑施工中的一道重要环节。本文结合南京地铁降水施工的一些经验做出简要探讨。
关键词:地铁;深基坑降水;技术;
中图分类号:U231文献标识码: A
前言
当下,随着我国城市地铁的大量建设,深基坑开挖面积越来越大、深度越来越深,而开挖所遇到的地质环境也越来越复杂,这就给地铁深基坑降水施工提出了新的问题和挑战。同时,地铁基坑施工过程中降水方法较多,实际工作中往往方法应用较单一,既解决不了实际问题,又费时费力费钱。如将多种降水方法有机综合利用,不仅能消除地下水对基坑的威胁,而且还能取得较好的经济效益。
一、降水作用
根据地铁施工特点,一般采用管井降水,主要作用防止坑壁和基底渗水,保证基底干燥,便于施工,同时减少孔隙水压力,提高土体固结强度,增强土体抗剪强度,在有承压水头的基坑,减少承压水头对基坑底板的顶托力,防止基坑突涌"在颗粒级配均匀而细的砂性土等符合流砂和管涌条件的软弱富水地层,选择合适的降低地下水或水头的方法,可以有效的避免流砂、管涌、基底隆起等病害,防止坑壁土体的坍塌。
二、降水方法
常用的基坑降水方法有集水明排、轻型井点及多级轻型井点、电渗井点、真空井点、管井(深井)等方法,采用哪种方法与渗透系数、降水深度及适应地层有关。管井(深井)降水降深一般大于10㎝,渗透系数大于6~10,适合粉质黏土、砂质黏土、各类砂土、砾砂、卵石等地层,在地铁施工中广泛使用。地铁基坑降水一般分坑内降水、坑外降水及坑内外结合。基坑围护不设止水帷幕,群井设在坑内或坑外无明显差别,为施工方便一般采取坑外降水。当带有止水帷幕的围护结构深入降水目的的含水深度小于 3㎝~6㎝,并小于含水層厚度的 20%~30%,一般坑内、外降水差别不大,当群井放在坑外时过滤器顶部应放在围护结构底部以下;当止水帷幕的围护结构深入降水目
的的含水层深度达10 m~15 m或15 m以上,或占含水层厚度的30%~80%时,或当止水帷幕的围护结构深入降水目的的含水层底板以下,一般采用坑内降水。
三、降水方案的设计
降水方案的设计一般分为制定阶段、优化阶段、运行阶段。在降水方案的制定阶段,应搜集已有的地质、水文资料,根据基坑情况(面积、深度、支护形式、施工时间和周期)、周边环境(周边建筑物情况、管线、排水等),并结合临近工区类似降水情况制定降水方案。进入优化和实施方案阶段应通过现场抽水实验取得实测的水文地质参数,一般应通过单孔抽水或布置1个和多个观测孔的非稳定流抽水实验来获取含水层的参数,作为优化的设计依据。根据优化的设计方案,进行部分降水井的群井抽水,将实测资料和设计资料比较,调整参数,并根据群井抽水的环境监测资料,制定运行方案。
四、施工技术要求
4.1管井施工
管井的施工,成井质量是降水设计方案成败的关键。因此,施工前制定统一的成井质量标准,技术人员现场指导把关,特别对下列工序进行严格控制:
成孔:要求井身圆正、垂直、直径不小于设计井经,垂直度误差≤1%,井深满足设计要求。
换浆及下管:成孔后,一定要认真换浆,保护好包网,防止泥砂淤塞井管,保持井管位于井孔中心。
滤料:严格按照含水层颗粒分析资料选择滤料,并满足填砾石数量要求,保证充盈系数≥1.2。
洗井:采用活塞< 水泵结合方法,间隔反复进行,直到满足洗井前后两次涌差值<10%,水中含砂量<1/3万,若出现井内涌沙现象时,立即报废此井。
试抽:坚持单井验收签证,验收按照统一标准进行。没有技术人员签证,机组不得迁移新井位。验收时特别应满足设计单井出水量,含砂量应满足规范要求。
4.2降水作业
正式抽水前进行试运行。试运行之前,检查抽水设备、抽水与排水系统能否满足降水要求。每口井在第一次试抽水时,记录抽水的时间与单井出水量,然后测定动水位的深度,观测停抽后的水位恢复情况,当水位上升幅度相对较快时,断定洗井有明显效果,该井可作为正式降水井使用;否则,重新洗井,直到满足要求为止。
正式降水在基坑开挖前20 d 进行。在整个降水运行过程中根据开挖的进度,保证水位下降的幅度,即始终将地下水位控制在开挖面以下2.00 m左右"降水运行期间(开挖前20 d至回填),实行24 h值班制,值班人员做好各项记录,做到准确齐全;降水运行过程中对降水运行的记录,及时分析整理,绘制各种必要图表,以合理指导降水工作,提高降水运行的效果。对停抽的井应及时测量水位,每天1~2 次。
五、降水对周边环境的影响
降水沉降与土体固结压缩系数、含水层厚度、渗透系数、水位降深等有关,不同的地质条件对降水沉降敏感程度不同,一般根据理论计算,已施工相近工点沉降情况、降水沉降实验来预测沉降量。对敏感地层,周边的建筑物及重要设施需采取措施控制沉降以达到保护目的。一般采取以下保护措施:减缓降水速度,采用控制水位抽水,设计时可考虑在邻近被保护建(构)筑物一侧,将井点管间距加大;采用回灌技术,在降水井和要保护的建筑物之间打设一排井点,在降水井点抽水的同时,通过回灌井点向土层内灌入一定数量的水(可用降水井点抽出的水),形成一道隔水帷幕,从而阻止或减少回灌井点外侧被保护的建(构)筑物地下的地下水流失,使地下水位基本保持不变;在建筑物前施工水泥搅拌桩进行隔离,减少水力梯度。
结语
总而言之,在地铁施工过程中,降水工程是深基坑施工中影响工程进展,确保围护结构安全稳定和基坑无水作业的关键环节,因此制定科学合理的降水方案,施工较高质量降水井,获得良好的降水效果,在地铁建设中非常重要。
关键词:地铁;深基坑降水;技术;
中图分类号:U231文献标识码: A
前言
当下,随着我国城市地铁的大量建设,深基坑开挖面积越来越大、深度越来越深,而开挖所遇到的地质环境也越来越复杂,这就给地铁深基坑降水施工提出了新的问题和挑战。同时,地铁基坑施工过程中降水方法较多,实际工作中往往方法应用较单一,既解决不了实际问题,又费时费力费钱。如将多种降水方法有机综合利用,不仅能消除地下水对基坑的威胁,而且还能取得较好的经济效益。
一、降水作用
根据地铁施工特点,一般采用管井降水,主要作用防止坑壁和基底渗水,保证基底干燥,便于施工,同时减少孔隙水压力,提高土体固结强度,增强土体抗剪强度,在有承压水头的基坑,减少承压水头对基坑底板的顶托力,防止基坑突涌"在颗粒级配均匀而细的砂性土等符合流砂和管涌条件的软弱富水地层,选择合适的降低地下水或水头的方法,可以有效的避免流砂、管涌、基底隆起等病害,防止坑壁土体的坍塌。
二、降水方法
常用的基坑降水方法有集水明排、轻型井点及多级轻型井点、电渗井点、真空井点、管井(深井)等方法,采用哪种方法与渗透系数、降水深度及适应地层有关。管井(深井)降水降深一般大于10㎝,渗透系数大于6~10,适合粉质黏土、砂质黏土、各类砂土、砾砂、卵石等地层,在地铁施工中广泛使用。地铁基坑降水一般分坑内降水、坑外降水及坑内外结合。基坑围护不设止水帷幕,群井设在坑内或坑外无明显差别,为施工方便一般采取坑外降水。当带有止水帷幕的围护结构深入降水目的的含水深度小于 3㎝~6㎝,并小于含水層厚度的 20%~30%,一般坑内、外降水差别不大,当群井放在坑外时过滤器顶部应放在围护结构底部以下;当止水帷幕的围护结构深入降水目
的的含水层深度达10 m~15 m或15 m以上,或占含水层厚度的30%~80%时,或当止水帷幕的围护结构深入降水目的的含水层底板以下,一般采用坑内降水。
三、降水方案的设计
降水方案的设计一般分为制定阶段、优化阶段、运行阶段。在降水方案的制定阶段,应搜集已有的地质、水文资料,根据基坑情况(面积、深度、支护形式、施工时间和周期)、周边环境(周边建筑物情况、管线、排水等),并结合临近工区类似降水情况制定降水方案。进入优化和实施方案阶段应通过现场抽水实验取得实测的水文地质参数,一般应通过单孔抽水或布置1个和多个观测孔的非稳定流抽水实验来获取含水层的参数,作为优化的设计依据。根据优化的设计方案,进行部分降水井的群井抽水,将实测资料和设计资料比较,调整参数,并根据群井抽水的环境监测资料,制定运行方案。
四、施工技术要求
4.1管井施工
管井的施工,成井质量是降水设计方案成败的关键。因此,施工前制定统一的成井质量标准,技术人员现场指导把关,特别对下列工序进行严格控制:
成孔:要求井身圆正、垂直、直径不小于设计井经,垂直度误差≤1%,井深满足设计要求。
换浆及下管:成孔后,一定要认真换浆,保护好包网,防止泥砂淤塞井管,保持井管位于井孔中心。
滤料:严格按照含水层颗粒分析资料选择滤料,并满足填砾石数量要求,保证充盈系数≥1.2。
洗井:采用活塞< 水泵结合方法,间隔反复进行,直到满足洗井前后两次涌差值<10%,水中含砂量<1/3万,若出现井内涌沙现象时,立即报废此井。
试抽:坚持单井验收签证,验收按照统一标准进行。没有技术人员签证,机组不得迁移新井位。验收时特别应满足设计单井出水量,含砂量应满足规范要求。
4.2降水作业
正式抽水前进行试运行。试运行之前,检查抽水设备、抽水与排水系统能否满足降水要求。每口井在第一次试抽水时,记录抽水的时间与单井出水量,然后测定动水位的深度,观测停抽后的水位恢复情况,当水位上升幅度相对较快时,断定洗井有明显效果,该井可作为正式降水井使用;否则,重新洗井,直到满足要求为止。
正式降水在基坑开挖前20 d 进行。在整个降水运行过程中根据开挖的进度,保证水位下降的幅度,即始终将地下水位控制在开挖面以下2.00 m左右"降水运行期间(开挖前20 d至回填),实行24 h值班制,值班人员做好各项记录,做到准确齐全;降水运行过程中对降水运行的记录,及时分析整理,绘制各种必要图表,以合理指导降水工作,提高降水运行的效果。对停抽的井应及时测量水位,每天1~2 次。
五、降水对周边环境的影响
降水沉降与土体固结压缩系数、含水层厚度、渗透系数、水位降深等有关,不同的地质条件对降水沉降敏感程度不同,一般根据理论计算,已施工相近工点沉降情况、降水沉降实验来预测沉降量。对敏感地层,周边的建筑物及重要设施需采取措施控制沉降以达到保护目的。一般采取以下保护措施:减缓降水速度,采用控制水位抽水,设计时可考虑在邻近被保护建(构)筑物一侧,将井点管间距加大;采用回灌技术,在降水井和要保护的建筑物之间打设一排井点,在降水井点抽水的同时,通过回灌井点向土层内灌入一定数量的水(可用降水井点抽出的水),形成一道隔水帷幕,从而阻止或减少回灌井点外侧被保护的建(构)筑物地下的地下水流失,使地下水位基本保持不变;在建筑物前施工水泥搅拌桩进行隔离,减少水力梯度。
结语
总而言之,在地铁施工过程中,降水工程是深基坑施工中影响工程进展,确保围护结构安全稳定和基坑无水作业的关键环节,因此制定科学合理的降水方案,施工较高质量降水井,获得良好的降水效果,在地铁建设中非常重要。