如何解决深大基坑降水是基础工程施工中最

'如何解决深大葙坑降水是菽础工程施工中蛣棘手的14题［Ci7。降水的设计、施丁.以及降水所引起的其他岩土工程I"Kl题，对基坑工程和周边环境的安全至夫重耍阁，Iflj大口径管井降水却能较好地解决深人基坑降水的问题。人U径深井井点降水是在并点降水的基础上演化而來的-•项易操作、效果好、造价低、适用范围广的降低地下水的施工技术团。本文通过对济鹵四客站地铁6号线基坑工程的分析研究，详细阐述了地铁车站深基坑工程大U径管井降水的设计与施工。1工程概况地铁6号线基坑工程属于济南丙客站整个枢纽中的一部分，整个枢纽通过地下1层大通道实现各种交通工具之间的换乘，地卜*2层沿东西轴线引入地铁1号线，地卜3层南北方向平行于进站高架桥东侧引入地铁6号线（见图1）。根据设计罔纸，整个基坑工程竖句分两级，一•级基坑为轨道交通换乘幻:，二级基坑为轨道交通6号线。6号线午:站建筑而积为10930012,基坑深度为23.8101（局部2）其中第①层素填土稍"湿，稍密，成分为上，偶见煤渣;第②层粉土ffi湿，ffi密，呈瓢性，偶少某濟;第③层屮砂稍湿，细度模数为2.6;第④，⑤③层瓢性土可塑，局部硬塑，无摇震反应，干强度2刃性高，含铁锰氧化物及结核;笫⑧S卵石饱和，毛关，卵石成分为灰岩，念量约}o%，粒径为2—Scm暴人约10cm,呈亚阀状、圆状，硬槊状瓢性土充填。1）本次试验A布置2个抽水试验井，每个井布置2个观测孔。主井采用SPJ300型钻机成孔，于2008年12月28日至2009年丨月8円完成。观测孔利用己奋的勘察钻孔。2）抽水试验U2号井的井深分别为30.0035.OOm,钻孔直径600mm;滤水管采用外径SOOmm,内径400mm的水泥管，管外用60|=|尼龙网包扎，外侧填入5—1Omm的滤料（见图2）观测孔的孔径为110mm，分别将钻孔清孔至30.00}35.OOm,用清水洗井后卜‘入直径70mm塑料管，且四周填入5—10mm的滤料;塑料管均带奋以梅花形布置的、间距为50}100mm、直社为Smm的透水孔。3）步山水试验井经洗井后，现场抽水。1号抽水井做2次降深，2号抽水井做3次降深。抽水试验结果如表2所示。抽水设备川潜水电泵，水泵流景为80m3/h,扬程为SOm,功率为12kW，水泵下入深度为1号抽水井25.00m,2号抽水井32.OOm,流量用水表测量， 降水井施工采用反循环150型或塔式180型钻机钻井成孔，钻井过程中ft造泥浆护壁，按设计逝求钻至设计孔深后，调浆捞渣，清刷井壁，下入井管，在井管外均匀地填入滤料，洗井抽水。具体施工措施如下。1）按照施工平而图及现场实际情况，采用全站仪测放出井位。2）钻机就位。钻机开孔吋，在深度Sm范围内应用中速钻井，防比开孔时孔斜，钻井过程中，保证钻架在垂直状态下钻井，成井垂H度，1%。3）所冇井成孔直径为600mm,井管采用无砂混凝土滤水赞，滤水赞外径力SOOmm，内彳2力400mmo4）钻至设计深度后，应及时调浆并空转一段时间，保证孔内泥浆上下均匀，然后A上而下破除泥皮，同时，边破壁边调浆，保证下管前孔A泥浆相对密席在1.15—1.20，孑I底沉渣＜30cmo5）钻井成孔结來，应采用托盘法及时下入井管，井管接义•之间使用防雨布封严，防比泥砂进入井内，造成淤井，井管外壁似扎60F1尼龙网，滤料均匀地分布在井管叫周，管井反滤层厚度为100mm反滤层采川0.5—1.Ocm的碎石。6）填完滤料后，及时下泵洗井抽水，潜水泵M应大于单井出水量，采用自上而下的方法洗井抽水，洗井结朿，及时14并管外填补滤料外用:Ax土填实。7）步由水时，控制井内水位在井底向上1.0m处，井保持此水位至抽水结束，集水管将抽上来的水集中由排水口排出。软土层具柯含水餅人、强度低、收缩性商、渗透系数小地卜‘水位较髙等特征。这种土层鞞易使工程基础产生不f9匀沉降，墙体开裂，危及结构安全，故工程施工前的软上翅基处理相当重要。新源县M尔不拉克地质条件非常不理想，多年來，建筑物郎地基都需要进行处理，才能达到设计要求。ft尔不拉克地区地厄的普遍条件表现为：在钻孔所达深度范围内，场地地S属于第四系冲一洪积层现分述如下：(1〉层:杂填土，杂色;稍湿;不均;包含碎砖、砾石等;层T0.3-0.6m,该层场地内均有分介。(2)层:淤泥质粉土，黄色一灰色;稍密;稍湿一饱和;上部羊肉眼可见的人孔隙，乖H节理;该层场地内均有分布，地基承载丈fk一60kPa(3)/3:粉上，黄色;稍密;很湿一饱和;夹薄S粉质粘丄和细 砂层，该层场地内均有分介，未守透。地基祇载力fk=1OSkPao地下水水位在1.0—1.2m之间，对混凝土无侵蚀性。我们在基槽丌挖地基未处理之前，经常会遇见下而情况：地基进行夯打振动，不仅夯不实，，强度将迅速下降。这吋的夯击就象揉而凶一样，使土层产生弹性颤动，并且越夯击，颤动现象越严重，结构越不稳定，形成橡皮泥土，这种土是不宜做为房屋的地基土。1降低水位法当基槽底位于地K水位线以卜*吋，在开挖基槽前应在基槽四周没ffi排水沟或采川井点降水，降低地卜*水位后，方可进行基槽的开挖工作。开挖后，当岩土工程勘察单位提供的人工地基承载力标准值满足设计要求，即可进行上部某础工程施工，我们施工的尚尔布拉克锅炉房就用此方法。地难冻胀问题足多年冻土地区对建筑危害比较大的一个问题。K中，冰锥冻胀足具有一定准压性的地下水在地蕪某处起冰锥(丘)引起建筑物的冻胀破坏。由于地基土的冻胀和融沉造成房屋裂缝、倾斜和变形，严東影响着房屋的正常使用，有的甚至使房屋倒塌，造成严重的经济损失。为了抵御这种破坏，国内外的许多工程技术人员进行了人暈的试验研究，取得了许多可舆的成果，但其解决措施仍不十分完善。我们通过对大兴安岭地区逑筑物冻害的多年考察，尤是对古莲河煤矿4栋住宅楼基础冻胀的处理，提出了以人工降低地「水水位法解决多年冻土地区地基冻胀，取得了一定的成果，并经过将近两年的观察，效果比较稳定。根据本区的水文地质条件，综合各方面的因素进行分析，可以认为形成该基础冰锥的主要原因足:本区地层粘土含暈不均，造成地K水具奋线性富集的特点。在粘土含景少的地方，地卜水径流量人且具承灰性质。同时，住宅楼基础的丌挖使该处成为地层的薄弱地带，为地下水的排泄创造了条件，地下水就直接排向葙坑，加上本区地下水虽为两层，但在无多年冻土区是连通的，具有水力联系。这样，下层的地下水就可以源源不断地补给上层水，使该菽础町以持续不断地涌水，负温后，冰锥nj*以越鼓越大。针对这种情况，我们决定采取降低地卜*水水位的方法进行处理。第二年7月，在冰锥以北约15m的地方施工一抽降孔，开孔420mm，终孔180mm，深120m，根掘钻探情况看，该孔地下水主要冇3m以丄第四纪松散层孔隙潸水，7-10m处的风化层孔隙一裂隙水和70-90m之间的基础裂隙、构造裂隙水。8月13U开始进行地下水抽降，每日抽降12h,涌水量33t/h（图1，表1）。经过3个月的抽降，在孔周围形成了一个南北昀约300m,尔西向约100m的线性抽降漏斗，中心处水位降深约为25m。抽水时，观测井壁水的补给，我们发现，在9，1（）月，第四纪松散层孔隙潜水比较丰富，补给朵比较大J1刀以后，变为以7-10m的风化层孔隙一裂隙水和深层裂隙水补给为主。这次抽降，在住宅楼周围形成一个巨大的抽降漏一斗，有效地控制了地下水的排泄，切断了冰锥的补给水源，使冰锥不再形成。同时，曲于水位的降低，减少了土体的含水量和水分补给，含水帚由原来的17-24%降为12%左大大减少了土体的冻胀景（I冬12）0W足，但在无多年冻土区是连通的，具科水力联系。这样，下层的地下水就可以源源不断地补给上层水，使该基础可以持续不断地涌水，负温后，冰锥可以越鼓越人。针对这种情况，我们决定采取降低地下水水位的方法进行处理。笫二年7月，在冰锥以北约15m的地方施工一抽降孔，开孔420mm,终孔180mm，深120m,根掘钻探情况看，该孔地卜*水主要奋3m 以丄第四纪松散层孔隙潸水，7-10m处的风化层孔隙一裂隙水和70-90m之闽的基础裂隙、构造裂隙水。8月13日开始进行地下水抽降，每曰抽降12h,涌水S33t/h（阁1，表1）。经过3个刀的抽降，在孔周围形成了一个南北向约300m,尔丙向约100m的线性抽降漏斗，中心处水位降深约为25m。抽水时，观测井壁水的补给，我们发现，在9，10月，第叫纪松散层孔隙潜水比较丰富，补给量比较人;II月以后，变为以7-10m的风化层孔隙一裂隙水和深层裂隙水补给为主。这次抽降，在住宅楼周围形成一个巨大的抽降漏一斗，有效地控制了地下水的排泄，切断了冰锥的补给水源，使冰锥不再形成。同时，由于水位的降低，减少/土体的含水fi和水分补给，含水帚由原来的17-24%降为12%左右，人人减少了十体的冻胀景（图2）0随着城市化的建设，土地越来越稀少，人们开始更多的运用地下空间，大部分的高楼建筑都会建造地下室。对于建没在地卜*水位较商地区的地卜*室，其抗浮措施足没计屮必须解决的重要问题之一。目前在抗浮设计中常用的方法冇自重抗浮、压重抗浮、某底配重抗浮、打抗拔桩抗浮或打锚杆抗浮等多种，降低地K水位法山于其特殊的降水措施近年來得到越來越多的应用。这些方法各有特点，针对不M的建设场地和不同结构体型的地卜室选用不同的抗浮措施，会对结构受力和工程造价产生较人的影响。该处以“某地地卜室抗浮工程”为例，对降低地下水位法在具体工程实例屮的运用进行分析。工程概况:该工程地下室为地下一层，而积约25000主要作为地下车库使用。地下室（地下车库区域）为框架结构，采用柱下独基，底板建筑标高一5.700m，结构标高一5.750m，建筑士0.000标高为高程31.40m。11前该地下室未建设，场地地下水为赋存于第（1）层杂填土中的上层滞水和某岩中的裂隙水。上层滞水水位为地表下1.0A-2.2m02）利用建筑耍求设置的排水沟和在靠近外墙内侧设置的排水沟，形成排水系统。在排水沟和外墙上布置池水孔，并在孔内安装滤水装置，使进入菇底的地表水经过泄水孔f通过排水系统抽排出去，避免在葙底形成水浮力。排水系统和泄水孔布置见图2,泄水孔设置见图303）为避免上层滞水大量渗至地卜*室底板底，导致在使用中经常性排水回填粘性土，并分层夯实。处理方法见阁40图2洲:水孔及集水井的设置,地K室周边杂填土应挖除，重新摘要根据工程实际情况，应川真空丼点降水联合加固软土地基的施工方法，通过施工沉降观测和理论分析，对真空井点降水联合预压加岡软土地S的施工技术及加同冇效深度、冇效应力的变化问 题进行了研究。验证了真空井点降水联合预压加固施工方法在寒区环境的适用性，分析了在该条件不，本施工方法的加固效果和沉降变化规律，为基础设计和工程施工提供参考依据。1现场条件在哈尔滨呼兰区利K经济开发区修建的某高层建筑，地下为三层。其地貌单元为典型的松花江漫滩，天然含水蛍大，压缩性高，承载力低，透水差，且地下水位高于菽坑底而。对此应进行基坑降水，防｝卜基坑坡而和基底渗水，增加边坡和坡底的稳定性，并提高土体固结程度，增加地葙抗剪强度。经过研究比较，采用真空井点降水联合加同方法处理地基更加经济，且能大大缩短工期。本研究在观测施工现场的基础上，对真空井点降水联合加固软土地基加凼效果进行了分析。现场地基土的物理力学性质指标见表1｝为了准确测出加固过程qI应力的变化情况，控制好沉降速率，了解和验证地基加岡程度和处理效果，埋设了孔隙水灰力计、地而沉降板、分层沉降仪、真空度测定仪和水位管。在整个施工过程中，真空预压密封性k好，膜下真空度维持在80kPa随时观测土体的固结度。在试验地基两侧各设S—赛轻型真空井点，现场试验布置如图2所示，井点圳深7tn4配置W—4机械真空泵，训-•划持续降水90c｝在地而铺设一层03m厚砂垫层，土工布导流层，坡度500,厚度40mm;打设袋装砂井，砂井长12tn4并点降水设备于2004年3月25円埋设完毕，3月28日开始降水，并在降水区外侧没一条注浆隔离带，以切断松花江丰水期的水源补给。密封系统主要由两层聚氯乙烯密封薄脱封闭构成。自丌始抽水真空度逐渐稳定在80kP｝此时气温在0—10狱地某表而至冻深处，未采取保温措施吋，土体冻深范围内可见少许结屏，冰体。为保证正常降水作、Ik,对溥膜、管道、水泵、阀门及真空表采取常规保温措施。根据施工合M约定，木工程工期较紧，6月19日结朿，实际降水过程只维持了8()cL为确保地基加固的质景，学握加固过稈屮的各土层的固结和沉降情况，对施工过程中的地表沉降、分®沉降、侧向位移、孔隙水压力、真空度进行了监测。根裾孔隙水压力观测结果，当地基固结度达到95%以上时停｝卜抽真空和降水，连续观测2个月，当地基沉降M不超过5mm月吋，继续施工。地K水位的高低对预压加凼地基的施工效果影响很大， 地K水位的卜"降与抽真空作川强度、地基的性质，水源补给情况、井点设备的介置等因素有关。真空预压施工过程中，加固区上作用的真空压力，使孔隙水压力降低，地基十里的孔隙水由于压差的作用被吸出，地而发牛.渗流;而砂井的压力比同深度土体中的压力小，孔隙水也会A砂井方A发生渗流。孔隙水的双叫渗流导致地卜水位降低，当乐力平衡时，地下水位线会稳定在某一数位。因为气温较低(o-io0c>,木次试验先进行了真空预JJiwd｝用水位管测跫，地下水位降低1.5甩并仍有下降趋势，但下降速度非常缓慢。在随后的真空预压联合井点降水加凼地基过程屮，地卜"水位持续卜*降;因为土体内含砂量较高，卜"降速度较J决，约25d后就趋于稳定，下降值为7.3m，达到预期效果。促成指出，采用降低地下水位法完成同结f•的地基十体屮朽效应力增长沿深度的分布规律与堆载预压法的规律是不同的。降低地K水位，力增大作用不另一方而，一方而使静水压力下降，土体中的有效应因为地下水的存在，形成“水封”，使真空能14地基深处扩散}“},而使上部的真空预压作川得到充分发挥。'