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深基坑支护的设计施工和降水工程

来源:学术堂 作者:周老师
发布于:2015-02-07 共3464字
论文摘要

  0 引言

  深基坑支护的设计和施工一直是技术难题。特别对有水基坑,不仅要求保证基坑内正常作业安全,而且要防止基坑及坑外土体移动,同时要保证基坑附近建筑物的安全。

  1 工程概况

  永济热电厂火车卸煤沟位于永济市上下榆林村一带,紧临南同蒲铁路正线,地形平坦。卸煤沟基坑开挖的尺寸为:长 300m,底宽为 14~18m,基坑开挖深度 8.5~12.5m。地下水水位埋深为 1.5~2.0m,基坑边缘距南同蒲正线为 8m,南同蒲正线的另一侧为伍姓湖。

  2 地质勘探

  为了更好地完成施工任务,施工前对地质进行了补充勘测。土工试验结果表明:黄土状粉土地层粘聚力为 16.5~25.35kPa,内摩擦角为 16~23 度,重度为 20kN/m,渗透系数为 2.6~10-5cm/s;粉质粘土地层粘聚力为 17.5~30.35kPa,内摩擦角为 15.2~19.95 度,重度为 20kN/m,渗透系数为 1.7~10-6cm/s。

  3 降水试验

  ①目的:为降水方案设计提供依据。②工作量:2 眼降水试验井(以后作降水井),6 眼观测孔进行多孔抽水试验。③工作方法:采用稳定流抽水,非稳定流观测。④技术要求:采用 3 次降深,需对主孔及观测孔做恢复水位试验。⑤试验结果:探孔揭露地下水位为 1.3~2.2m,地层以黄土状粉土、粉质粘土为主,局部夹有粗砂层。井位间距易为:13-17m,井深易为 21m 左右。

  4 降水方案选定的原则

  4.1 原则:本着经济、安全可行的原则,结合成功的经验提出支护、降水方案。

  4.2 基坑降水方案:①基坑降水方法确定:依据场地条件和基坑开挖深度,选定管井降水方法;②降水深度及降水管井深度确定:卸煤沟基坑开挖深度 8.5~12.5m,据《降水技术规范》(JGJ/T111-98)要求,确定基坑内降水深度为 9.5m,局部 13.5m,考虑到水跃值,井管内动水位 15~20m 左右;③降水井井数及井间距确定:据基坑的降水观测和涌水量的估算,降水井数定为 58 眼,井间距 15m。

  5 降水井和回灌井①降水井:根据场地地层结构,基坑开挖深度,确定降水井井深 20m,孔径¢700mm,管径¢400mm 的水泥质管,管外填¢2~8mm 规格滤料,过滤器为园孔骨架的包网过滤器。上部 1m 为实管,底部 2m 为沉砂管,中间部分为花管。②回灌井:由于场地紧邻南同蒲铁路,考虑到地下水位下降会引起铁路的不均匀沉降,本次降水布置 21 个回灌井,与降水井形成一一对应的关系,确保回灌效果。根据地层结构,基坑开挖深度,初步确定回灌井井深 15m,孔径¢700mm,管径¢400mm 的水泥质管,管外填¢1.5~2.0cm滤料。上部 1m 为实管,底部 2m 为沉砂管,中间部分为花管。

  6 基坑支护

  ①场地北侧(紧邻南同蒲铁路一侧)一级放坡,放坡坡度 1誜0.5,同时采用双排水泥土搅拌桩作止水帷幕。②基坑南侧采用一级放坡,坡度为 1誜0.7。③开挖深度 12.5m,地段(1# 转运站)采用灌注桩及锚索组合支护方案。④止水帷幕水泥土搅拌桩桩径 0.5m,桩距 0.35m,桩长 10.0m;格栅式水泥土搅拌桩挡墙桩长 12m,桩径及桩距同上。⑤降水、支护周边影响分析:预测施工期间铁路路基最大沉降量约 10mm。⑥铁路路基变形观测:变形测量等级为四等。1)水平位移测量:采用经纬仪投点法进行水平位移测量,变形点的点位中误差小于 12mm;2)垂直位移观测:采用水准仪进行垂直位移观测,变形点的高程中误差小于2.0mm,相邻变形点高程中误差小于 1.0mm。

  7 深层搅拌桩帷幕施工工艺及施工技术要求

  7.1 深层搅拌桩施工工艺流程 钻机就位→搅拌下沉→喷浆搅拌、提升→重复搅拌提升→关闭注浆机→桩机移位。

  7.2 水泥土搅拌桩(深层搅拌桩)帷幕施工技术要求

    ①施工前,应事先平整场地,清除桩位处土地,地下障碍物等。

  ②深层搅拌桩桩位偏差≤50mm,垂直度偏差≤0.5%,搭接宽度 150mm。

  ③钻机提升速度应掌握在Ⅱ挡操作,采用 4 搅 2 喷,经常检查钻头直径,随时补焊。

  ④施工前应标定钻机的灰浆泵输浆量,灰浆经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间和设备提升速度等施工参数。

  ⑤施工过程应有专人记录,对不合格的桩位根据具体的情况分别采取补桩或加强邻桩等措施。

  ⑥水泥土墙桩在施工后一周内进行开挖检查成桩质量,若不符和设计要求应及时调整施工工艺。

  ⑦水泥土墙在设计开挖龄期采用钻芯法检测墙身完整性,钻芯数量不少于 7 根;并根据设计要求取样进行抗压强度试验。

  8 降水工程井点施工工艺及施工技术要求

  8.1 降水井及回灌井施工工艺及施工技术要求

  8.1.1 降水井及回灌井施工工艺流 场地平整→埋设护筒→钻机就位→成孔→清孔换浆→下井管→回填滤料→洗井→成井→钻机移位。

  8.1.2 降水井及回灌井施工技术要求

  ①降水井及回灌井宜在观测孔施工完成后进行。

  ②施工场地要平整、压实,钻机安装应平稳。

  ③保证孔直、孔圆,每百米孔斜度不得大于 1.5 度,每50m 测一次孔斜度。

  ④对水位以下地层应严格控制泥浆稠度,必须用泥浆搅拌机制作泥浆,泥浆比重控制在 1.20~1.25g/cm3,粘度20~22S,胶体率 95%以上。时刻控制孔内水位,以防大量漏浆造成塌孔。

  ⑤钻进过程中应认真记录地层、岩性厚度、变层位置、循环液漏失量、水位等。

  ⑥成孔后,应立即采用钢丝绳刷对水位以下孔壁进行刷孔,然后清底换浆,确保孔底无沉渣,泥浆稠度小于1.05g/cm3,方可下管。成井后井管应高现自然地面 20cm。

  ⑦井管下置完毕后要立即填料,填充滤料时应从井管四周缓缓倒入,保证滤水层厚度均匀,且不小于 100mm。

  ⑧洗井:用活塞及空压机洗井,至水清砂净,水位恢复稳定后进行抽水试验。

  8.2 观测井施工工艺及施工技术要求

  8.2.1 观测井施工工艺流程 平整场地→钻机就位→钻进→成孔→拔出护筒→下 PVC 管→回填滤料→成井→钻机移位。

  8.2.2 施工技术要求

  ①观测孔施工采用护管加清水冲击钻进,施工技术要求同工程地质钻探孔。

  ②孔深 12m,开孔直径 168mm。

  ③滤水管包缠:滤水管采用管径 70mm 的带孔 PVC管,用 60 目尼龙底包缠二层。

  ④管外填 准1.5~2.0cm 滤料,填充滤料时应从 PVC 管四周缓缓倒入。

  ⑤成孔后井 PVC 管应高现自然地面不少于 30cm。

  8.3 基坑降水、回灌、观测。

  降水:降水井要每眼井单独配备箱和配漏电保护器。

  开始降水时,先将水泵放置到距离井口 15m 的位置试抽水。根据降水情况可适当调整水泵位置。抽水过程中,一定要加强基坑内外水位变化和基坑水位移、周边建筑物的沉降观测等多方位的监测工作。

  回灌:是控制和减小基坑北侧铁路发生沉降的有效措施之一。本工程视抽水情况调整设计回灌井。

  观测:水位观测在水位稳定前 3 次/天,水位稳定后 2次/天。

  基坑开挖到位后,坑内水位应保持在 9~10m,待土建单位基础施工出±0.000 后降水工作结束。

  抽水注意事项:

  ①在降水深度范围内要连续抽水,不能间断。严格控制降水深度和速度。降水深度不得超过设计深度。水管连接要严密,不得跑、冒、滴、漏。

  ②下泵、提泵要特别小心,以免碰坏井壁。

  ③抽水期间要有可靠的电源。

  ④要紧密配合土方开挖,防止降水井被破坏。

  ⑤降水期间,因现场电缆、水管等布置较密,尤其在土方开挖施工中,必须做好现场电缆、输水管道的保护工作,严禁因现场电缆和输水管破损,造成人员伤亡事故及其它不必要的损失。

  ⑥排水要全部进入水渠不得漫流。

  ⑦加强监测和做好回灌工作。

  9 基坑开挖

  基坑开挖在全部支护和降水设施施工完成后进行。同时降水天数不得少于 7 天,并观测降水深度达到要求后,方可进行开挖。

  因本工程开挖工作面大,开挖工作易分段进行,为后续工作创造条件,同时本工程开挖深度较深,采用台阶法开挖,分为上下两个台阶。两台挖机一上一下接力开挖。

  在开挖过程中注意保护降水设施,在降水井的位置上插上红旗,作出明显的标记,引起作业人员的注意,同时配专人进行防护。

  10 基坑支护和降水的实施效果

  本工程支护和降水相当成功,地下工程施工历经 4 个多月的时间,没有出现过任何大的事故。降水井的布置,根据在施工过程中,几台泵发生了故障后,只要有一台泵停止抽水的时间达到 1 小时,坑底就会有水涌出。证明井距的布置相当合理。

  通过回灌技术的实施,南同蒲正线的下沉量控制到了4mm,经过沉降观测得出上述结论。回灌技术实施关键问题:是对南同蒲正线一侧的水位要勤观测,如果水位低于正常水位 2m 时,要立即回灌,确保南同蒲正线一侧的水位。

  11 成本

  本工程施工降水和基坑支护费用约为 250 万元,与其它类似的工程相比,节约费用约为 150 万元。

  12 结论

  深基坑的支护和降水是复杂的,施工前必须调查清楚,拿出可行的方案来指导施工。同时在施工中,具体问题具体分析,切不能一概而论。以上施工设计和施工过程也为我们积累了不少的经验,要认真总结经验,为以后类似的工程施工积累经验。

  参考文献:

  [1]JGJ/T-98,建筑与市政降水工程技术规范[S].

  [2]TB/10025-2001,铁路路基支挡结构设计规范[S].

  [3]JGJ79-2002,建筑地基处理技术规范[S].

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