深基坑施工止水和降水技术应用

发表时间:2021/8/6   来源:《基层建设》2021年第13期   作者:张月 范延彬
[导读] 摘要:深基坑施工是地铁工程建设的重点,出现地下水将会对正常施工造成干扰,应提高止水和降水的重视程度。
        中建桥梁有限公司长春市城市轨道交通2号线东延工程一工区  吉林长春  130000
        摘要:深基坑施工是地铁工程建设的重点,出现地下水将会对正常施工造成干扰,应提高止水和降水的重视程度。在深基坑施工开展前,应开展实地调查,全面了解地质状况,制定施工方案。有效应用止水和降水技术措施,避免意外情况的影响,合理控制施工进度,保证工程建设质量达到标准,地铁后期可正常投入运营。
        关键词:深基坑;止水;降水技术
        引言
        所谓基坑降水技术指的就是利用集水明排、井点降水等施工方法对施工区域的地下水进行引流,使地下水位降低。一些地下施工工程,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。
        1深基坑不及时排水造成的危害
        1.1深基坑过量沉降
        传统施工理念认为,在深基坑中采用井点等手法,可以有效地实现深基坑承压减排,从而减少深基坑的承压重量,有效保证整个工程的安全性。但实际降水效果不佳,根据多年的施工经验,传统降水法并没有从根本上处理承压水危害。深基坑承压的水会使周围地面发生沉降超标,对附近建筑及地下管道造成很大危害。因此为了保证地下工程的整体质量,进而保证人们的生命健康,首先需要做好深基坑降排水工作,避免深基坑的过量沉降。
        1.2深基坑应力失效且出现异常管涌
        由于近年来深基坑的不断应用,深基坑的总应力随着时间的推进会被逐渐减弱,那么当深基坑有效应力价下降到1.00,就证明神奇坑内的内部通用系数已经降低到1以内,这时深基坑内的颗粒将呈现出漂浮的状态,从而不能够正常的去抵抗压力,会使得深基坑内产生水渗透。在深基坑建设过程中,由于内部与外部压力不足,会导致深基坑结构出现问题,没有办法对这种压力进行有效控制,那么就会由于压力差产生承压渗透,同时导致管流异常,进而造成深基坑的结构出现问题,从而对其施工产生严重影响。
        1.3深基坑的开挖面突涌及顶托破坏
        由于地下水压比较大,因此所产生的承压主要位于压流范围之内,若是超出了承压范围,则会对深基坑的承压造成损伤,从而使得深基坑的顶托被破坏,这对整个工程的质量安全将会产生一定的威胁。造成深基坑顶托损伤的主要原因是由于其内部的抗突涌系数以及相关的标准不符合,或者是深基坑内的地质探孔没有完全的关闭,从而使得地下水由于压力的作用而从渗出,从而对其顶托进行破坏。
        2深基坑施工止水技术应用
        2.1止水帷幕
        止水帷幕适用于围护结构采用钻孔灌注桩等存在桩间空隙的深基坑,如果基坑靠近有水源的地方,如河流、湖泊等,应采用止水帷幕隔离的方法。从实际施工情况来看,常用工艺有三轴搅拌桩、高压旋喷桩、TRD工法,三轴搅拌桩单次作业量大时费用较低,使用设备体积较大,单幅成桩效果好,但对作业空间要求高,超过一定深度时,受技术条件限制,无法保证幅间咬合效果。高压旋喷桩具有成本低、施工方便的优点,但其成桩完整性、均匀性较差,止水效果较差。TRD工法止水效果好,可满足超深止水的需求,但存在费用高、场地要求高的缺点。采用的工艺应根据工程情况开展,确保具有适用性,充分发挥施工工艺的作用。在实际施工中应善于总结经验,不断优化工艺水平,满足深基坑施工止水的要求。
        2.2围护结构接缝止水
        地下水丰富的地区会影响地铁深基坑施工进程,可采用围护结构,主要包括地下连续墙、钻孔灌注桩、SMW工法桩及钻孔咬合桩等。SMW工法桩及钻孔咬合桩工艺较为先进,具有咬合止水的效果。如果施工现场地质条件不复杂,地下连续墙可采用柔性接头即锁扣管,必要时可在接缝处设置几根高压旋喷桩,有助于强化止水效果。地质条件复杂时,应采用刚性接头,如工字钢、十字钢板等,为止水提供保障。应用钻孔灌注桩时,应结合高压旋喷桩,主要用于深度小于16m的基坑。粉砂底层不适用该工艺,在施工过程中会出现漏水事故,应慎重考虑,要求施工人员熟练操作各种工艺,发挥有效作用,保证达到止水的目的。


        3深基坑施工降水技术应用
        3.1降基坑潜水
        地铁深基坑降水井包括疏干井、真空井,疏干井在井管内外水头差的作用下引渗汇水,再利用水泵排出。真空井运用真空泵降低管井中的真空度,增强管井抽吸能力,可降低井外土体含水量。疏干井适用于粉砂地层,真空井适用于黏土等渗透性较差的土层。在地铁深基坑开挖之前,应将水位降到规定要求,提前做好准备。
        (1)进行降水试验,开抽部分水井,在不同距离的水位观测井观测水位,记录数据信息,包括出水量、水位等,计算后确定需要布设降水井的数量。
        (2)开展降水井的抽水作业,潜水泵在抽水过程中应注意间隔,延长施工时间,将降水井内水抽干后应停止作业,如果降水井水量较大,可适当增加抽水的次数。
        (3)在降水运行期间,应由专人全面监管,施工人员应做好记录,保证数据的全面性、准确性,以此作为重要参考依据,并绘制图表,为降水作业开展提供正确指导,改善降水效果。
        (4)在结构达到抗浮要求,车站顶板覆土后封井,根据实际情况合理选择封井方案,保证不会有水渗出。
        3.2承压水减压降水
        预防深基坑突涌包括围护结构隔断措施、承压井降压措施等,常用措施为围护结构隔断+承压井降压措施。将深井打设到承压水层,采用水泵抽水的方式进行降压。减压降水可防止基坑底部发生突涌,保证施工的正常开展。为了更准确了解基坑底板抗突涌稳定性情况,应采用验算的方式,通过量化掌握具体情况,可掌握施工进程[5]。开展降水减压试验,可计算单井出水量、最大深度,绘制抽水量、时间、水位三者之间关系的曲线图,明确降压井布设数量、水泵功率等。减压降水中按照规定要求降水,随着深度增加适当降低承压水头,可减少减压降水造成的环境影响。在降水运行前,应对排水管道进行合理布设,确保满足排水需求,电力资源为排水提供动力。抽水过程中须观测水位,做好相应数据记录。为了避免其他人员靠近,应设置标志,专门安排人员监督,且一般采取压密注浆进行封井。
        3.3降水辅助措施
        3.3.1降水监测措施
        (1)降水监测的内容。要采取相应措施对于基坑降水情况进行监测,具体内容包括:降水时地下水位变化情况;降水时单井出水以及含砂量情况;基坑周围地面沉降情况;基坑周围给水、污水管管线的沉降情况等。
        (2)水位观测孔以及沉降观测点设置。一般情况下在车站两端头井分别设置2个水位观测孔,此孔的直径控制在50~70mm,确保井深达到最大下降水位之下2~3m左右。
        (3)监测频率。抽水过程中水位没有达到设计深度之前,一般要按照3次/天的频次进行单井出水量的观测;在水位满足设计降水深度之后就可以调整为1次/天。对于雨季阶段来说,一般控制监测频率为2~3次/天。
        3.3.2备用电源措施
        为了保证降水期间抽水持续作业,防止长时间停电造成水位回升,影响地下结构施工,降水施工期间考虑备用200kW发电机。
        结语
        综上所述,深基坑降排水,对于整个地下工程项目的安全保障有着重要的作用。如今随着地下工程的进一步应用以及工程深度规模的不断扩大,对于深基坑要及时进行降排水工作,从而避免承压水所造成的危害。
        参考文献:
        [1]谷洋洋.地铁深基坑施工止水和降水技术的应用探索[J].建筑工程技术与设计,2020(22):338.
        [2]邓文全.地铁深基坑施工止水和降水技术的应用探索[J].智能城市,2018,4(7):124-125.
        [3]李海,李焕.地铁深基坑施工止水和降水技术的应用探索[J].建筑工程技术与设计,2019(28):1404.
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