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丰富地下水深基坑土方开挖降水技术分析

发表时间：2020/12/30 来源：《建筑科技》2020年7月上作者：罗松俭

[导读] 根据某工程基坑开挖施工实例，主要对丰富地下水深基坑开挖施工方法、工艺进行阐述，提出了先止水、降水、排水，再进行土方开挖的方法，解决了丰富地下水深基坑开挖的边坡失稳、滑塌等问题，减少了基坑开挖边坡防护支撑的复杂工序，同时确保了施工安全和节约成本。

广西壮族自治区广西建工集团第一建筑工程有限责任公司罗松俭 530001

摘要：根据某工程基坑开挖施工实例，主要对丰富地下水深基坑开挖施工方法、工艺进行阐述提出了先止水、降水、排水，再进行土方开挖的方法，解决了丰富地下水深基坑开挖的边坡失稳、滑塌等问题，减少了基坑开挖边坡防护支撑的复杂工序，同时确保了施工安全和节约成本。
关键词：止水帷幕，降水方法，基坑开挖
       引言:地质情况从上至下为：耕植土、可塑粉质粘土、软塑粉质粘土、粉土、细砂、稍密圆砾、松散圆砾等。地下水十分丰富，地下水位为地面以下2.0 m（148. 5 m）。场地内地层结构较复杂，土层类型较多且厚度变化较大，局部地段岩面起伏较大，岩土层均匀性较差，属于不均匀地基，存在地基土强度变形和不均匀沉降问题。
        1.概述
        本工程主体建筑长70 m，宽20. 8 m，基坑开挖留0. 5 m工作面，开挖边坡为1： 1，开挖深度为7. 0 m，开挖采用分层开挖，设2. 0 m平台，在第一层开挖（深2. 0 m）后沿基坑边缘四周打高压旋喷桩止水帷幕进行止水，在基坑内采用井点降水方式进行基坑内降水至基础地面以下0. 5 m，确保基坑基本处于无水状态，再开挖至基底标高。
        2.基坑施工方法对比分析及选择
        2.1采用高压旋喷桩止水帷幕施工方案
        分层开挖第一层支护完毕，在平台上沿基坑周围打高压旋喷桩进行止水，桩底标高打至基岩面或相对不透水层，将基坑四周地下水封住。桩径1.0 m，桩间距0. 7 m，双排交叉相互咬合。
止水帷幕施工完毕后，在基坑范围内布置降水井点，采用能够满足抽水要求的抽水设备进行基坑降水，将基坑内水位降至基坑底以下后，基坑土体增强了自稳能力，再进行开挖，此时，边坡稳定性好，能够顺利、快速地开挖至设计基坑底面标高。
        2.2边坡喷锚支护方案
        根据地质报告，地层地质为砂砾层，边坡支护需采用钢管注浆加固土体，提高土体稳定性，且由于桂林市地形为喀斯特地形，地下暗河和溶洞极多，对边坡的注浆量难以预算。分层开挖，需采取边开挖边支护的方式，第一层开挖完毕时，对边坡喷射混凝土5 cm~10 cm，需待喷射混凝土达到一定强度，边坡相对稳定时，方能进行下一层开挖，这样将会产生一些停滞时间，对施工的流水作业有一定的影响。从可行性、安全性、技术经济合理性等方面考虑，经过分析研究，采用高压旋喷桩止水帷幕施工最为合理。故选择高压旋喷桩止水帷幕进行本船闸施工，结果验证此方案切实可行。
        3.施工工艺
        3.1施工方法
        （1）土方开挖前，首先对场地进行清理。用挖掘机配合推土机将开挖范围内的表层耕作杂物、树木、树根及建筑物予以清除，集中堆放，装载机装车，自卸汽车外运至弃土区堆放清理。对于开挖范围内的树木电力及通讯设施，配合业主将其迁移出开挖范围之外。（2）基坑土方开挖至148. 5 m标高处，地下水十分丰富，在此标高处开始做基坑止水帷幕，同时进行地基处理高压旋喷桩施工，预留2.0 m平台。
        3.2高压旋喷桩止水帷幕施工前准备工作
        （1）认真研究施工工点地质报告，进一步了解施工工点地基土的性质、埋藏条件。（2）准备充足的水泥加固料和水。水泥的品种、规格、出厂时间经试验室检验符合国家规范及设计要求，并有质量合格证方可使用。严禁使用过期、受潮、结板、变质的加固料。一般水泥为425号普通硅酸盐水泥。水要干净，酸碱度适中，pH值在5一10之间。（3）配合比选择。一般水灰比可取1.0~1.5。为改善水泥土的性能、防沉淀性能和提高强度，可适当掺入木质素磺硫钙、石膏、三乙醇胺、氯化钠、氯化钙、硫酸钠、陶土、碱等外掺剂。

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若试验之前土样的含水量发生了变化，应调整为天然含水量.（4）试桩试验。根据试验确定的施工喷浆量、水灰比制备水泥浆液在工点打设数根试桩，并根据试桩结果，调整加固料的喷浆量，确定搅拌桩搅拌机提升速度、搅拌轴回转速度、喷入压力、停浆面等施工工艺参数。（5）根据施工现场实际情况，施作临时排、截水设施，并在施工范围以外开挖废泥浆池以及施工孔位至泥浆池间的排浆沟。（6）按要求完成施工放样，用木桩定出桩位，用白石灰作出明显标识。
        3.3高压旋喷桩止水帷幕施工工艺
        （1）钻机定位。移动旋喷桩机到指定桩位，将钻头对准孔位中心，同时整平钻机，放置平稳，钻杆的垂直度偏差不大于1%-1.5% 。（2）制备水泥浆。桩机移位时，即开始按试验确定的配合比拌制水泥浆。（3）插管。当采用旋喷注浆管进行钻孔作业时，钻孔和插管两道工序可合二为一。（4）提升喷浆管、搅拌。喷浆管下沉到达设计深度后，停止钻进，旋转不停，高压泥浆泵压力增到施工设计值(20 MPa } 40 MPa)，坐底喷浆30 s后，边喷浆边旋转，同时严格按照设计和试桩确定的提升速度提升钻杆。（5）桩头部分处理。当旋喷管提升接近桩顶时，应从桩顶以下1. 0 m开始，慢速提升旋喷，旋喷数秒，再向上慢速提升0.5m，直至桩顶停浆面。（6）若遇砾石地层，为保证桩径，可重复喷浆、搅拌，按上述（4）步骤重复喷浆、搅拌，直至喷浆管提升至停浆面，关闭高压泥浆泵（清水泵、空压机），停止水泥浆（水、风）的输送，将旋喷浆管旋转提升出地面，关闭钻机。（7）清洗。向浆液罐中注入适量清水，开启高压泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，直至基本干净,并将粘附在喷浆管头上的土清洗干净。（8）移位。移动桩机进行下一根桩的施工。（9）补浆。喷射注浆作业完成后，由于浆液的析水作用，一般均有不同程度的收缩，使固结体顶部出现凹穴，要及时用水灰比为（10）的水泥浆补灌。（11）待止水帷幕及地基处理高压旋喷桩初凝后再继续开挖到标高144. 0（设计高程143.5 m）处，预留0. 5 m采用人工开挖，确保桩基不受扰动。开挖边坡坡率以1：1控制.为保证基坑底部始终处于无水状态，在基坑四周布设集水井至基础底标高以下4 m处，用水泵抽水排至基坑外侧。（12） 0.5 m厚淤泥采用人工开挖，避免地基发生扰动,开挖工作在下道工序准备工作完毕后突击进行，采用人工开挖成堆，吊篮清土，自卸汽车运输的方法进行。开挖完成后，按照规范对地基处理桩基进行检测，合格后按照规范要求对桩基和基坑等隐蔽工程进行联合验收，合格后方可进行下道工序施工。
        3.4遇到涌水量较大的泉眼的处理
        对于基础开挖过程中遇到的泉眼，先将其挖成一个集水坑，设置水泵明排待基础基底标高开挖至设计标高后，将泉眼挖至基底标高以下。泉眼中心垂直埋设一φ350 mm（厚度为不小于10 mm）的钢管钢管外侧焊接止水钢板（止水钢板厚度为10 mm，沿径向外出80 mm呈圆弧形），插入集水坑内深400 mm处。钢管内放置φ50 mm的潜水泵进行排水，周边回填石子与垫层交接处满铺2层塑料薄膜或油毡纸进行隔离，垫层上底板防水层做至钢管外侧止水钢板处。待底板施工完成后，将泉眼处的钢管按如下方法封堵：
        （1）降水运行结束封闭前，先预搅拌1.00 m3左右的水泥浆，水灰比0.4~0.5。（2）将钢管内水泵提出设置3~4台自吸式水泵抽水钢管内填入瓜子片瓜子片的回填高度在底板顶标高以下200 mm左右（3）钢管内下入注浆管，注浆管的底端下入深度距坑底200 mm左右，并设置压板确保注浆密实。（4）注浆完毕将自吸式水泵的吸管抽出，水泥浆达到初凝的时间后，抽出井管内压板以上的残留水，并进行2h4h观测注浆的效果。（5）最后向钢管内灌入干硬性混凝土，混凝土的灌入高度与管口平齐。采用厚10 mm的钢板（φ为500 mm）与钢管顶部止水法兰采用螺栓拧紧（中间放置止水橡胶片）并焊接牢固，上部浇筑厚100 mm的混凝土封闭。
        结语
        对地下水丰富的深基坑开挖，关键是止水和降水，将基坑地下水封闭在基坑以外，再在基坑内采取降水措施，使基坑内土体稳定，开挖即能确保安全可行。这在南方雨水丰富的地方施工极为有用。
参考文献
[1]GB 50007，建筑地基基础设计规范[S]