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摘要:近年来,市政工程建筑中基坑开挖深度越来越深,基坑工程事故频发,并且大部分基坑事故的发生与基坑降水息息相关。一些高层建筑和地下施工工程,由于很容易发生流砂、管涌、坑底失稳、坑壁坍塌等事故,造成对建筑物以及地下管网和地基等的破坏,而采用这种技术可以有效降低水位,保障工程安全。本文就该技术的应用展开了分析。
关键词:基坑降水技术;建筑工程;基坑施工
1建筑深基坑降水施工的意义
采用基坑降水技术,可以有效降低地下水位,降低施工过程中开挖范围内岩土层的含水量,对土壤起到固结作用,提高深基坑施工的稳定性。更重要的是降水施工过程中所提供的作业环境可以满足当前机械施工的要求,这能够有效降低劳动强度,促进施工进程的推进和施工质量的提升,实现了工程造价的降低,起到一举多得的作用。功能造价降低,企业的经济效益必然会有所升高,于是在具体的深基坑降水施工中,应采取有效的方法对地下水进行排干,减少岩土层的含水量,提高岩土层的边坡稳定性。相关技术人员和施工单位需要对现场进行严格的勘查,选择最合适的降水施工办法以保证建筑工程的施工,保证符合规定,使整个工程的安全质量能够得到保障。
2常用的降水措施和支护结构形式
降水措施:应用较为广泛的基坑降水方式主要有管井、真空井点2种方式。电梯井或局部降水效果欠佳的部位采用管井与真空井点相结合的方式降水。止水措施(深层水泥土搅拌桩):常采用20%水泥掺量,施工机械主要有三轴、五轴等,逐步淘汰了施工质量不佳的单轴、双轴设备。放坡(坡率法):根据工程经验和工程类比等原则,利用土体本身自稳能力,将土体开挖至不同坡角的边坡,放坡坡面应设置防护层,多采用喷混护坡和多级放坡的型式。SMW工法(型钢水泥土搅拌墙):作为兼有止水和挡土作用的支护结构,常与锚索或内支撑同时使用,形成锚拉式或内支撑式支挡结构。锚索(高压旋喷锚索):由用于地基处理的高压旋喷桩转变而来,具有施工过程中受地层影响较小,特别是在高水位、软土分布地区,水泥掺量约40%。
3基坑降水对边坡稳定性的影响分析
3.1问题1:基坑底部局部出现径流现象、边坡局部出现坍塌。分析:通过调查得知,基坑外围雨水管线普遍存在渗漏现象,造成基坑底部出现径流且呈顺坡流动。顺坡向地下水流动不仅会造成土层含水率增大、自重增大、导致下滑力增加。此外,由于地下水的流动侵蚀,边坡土体不断被水流带出,减小了坑底处的抗滑力,造成分级放坡区段局部出现坍塌现象。即使降水井对管线渗漏的水进行了收集与外排,一定程度上加剧了水流速度造成边坡失稳。
3.2问题2:基坑开挖完成后,搅拌桩桩身存在浸湿现象。分析:SMW工法桩在施工时,由于卡位不够准确,型钢在插入时存在一定偏差,造成型钢局部外露于桩体外。同时由于型钢二次使用、表面刷油导致与水泥土不能良好结合,型钢外露时,会为地下水提供泄水通道。搅拌桩内外侧降水造成的水头差不仅为地下水渗流提供了动力,同时还作为主动压力作用于支护结构上,多重影响造成搅拌桩桩身局部存在浸湿现象,对基坑边坡稳定性造成不利影响。
3.3问题3:随着时间的推移,基坑边坡顶部、开挖深度1倍范围内存在裂缝,且监测资料表明基坑长边中部的水平和垂直位移均大于两端。分析:基坑支护设计时仅考虑了二维平面作用,忽略了三维空间效应。在基坑开挖后,基坑降水时间较长的区段边坡稳定性明显好于其他区段[1]。说明基坑边坡稳定性不仅与空间效应相关,而且与时间效应相关,受时空效应的双重控制。深基坑开挖后的变形不仅与基坑形状存在关联,也与基坑开挖后暴露的时间有较大的关系,尤其是大面积降水工程更为突出。随着时间的增加,应力集中现象也更加明显。理论计算时按照两端固接考虑,实际上在工程中更接近于铰接,这也导致实际位移比计算值偏大。
4基坑降水技术在建筑工程施工中的应用
4.1深井布设方案设计
通过对基坑的一系列参数进行计算,在布设过程中采用了梅花状。因为该工程计划修建7部电梯,所以这意味着整个工程包括7个降水井和52个井点。为了使抽出或拦截的水能够被直接排入到市政排水系统内,需要沿着基坑附近设置排水沟和节水沟,避免因地下渗水而导致基坑内出现积水的现象。
4.2深井降水施工工艺
4.2.1施工工艺环节
第一,定位成孔。按照降水方案设计图纸,确定好具体的位置,采用测量仪器定位控制点,等待钻机就位后,采用正循环钻井的工艺处理孔,将成孔设置成600mm,控制井位,误差在10cm之内,要在钻井期间妥善控制各项技术参数,以孔段的差异为依据选择不同的造浆进行护壁,要将成孔垂直度的误差控制在1%以内,按照孔段差异进行选择。另外,在钻井过程中,对于其他参数也要进行有效的控制。第二,清孔与下管。清孔作业应该在钻孔达标后立刻进行,这一环节位于深井井管沉放作业之前,先清理后提升,先对泥浆密度进行调配,完成污物清理,去除泥浆内的泥块,再通过掉筒反复上下取出洗孔[2]。在进行下管作业时,首先将井管垂直安放,将其过滤部分放置于适当的含水层范围内,之后为了使井管在下管过程中能够保持垂直状态,需要通过铁丝、竹板对其固定。第三,填砾环节。首先下放钻杆,当降水井的孔径为600mm时,所配对的管径应为273mm,将钻杆下放至距孔底0.35~0.45mm的位置,利用钻杆内泵完成泥浆的去除,冲孔过程中要注意泥浆的调节工作,因为孔内的泥浆很有可能会经过滤水管外侧的孔壁发生反降的现象,因此要将泥浆的密度调配至1.04左右,这样就能有效避免该现象的发生。在井口封闭后,将清水输送至管内等待水反流,在开始出现水流返回的情况后,可立即向管内均匀地撒入砾料,使杂质细砾能够通过循环槽排出[3]。第四,洗井环节。下管填砾完成后应立即以清水进行洗井,从而滤除沉渣,使孔口返浆可保持在17s的速度。而在挖除第一层土前,需要进行水泵抽水,如此才能够使主楼围护桩不受降水的影响,在挖除第一层土后,以黏土在孔口1m处进行密实填充,一直保持降水态势良好。
4.2.2其它工艺要点
第一,真空抽水。选用真空抽水,可以有效降低对周边环境的影响,它主要通过真空泵完成作业。挖除第一层土后,对高出的井点管进行解除,将井点管附近超过1米高的沙砾进行清理,并将上部孔口以黏土封闭,从而保障真空泵的运行不受影响。三口深水井共用一台真空泵,抽水频率为2~3h一次,若单次出水时间低于30s,则改为4h一次,直至抽干。第二,安全注意事项。因为基坑降水技术需要采用大型机器,安装用电设备,所以在施工过程中必须完全遵守操作规程及作业要求,在起落钻具工作时,下方不可站人[4]。用电设备的安装由专业技术人员完成,自动控制箱应放置于高于地面1.2m的位置,并做好接地处理及防水处理。配合挖孔桩作业进行照明,在孔内、孔口悬挂电灯与照明灯,借助光亮孔内和地面人员能够对其施工情况能清楚的观测。
结束语
在建筑工程施工中,基坑降水技术对于工程的质量及稳定性具有重要意义,其主要工作内容为地下水处理与稳定边坡。在对积水进行处理的过程中,避免发生土体移位,采用基坑降水技术,需要在工程施工期间充分了解当地的地质结构和具体的情况,选择相适应的方案,对数据进行采集,做出对土壤成分和基坑涌水量的计算与分析,唯有如此,才能更加科学地排布井点管,使基坑降水技术能够发挥保障施工安全的作用。
参考文献:
[1]雷志芳.基坑降水技术在建筑工程施工中的应用探索[J].建材与装饰,2019(30):28-29.
[2]邓文健.建筑施工中基坑降水技术的应用研究[J].建材与装饰,2019(14):40-41.
[3]潘文成.建筑工程基坑降水回收再利用绿色技术探究[J].产业与科技论坛,2019,18(06):49-50.
[4]刘晨晨.建筑工程基坑降水回收再利用绿色技术分析[J].居舍,2018(24):91.