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【摘 要】近些年來,建筑行业发展迅速,许多的建设项目纷纷上马,在建设过程中,需进行基坑的挖掘作业,当地下水位埋深较浅时,将会直接影响到基坑的开挖和后续施工,因此需要采用基坑降水技术来降低水位,为后续的施工创造一个方便的环境,同时通过人工措施,使基坑内或基坑为的水位降低至基坑开挖面以下,以方便放置地下水产生渗透破坏,提高坑壁及围护的稳定性,方便施工,提高施工质量,避免水下作业。本文就建筑工程基坑降水技术的相关问题进行了分析。一、基坑降水概述
基坑工程是一门涉及多学科的新兴学科,相对比较复杂,综合性强,由此产生了不少的问题,成为岩土工程界关注的热点问题之一。基坑降水正确、科学的设计和施工,能带来巨大的经济效益和社会效益,对加快施工进度、保护环境发挥重要的作用。深基坑工程既是土力学基础工程中一个古老的传统课题,同时又是一个综合性的新型岩土工程问题,涵盖学科众多,如土力学、水力学、结构力学、材料力学、地质、施工等,既涉及到土力学中典型的强度、稳定与变形问题,又涉及到水、土与支护结构共同工作问题。目前的深基坑工程仍处于边实践边摸索阶段,尚缺乏成熟技术规范指导,主要是用半理论半经验的方法解决问题,导致基坑工程事故时有发生,造成严重损失,从而制约了深基坑工程的发展。
深基坑工程往往兴建在城市人口密集地区,施工时不仅要保证基坑稳定安全,还要满足变形控制的要求,即控制基坑周围的沉降量,尽量减少对基坑周围原有建筑物、地下构筑物及设施、地下管线、道路等的影响,或者使影响限制在允许范围内。另外,如果基坑工程中地下水处理控制不当不仅会导致坑内大量集水威胁基坑的稳定,还可能会造成坑底冒水、管涌、流砂及潜蚀等,严重时会导致基坑塌方、邻近地层掏空下陷等事故。
二、基坑降水技术概念及分类
基坑降水技术就是通过降水来降低基坑开挖范围内的含水量。目前,根据基坑降水应用的实际情况,可以将常用的基坑降水技术分为采用明沟与集水井结合的基坑降水技术、轻型井点基坑降水技术、喷射井点类基坑降水技术、管井井点类基坑降水技术以及深井井点类基坑降水技术等。
1.明沟与集水井结合类基坑降水技术
是指将明排水沟与集水井结合,且安置在基坑内部,然后再使用抽水机将基坑内部的地下水通过集水井排出基坑外,从而减少基坑内部范围内的含水量,确保建筑工程基坑施工的顺利开展。
2.轻型井点类基坑降水技术
利用真空原理,通过真空吸气的作用使基坑土层内的水分和空气结合而形成一种空气和水分结合的混合液体,然后再通过管路系统从基坑上部将水分与空气结合的混合液体吸入水气分离器中,利用水气分离器上部的真空将基坑土层内的空气排出,这种基坑降水技术具有较好的降水效果,且在应用过程中表现出施工简单、安全可靠等优点。
3.深井井点类基坑降水技术
主要适用于降水深度较大且管井深度较高的基坑降水施工中,这种基坑降水技术采用特制的深井水泵,可以有效降低渗透系数较大、土粒较粗且透水层厚度较厚的基坑周围的含水量,在实际的应用中具有降水深度大、适用范围广且降水效果较好等优点,已经广泛应用到建筑工程基坑降水施工中,极大确保了基坑的稳定性。
三、基坑降水技术的施工工艺
1.定孔位
进行孔位的确定时,要将降水井的井位布置考虑到,采用测放方式,如果出现现场的施工条件和地面障碍物对井点的布设造成影响,可以对其进行调整,然后进行井点的布设。
2.成孔
钻机就位一般在井点的位置确定之后,在孔位的中心进行钻头的对准工作,,然后进行钻井的施工。成孔工作完成后,自然造浆工作要在孔内展开,对泥浆密度要进行控制,这样才能保证造浆的质量。对钻具进行提升,停工现象出现时,泥浆要在孔内压满,这样孔壁坍塌的现象才不会产生。
3.清孔换浆
当钻孔钻至标准标高时,在提升之前,应提升钻杆至与孔底相距0.45m的位置,再实施冲孔,彻底清除孔内存在的污物,调整孔内泥浆密度,使其达到1.09即可,直到返出的泥浆不会有泥块存在。
4.下井
运用φ400mm水泥砾石管使其作为井管,带管子入场,对过滤器是否有缝隙进行严格检查,看其是否与设计标准相符。在下管之前,需要对孔深进行测定,若孔深与设计标准一致时,即可将井管下放。将事先准备好的井底座在管底的槽内进行绑牢。运用钢丝兜住底座,在孔内实施平稳的放入。为了使管身的整体性得到保障,应运用8号铁丝、竹板进行牢固绑扎,在下管的过程中,始终将管身处于垂直居中状态即可。
5.滤料的填筑
在填筑滤料之前,需将钻杆下入井管内,使其与孔底保持在0.35mm~0.45mm范围内,通过钻杆内泵对泥浆进行穿束,边冲孔边调节泥浆,使孔内泥浆由滤水管外的孔壁、井管呈环状间隙进行返浆,对孔内泥浆密度进行调整,使其保持好在1.04即可。随后与井构造设计标准相结合,实施滤料填筑,井滤料均匀地从井口丝状向周围回填,避免造成井管被挤扁的现象发生。
6.洗井
洗井工序是关系到管井出水量的一个关键工艺环节。常用的活塞洗井与空压机洗井(即联合洗井)彻底与否,直接关系到能否实现井点的设计功能和降水目的。活塞洗井辅以空压机排淤的联合洗井,是常用的也是效果明显的管井洗井方法。根据活塞结构和作用机理的差异,又可分为负压活塞洗井和喷水活塞洗井。
1)负压活塞洗井。
活塞总成主要是由底口设置单向阀门的中空活塞杆(活塞管)与橡胶活塞盘构成。橡胶活塞盘位于活塞杆下端附近,常设置上下间距不大的双盘橡胶活塞;橡胶活塞盘上方的活塞管壁均布有若干泄流孔;活塞管顶端设有提引吊环。
2)喷水活塞洗井
喷水活塞的结构与负压活塞大致相同。区别主要在活塞盘的下方设有一个喷水头,喷水头环壁上分布有若干径向清水喷射孔。喷水活塞借助其喷头的径向水力喷射,在活塞上下运移过程中将整个过滤器进行冲洗;活塞在下压、上提运动中对孔壁泥皮产生水力激荡,对土层地下水也具有负压吸入作用,从而实现清除泥皮和畅通人工过滤系统之作用。 3)空氣压缩机洗井
空压机洗井主要是借助送气管内压缩空气上返动力,使井内沉淤和浊水经扬水管返出井口。空压机洗井原理是借助送气管的高压气流动力带动浆液沿扬水管上升,上升过程中的气泡逐渐变大,使管内三相流(液、固、气)的密度随上升流降低,叠加了气流上举动力,迫使扬水管下部管腔产生负压,从而使扬水管底口附近的沉淤被吸入并上行返出井口。
7.下泵试抽
当完成成井之后,将潜水泵及时向降水井内下入,对地面电缆和排水管道进行预设,在对管道系统和电缆进行设置时,避免抽水过程中由于吊车、挖掘机等机械碾压造成破坏的现象发生。因此,现场应对这些设备进行标识,当排水系统和抽水安装完成之后,再进行试抽水处理。
8.降水运行
在开挖基坑之前的15日内进行降水施工,必须将基坑降水位降低,在降水之前,测定各井口、地面的静水位以及地面标高,接着进行试运行操作,对抽水设备的是否完好实施检测,确定排水系统和抽水是否与降水要求相满足。在降水运行过程中,应对各井水位的观测进行加强,将含水层的承压水头变化所掌握,加强地面沉降监测避免由于降水造成周围环境有地面沉降产生。
四、建筑工程基坑降水施工中的注意事项
在建筑工程基坑降水施工中,要注意淤塞现象的发生。为有效防止淤塞质量问题出现,在抽水之前和抽水过程中作业人员可以通过井点管道内的水流声音或者检查井点管道表面是否存在腐蚀现象,来判断井点管道是否存在淤塞现象,从而可以有效预防井点管道出现淤塞质量问题。另外,还要优化基坑降水设计方案,确保基坑降水施工质量,要结合地形地质、水文条件等勘察资料,设计合理的基坑降水深度和范围,在基坑降水施工中还应该设置观测井点,时刻监测和观察基坑地下水位的变化情况,从而利于设计出科学合理、可行性度高的基坑降水施工方案,提高建筑工程基坑降水效果和建筑工程质量。
综上所述,我国目前淡水资源紧缺,地下水过度开采、已造成大范围的降水漏斗、地表沉降,在选用降水措施时需要十分注意,结合实际情况可采用止水帷幕、冰冻法等方法进行施工。这样才能更好的保障建筑质量和安全,更好的进行施工。
参考文献:
[1]张垚.建筑工程施工中的基坑降水技术探讨[J].城市建筑,2013,14:144.
[2]吴军.浅谈基坑降水技术在建筑工程施工中的应用[J].黑龙江科技信息,2013,25:228.
[3]袁琦.浅谈建筑工程基坑降水技术的应用[J].科技资讯,2012,10:46.
【关键词】建筑工程;基坑降水;降水技术
基坑工程是一门涉及多学科的新兴学科,相对比较复杂,综合性强,由此产生了不少的问题,成为岩土工程界关注的热点问题之一。基坑降水正确、科学的设计和施工,能带来巨大的经济效益和社会效益,对加快施工进度、保护环境发挥重要的作用。深基坑工程既是土力学基础工程中一个古老的传统课题,同时又是一个综合性的新型岩土工程问题,涵盖学科众多,如土力学、水力学、结构力学、材料力学、地质、施工等,既涉及到土力学中典型的强度、稳定与变形问题,又涉及到水、土与支护结构共同工作问题。目前的深基坑工程仍处于边实践边摸索阶段,尚缺乏成熟技术规范指导,主要是用半理论半经验的方法解决问题,导致基坑工程事故时有发生,造成严重损失,从而制约了深基坑工程的发展。
深基坑工程往往兴建在城市人口密集地区,施工时不仅要保证基坑稳定安全,还要满足变形控制的要求,即控制基坑周围的沉降量,尽量减少对基坑周围原有建筑物、地下构筑物及设施、地下管线、道路等的影响,或者使影响限制在允许范围内。另外,如果基坑工程中地下水处理控制不当不仅会导致坑内大量集水威胁基坑的稳定,还可能会造成坑底冒水、管涌、流砂及潜蚀等,严重时会导致基坑塌方、邻近地层掏空下陷等事故。
二、基坑降水技术概念及分类
基坑降水技术就是通过降水来降低基坑开挖范围内的含水量。目前,根据基坑降水应用的实际情况,可以将常用的基坑降水技术分为采用明沟与集水井结合的基坑降水技术、轻型井点基坑降水技术、喷射井点类基坑降水技术、管井井点类基坑降水技术以及深井井点类基坑降水技术等。
1.明沟与集水井结合类基坑降水技术
是指将明排水沟与集水井结合,且安置在基坑内部,然后再使用抽水机将基坑内部的地下水通过集水井排出基坑外,从而减少基坑内部范围内的含水量,确保建筑工程基坑施工的顺利开展。
2.轻型井点类基坑降水技术
利用真空原理,通过真空吸气的作用使基坑土层内的水分和空气结合而形成一种空气和水分结合的混合液体,然后再通过管路系统从基坑上部将水分与空气结合的混合液体吸入水气分离器中,利用水气分离器上部的真空将基坑土层内的空气排出,这种基坑降水技术具有较好的降水效果,且在应用过程中表现出施工简单、安全可靠等优点。
3.深井井点类基坑降水技术
主要适用于降水深度较大且管井深度较高的基坑降水施工中,这种基坑降水技术采用特制的深井水泵,可以有效降低渗透系数较大、土粒较粗且透水层厚度较厚的基坑周围的含水量,在实际的应用中具有降水深度大、适用范围广且降水效果较好等优点,已经广泛应用到建筑工程基坑降水施工中,极大确保了基坑的稳定性。
三、基坑降水技术的施工工艺
1.定孔位
进行孔位的确定时,要将降水井的井位布置考虑到,采用测放方式,如果出现现场的施工条件和地面障碍物对井点的布设造成影响,可以对其进行调整,然后进行井点的布设。
2.成孔
钻机就位一般在井点的位置确定之后,在孔位的中心进行钻头的对准工作,,然后进行钻井的施工。成孔工作完成后,自然造浆工作要在孔内展开,对泥浆密度要进行控制,这样才能保证造浆的质量。对钻具进行提升,停工现象出现时,泥浆要在孔内压满,这样孔壁坍塌的现象才不会产生。
3.清孔换浆
当钻孔钻至标准标高时,在提升之前,应提升钻杆至与孔底相距0.45m的位置,再实施冲孔,彻底清除孔内存在的污物,调整孔内泥浆密度,使其达到1.09即可,直到返出的泥浆不会有泥块存在。
4.下井
运用φ400mm水泥砾石管使其作为井管,带管子入场,对过滤器是否有缝隙进行严格检查,看其是否与设计标准相符。在下管之前,需要对孔深进行测定,若孔深与设计标准一致时,即可将井管下放。将事先准备好的井底座在管底的槽内进行绑牢。运用钢丝兜住底座,在孔内实施平稳的放入。为了使管身的整体性得到保障,应运用8号铁丝、竹板进行牢固绑扎,在下管的过程中,始终将管身处于垂直居中状态即可。
5.滤料的填筑
在填筑滤料之前,需将钻杆下入井管内,使其与孔底保持在0.35mm~0.45mm范围内,通过钻杆内泵对泥浆进行穿束,边冲孔边调节泥浆,使孔内泥浆由滤水管外的孔壁、井管呈环状间隙进行返浆,对孔内泥浆密度进行调整,使其保持好在1.04即可。随后与井构造设计标准相结合,实施滤料填筑,井滤料均匀地从井口丝状向周围回填,避免造成井管被挤扁的现象发生。
6.洗井
洗井工序是关系到管井出水量的一个关键工艺环节。常用的活塞洗井与空压机洗井(即联合洗井)彻底与否,直接关系到能否实现井点的设计功能和降水目的。活塞洗井辅以空压机排淤的联合洗井,是常用的也是效果明显的管井洗井方法。根据活塞结构和作用机理的差异,又可分为负压活塞洗井和喷水活塞洗井。
1)负压活塞洗井。
活塞总成主要是由底口设置单向阀门的中空活塞杆(活塞管)与橡胶活塞盘构成。橡胶活塞盘位于活塞杆下端附近,常设置上下间距不大的双盘橡胶活塞;橡胶活塞盘上方的活塞管壁均布有若干泄流孔;活塞管顶端设有提引吊环。
2)喷水活塞洗井
喷水活塞的结构与负压活塞大致相同。区别主要在活塞盘的下方设有一个喷水头,喷水头环壁上分布有若干径向清水喷射孔。喷水活塞借助其喷头的径向水力喷射,在活塞上下运移过程中将整个过滤器进行冲洗;活塞在下压、上提运动中对孔壁泥皮产生水力激荡,对土层地下水也具有负压吸入作用,从而实现清除泥皮和畅通人工过滤系统之作用。 3)空氣压缩机洗井
空压机洗井主要是借助送气管内压缩空气上返动力,使井内沉淤和浊水经扬水管返出井口。空压机洗井原理是借助送气管的高压气流动力带动浆液沿扬水管上升,上升过程中的气泡逐渐变大,使管内三相流(液、固、气)的密度随上升流降低,叠加了气流上举动力,迫使扬水管下部管腔产生负压,从而使扬水管底口附近的沉淤被吸入并上行返出井口。
7.下泵试抽
当完成成井之后,将潜水泵及时向降水井内下入,对地面电缆和排水管道进行预设,在对管道系统和电缆进行设置时,避免抽水过程中由于吊车、挖掘机等机械碾压造成破坏的现象发生。因此,现场应对这些设备进行标识,当排水系统和抽水安装完成之后,再进行试抽水处理。
8.降水运行
在开挖基坑之前的15日内进行降水施工,必须将基坑降水位降低,在降水之前,测定各井口、地面的静水位以及地面标高,接着进行试运行操作,对抽水设备的是否完好实施检测,确定排水系统和抽水是否与降水要求相满足。在降水运行过程中,应对各井水位的观测进行加强,将含水层的承压水头变化所掌握,加强地面沉降监测避免由于降水造成周围环境有地面沉降产生。
四、建筑工程基坑降水施工中的注意事项
在建筑工程基坑降水施工中,要注意淤塞现象的发生。为有效防止淤塞质量问题出现,在抽水之前和抽水过程中作业人员可以通过井点管道内的水流声音或者检查井点管道表面是否存在腐蚀现象,来判断井点管道是否存在淤塞现象,从而可以有效预防井点管道出现淤塞质量问题。另外,还要优化基坑降水设计方案,确保基坑降水施工质量,要结合地形地质、水文条件等勘察资料,设计合理的基坑降水深度和范围,在基坑降水施工中还应该设置观测井点,时刻监测和观察基坑地下水位的变化情况,从而利于设计出科学合理、可行性度高的基坑降水施工方案,提高建筑工程基坑降水效果和建筑工程质量。
综上所述,我国目前淡水资源紧缺,地下水过度开采、已造成大范围的降水漏斗、地表沉降,在选用降水措施时需要十分注意,结合实际情况可采用止水帷幕、冰冻法等方法进行施工。这样才能更好的保障建筑质量和安全,更好的进行施工。
参考文献:
[1]张垚.建筑工程施工中的基坑降水技术探讨[J].城市建筑,2013,14:144.
[2]吴军.浅谈基坑降水技术在建筑工程施工中的应用[J].黑龙江科技信息,2013,25:228.
[3]袁琦.浅谈建筑工程基坑降水技术的应用[J].科技资讯,2012,10:46.
【关键词】建筑工程;基坑降水;降水技术