深基坑支护的设计施工和降水工程

时间：2015-12-20 23:41:46 所属分类：建筑科学 浏览量:

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

　　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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