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【關鍵詞】深基坑;地下水;影響;降水控制方法
城市軌道交通作為交通工具不僅可以減緩城市的交通壓力,在城市客運交通中發揮骨干作用,而且對于引導城市規劃建設,促進土地開發利用,帶動地域城市溝通聯系有顯著的優勢。由于軌道交通的特殊性,在施工期間,深基坑工程的地下水問題引起了廣泛的關注。因此,在城市軌道交通施工過程中,深基坑地下水作為評價重點,被列為重大安全風險源,它是城市軌道深基坑施工的關鍵點。
1 地下水對深基坑工程的影響和治理原則
1.1 地下水基本類型
在我國南方,氣候類型大部分是亞熱帶季風氣候和一小部分熱帶季風氣候(云南南部、雷州半島和海南島)。雨水量的充足導致地下水含量豐富,長江中下游、江浙地帶、珠江三角洲等地區作為我國經濟發展的先鋒軍,城市軌道交通發展迅猛,但在地下軌道交通發展的同時,深基坑地下水的防治工作也成為了重中之重。
1.1.1 上層滯水、潛水
上層滯水是深基坑中地下水的第一含水層,常分布于砂層中的黏土夾層之上和石灰巖中溶洞底部有黏性土充填的部位。上層滯水由雨水、融雪水等滲入時被局部隔水層阻滯而形成,消耗于蒸發和沿隔水層邊緣下滲。由于接近地表和分布局限,上層滯水的季節性變化強烈,一般發生于在雨季,消失在旱季。上層滯水僅能用作季節性的小型供水,而且很容易受到污染。潛水存在于地表以下,它是第一種穩定隔水層以上,具有自由水面的地下水。潛水有自由水面,地表至潛水面間的距離為潛水埋藏深度。由于潛水層以上沒有連續的隔水層,所以它不承壓或僅局部承壓。降水和地表水通過包氣帶下滲、補給。潛水是重要的供水水源,通常埋藏較淺、分布較廣、開采方便,但很容易受到污染,所以,需要注意保護。
1.1.2 承壓水
它是充滿兩個隔水層之間,含水層中的地下水。承壓水由于頂部有隔水層,補給區小于分布區,動態變化不大,不容易受到污染,同時,它還承受靜水壓力。在適宜的地形條件下,當鉆孔打到含水層時,水便噴出地表,形成自噴水流,所以又稱自流水。人們將這種自流水作為生活用水和農田灌溉。
以上是對上層滯水、潛水、承壓水的概念介紹,它們的主要區別是:上層滯水主要是與外界相通,具有自由水面,受外界影響大;潛水是第一種在穩定的隔水層之上,具有自由水面的水層;承壓水具有水壓力,它屬于自流水,不容易受到污染。而前兩種水沒有水壓力。
1.2 地下水對深基坑的影響和相關分析
在深基坑施工過程中,地下水的處理措施不當,可能會導致基坑險情不斷,還會嚴重影響基坑的施工安全和進度。地下水對基坑施工的危害主要表現為地下水突涌,造成基坑圍護結構失穩,基面侵蝕,污染嚴重,地基承載力降低。降低地下水位引起的地面沉降和周圍建筑物傾斜、開裂,基坑開裂、坍塌等現象,會造成人員傷亡和財產損失等。事實證明,通過對事故原因進行分析發現,導致事故發生的基本原因主要包括勘查設計、施工過程和氣候變化三個方面。地勘設計人員在勘查過程中,對氣候變化、水文地質的原理理解不透徹,對開挖前后水文地質的變化和地下水的運動規律不重視等,可能會導致設計出現偏差,使降水系統出現漏洞,防水體系不足等。在施工過程中,施工單位對設計意圖的理解出現偏差或者施工材料以次充好,都會導致降水系統質量差,達不到止水效果。施工過程中氣候的變化也是影響深基坑地下水的主要因素,尤其是我國沿海地區臺風較多,降雨量大,雨水匯聚對基坑的沖刷、浸泡十分嚴重。
1.3 地下水治理的基本原則
在深基坑施工過程中,地下水的治理原則為降、疏、堵相結合。“降”是指施工前,在施工區域采用布點打井的方法抽取地下水,這會在一定程度上降低地下水的含量,使其水位下降; “疏”是指在排除基坑施工過程中,將基坑范圍內的地表水和地下水采用明溝或水泵將積水引出;“堵”是指通過有效手段將地下水止于深基坑之外 ,一般做法是在深基坑周圍施工地連墻、旋噴樁帷幕等。
2 深基坑地下水處理
對施工范圍內的深基坑地下水降水施工應進行充分的勘探調查,充分了解施工區域內的基坑含水量,制訂出相應的地下水處理措施。
2.1 降水施工措施分類
在施工過程中,需根據相應的水文地質特征和氣候類型等采取相應的降水措施。目前,在深基坑降水過程中,主要采取的降水方法有重力降水(比如積水井、明渠等)和強制降水(比如輕型井點、深井點、電滲井點等)。
2.2 降水措施的選取
降水措施的選取應充分考慮施工區域的水文地質特征、氣候類項、施工時間和地質條件等。在施工過程中,在地表水或地下水含量匱乏地區多采用明溝或水泵將積水引出;地下水含量豐富的地區多采用布點打井的方法抽取地下水,使地下水含量降低、水位下降。采用這樣的方法抽取地下水,不但可以起到降水效果,還可以極大地節省施工時間。根據含水量的大小,設置不同口徑的降水井,在開工前進行降水規劃,可以有效地規避地下水對基坑施工帶來的影響。通過采取有效的降水措施,及時降低基坑開挖范圍內土層的含水量,將基坑內潛水位降至基坑開挖面以下,不小于1.00 m,以滿足基坑開挖施工的要求。確保基坑開挖后基坑底的穩定,是保證基坑開挖安全的首要因素。
3 對地下水處理的基本要求
對施工區域進行詳細的水位地址勘查,必須要有深基坑地下水處理設計的全部資料,包括地層含水量、地下水水位、地質條件、設計結構尺寸、支護類型、基坑周邊環境、施工周期和施工期間的氣象資料,等等。
地下水處理設計時,除了要對周邊環境有足夠認識外,還要對各主要建(構)筑物、地下管線和地面控制點設放適量的變形觀測點、水位變化觀測井,進行全過程的定期觀測,以便采用信息法施工,并配備相應的應急應變措施。
地下水處理時,必須綜合考慮環境、變形和技術經濟指標。基坑面積與承壓水頭降幅(或隔滲所阻擋的承壓水頭高度)的乘積除以水或隔滲投入的經費,所得的就是基坑中在單位面積上每降低(或隔滲)1 m,承壓水頭所需的費用。通過統計計算可知,其結果是深井降水為14~48元;隔滲為186~223元;隔滲與降水相結合為41~101元。
4 結束語
綜上所述,在深基坑工程中,地下水的處理是深基坑成敗的關鍵因素之一。通過對現有的深基坑施工事故的調查發現,有70%的工程事故是由于地下水處理不當或自然條件造成的。因此,在深基坑施工過程中,必須要采取一系列的措施減小甚至排除地下水對深基坑的影響,具體措施包括正確認識各種地質條件、選擇恰當合理的降水方法、科學設計止水結構等。施工時,既要確保深基坑的施工安全,又要盡量避免對水環境的影響。只有這樣,才能促進社會的可持續發展。
參考文獻:
【關鍵詞】高層建筑,地下室防水,防水施工
中圖分類號:TU97文獻標識碼: A
引言
高層建筑地下室工程是主要功能部分也是重要的結構基部,關系著建筑物結構主體自身的穩定性和使用壽命,因此,在施工操作時應控制好每一環節,如模板工程.后澆帶和施工縫的處理等,尤其對細部防水工程的施工環節,應精心組織,科學安排,嚴格控制施工質量,應用較好地施工對策,以期能做到最佳的施工質量,從而保證高層建筑地下室的各項功能的良好實現。我國目前雖然己經建立了自己的專業防水協會,并且出版了防水專刊《中國建筑防水》,并積極組織與國內外同行業的交流活動,取得了良好的效果,為我們借鑒了很多防水施工新工藝、新方法和新技術,但防水行業的設計還落后于材料的開發,加上施工工藝的發展,市場防水施工隊伍素質的參差不齊和施工單位管理水平的差異,造成了地下室防水出現了很多問題,不僅影響到建筑物的使用功能,而且直接關系到工程質量和耐久年限,其重要性是顯而易見的。為此,高層建筑必須滿足建筑地下室防水功能。而對于高層建筑而言,現在為了增加高層建筑的穩定性,也一般都在地下修建一至三層的地下室,因此需要對高層建筑地下室防水的設計、施工和材料等處理做必要地探討。
1高層建筑地下室防水存在的問題
1.1由于地基沉降不均引起的結構局部缺陷
在有些梁板式地下室結構中,底板混凝土承載力小于由地面滲水飽和增大了的地下水浮力,有時設計剛度不足使底板產生向上弓起變形,這些弓起變形達到一定值時,板就會產生微小的徑向裂縫,形成小的穿水通道。另外還存在如下問題,地下室施工過程排水措施不當:地下水降水深度不足,結構混凝土成型的初期地下水過早地侵入結構混凝土造成局部結構自防水的失效。還有可能是由混凝土結構不嚴密產生的通道。它主要是由澆筑中混凝土漏振產生的振搗不實或施工過程出現的暫停,或與舊混凝土接搓不是按施工縫作業,從而形成帶狀混凝土局部松散。
1.2柔性自防水局部破壞
對于地下室底板而言,若采用空鋪法或點粘法,地下室底板墊層和柔性防水層之間可能是不密貼的,它們之間存在間隙。另外,直接在柔性防水層上施工結構層,所以地下室結構層和柔性防水層之間也是不密貼的,這些都可能成為滲漏水的通路。柔性防水層因混凝土缺陷而穿孔破壞。是由于下沉不均導致結構較大的開裂帶動了柔性防水層的破壞;其次是當外防內貼法施工的底板混凝土有較大的外空洞,此時人們不知也不能修補混凝土。產生防水層背面的損失,在水壓力作用下,小局部防水層被擊穿。
1.3建筑構造不當引起的漏水
例如,后澆帶施工縫和沉降縫的施工構造不當引起的漏水。建筑的后澆帶施工縫和沉降縫的構造方法要依地下室大小、深度、平面形狀、地下水壓力及周圍土質而定,該部位的構造不當引起漏水的原因多是構造造型不當,用料不符,施工過程的質量控制不嚴引起的。地下室防水細部構造引起的漏水在實際工程中所占到的比例相當大,但是多數工程中的發生漏水的原因并非是規范中和圖集中的構造圖存在錯誤,而是在工程實際中由于很多原因,沒有采用新型的防水構造做法。如:穿管道處的防水,一些工程中不用套管的方式,因而造成了管道處的漏水。
1.4 現場施工管理不到位造成的滲漏水
現場施工管理粗放,質量控制不到位,對施工隊伍資質審查不嚴,沒有選擇一批業務素質較好的隊伍,沒有按照規范程序精心施工,對施工的事前、事中質量控制不嚴;從原材到驗收關各環節把控不嚴。如后澆帶接縫處理不嚴密,造成收縮裂縫;施工縫根部處理不徹底,有垃圾,浮塵,碎屑等澆筑造成根部裂縫,孔隙滲水;現場三檢制落實不到位,過程控制失利。技術人員、質檢人員疏于檢查驗收,隱蔽環節把控不嚴等。
1.5材料使用不合格
現場材料選型不當,原材出廠質量不合格,試驗報告不過關,造成劣質材料適用于工程,混淆過關,給工程防水帶來質量隱患。
2 地下室防水施工問題處理方法
2.1 剛韌性防水材料的迎水面防水
設計上可進行方案優化,由于地下室防水中裂縫往往是從背水面開始的,從地下室受力方面考慮,能夠充分發揮聚合物水泥砂漿抗壓強度較高的特性;符合迎水面聚合物水泥砂漿變形小的特點。考慮以上因素,建議地下室可以采用剛韌性防水材料背水面防水方式。等主體工程完成后、交付使用前,主體結構的變形趨于穩定時,在防水層施工前,先查找地下室主體結構有沒有裂縫或其他結構缺陷,如有則采取補強補漏措施整改,然后再在底板面作剛韌性防水,依據設計和規范在側壁上反鋪1500mm高。
2.2整體地下室防水
地下室防水方案的首要研究對象是受地下水影響最大的地下室底板處的防水,對于整個地下室而言,地下室的側墻與地下室的底板一起構成內側防水的整體防水屏障。較防水卷材外防水方式而言,聚合物水泥砂漿背水面防水不但整體性有了很大提高,而且施工方便,進度快。不斷重復循環的干濕過程就會導致在混凝土和罩面層區內的鹽分濃度迅速增加。如果這些鹽分是侵蝕性的話,則混凝土質量惡化的情況就會發生。當混凝土表面沉積侵蝕性鹽類時,可通過定期清洗來除去鹽的沉淀物,通過重新嵌縫或是將滲漏的施工縫密封來消除侵入水的源頭。
2.3加強施工管理事項
在施工過程中,需注意以下幾個方面:成品保護需要安排專門人員負責,將責任落實到人,有必要還要安排專門人員進行現場巡視檢查,成品保護最重要的時候就是完成防水層卻未完成保護層期間,現場不準其他人員進入。防止防水層有尖銳物體撞擊,防水層完成后需立即做保護層。底板磚砌永久保護墻位置防水層的表層上需要采取水泥加膠拉毛后抹水泥砂漿做保護層;完成防水層施工之后,防水層最好保證完好無損,防水層上不允許隨意鉆孔。如有必要在鉆孔后必須及時進行修補工作。加強過程環節的檢查驗收工作,三檢制度的落實要到位,并強化施工前的詳細技術交底工作。對于材料進場,要嚴把材料驗收關,并做好檢驗,嚴禁不合格品用于工程。推廣應用較好的四新技術,能進一步加強工程質量保證,例如應用新型堵漏防水材料。
2.4采取的一些施工措施
為避免內外模之間用螺栓拉桿或鐵絲穿透產生引水通路,固定模板用的螺栓、套管及埋于結構中的管道等應加焊止水片或止水環,并須滿焊。也可做兩端帶活動桿頭的對拉螺栓,拆模時擰去螺栓兩端的活動桿頭,清理干凈并干燥后,先用密封材料封堵,再用聚合物水泥砂漿抹平;防水砼運輸后出現離析應二次攪拌,澆灌高度超過2米的應設串筒,溜槽下料。砼應分段、分層、均勻連續澆灌,并用機械振搗密實;砼澆灌必須留設施工縫時,應與設計單位商量,采取有效措施,按設計要求施工;大體積防水砼采用低水化熱水泥、降低澆灌溫度、加快散熱等措施,以防產生溫度收縮裂縫;地下工程防水層設防高度,嚴格按照設計單位的相關節點大樣施工;柔性防水層按設計要求做保護層,迎水面立面用柔性保護層(泡沫板),平面做剛性保護層(砂漿或細石砼)。對于結構砼自防水,外加劑應滿足砼的抗滲、減水、膨脹、密實、抗裂等性能;結構宜采用變形鋼筋,迎水面鋼筋保護層厚度不小于35mm,當直接處于侵蝕性介質中時,保護層厚度不小于50mm;施工縫的止水為金屬止水帶;地下工程節點部位采取增強、多道設防和切實密封的措施;墊層強度等級不低于C15,厚度不小于100mm。對于柔性防水層,在平整的砼結構層上可直接涂刷涂料防水層,若在結構層上做找平層,找平層宜采用強度等級不小于M10、厚度20mm的防水砂漿或聚合物水泥砂漿;外防外貼(涂)法,在墊層與立墻交角處應做成半徑為30mm的小圓角,并設置寬度不小于300mm的附加增強層;在墊層上鋪設柔性防水層遇地下樁時,柔性防水層應鋪至樁周邊,并用密封材料封嚴。樁頭頂面鋪抹20厚高強聚合物水泥砂漿,并超出樁身邊緣50mm寬覆蓋柔性防水層;墻模板要求嚴密不漏漿;鋼筋骨架不能用鐵絲固定在模板上,必須用相同配合比的細石混凝土或砂漿制作墊塊以確保鋼筋保護層厚度。混凝土外墻墻厚中部,在距底板面50cm處,加焊3mm厚,上下各10cm的止水鋼片。結構外墻各種穿墻管、預埋套管加焊止水環,并滿焊嚴密,安裝穿管時,先將管道穿過預埋套管,并將位置找準,作臨時固定,然后一端用封口鋼板將套管與穿管焊牢,再將另一端套管與穿管間的縫隙用防水材料嵌填嚴密,并用封口鋼板封堵嚴密。
3結論
地下工程防水涉及設計、施工、材料選擇等諸多方面內容。設計是地下工程防水的基礎,施工是控制裂縫產生及裂縫寬度大小的關鍵,材料是防水施工質量的保證。因此,對于結構防水的要求及所處環境,強化地下室結構自防水能力,并用動態的觀點從材料的耐久性、材料的適應性以及不同防水材料之間的相容性的全局出發,選擇適用的防水材料,按照設計要求精心組織、科學施工,才能有效提高地下結構防水的可靠性和耐久性,從而滿足建筑使用壽命的要求。
參考文獻:
[1]司徒達敢. 影響地下室防水工程質量的因素及對策[J].廣東建材,2007,(08).
關鍵詞:地下連續墻 管井降水
中圖分類號: K826.16文獻標識碼:A 文章編號:
1 前言
某大橋節點交通整治工程,位于該大橋北岸,場地處于城市交通重要節點位置,場地南側為城市道路,東側為該大橋的引橋,橋下為綠地,西北側為30F高的建筑。本工程場地±0.000標高為72.90m,設3層地下停車場,地下室基礎埋深16.35m,基坑支護采用厚900mm地下連續墻,墻底插入粉砂巖層不小于2m,地下室采用逆作法施工。
本工程地下連續墻施工完成后,施工單位開挖至約-6m后進行人工挖孔墩基礎施工,施工過程中發現地下水無法抽干,導致人工挖孔墩基無法施工,整個工程己處于半停工狀態。
2 原因分析
相關參建單位在工地現場召開會議,首先分析了出現地下水位無法降低至施工要求的原因,有兩種可能性,第一是地下連續墻漏水(在連續墻遇到舊基礎的部位和連續墻墻底與粉砂巖接觸部位),達不到設計的止水要求;第二是基底粉砂巖的透水性超出了原來的預計,基坑外地下水由粉砂巖地層繞過連續墻墻底大量補給基坑內含水層。
3 處理方案
在充分分析研究了場地水文地質條件的基礎上,與會專家提出了高壓旋噴止水帷幕+灌漿封底和基坑內外同時進行管井降水兩個方案,通過對降水和截水兩種方法的經濟技術對比,認為采取高壓旋噴止水帷幕+灌漿封底方案工程造價高,實施技術難度大;根據該市近年來基坑工程管井降水的實踐經驗,我司認為采用基坑內外同時進行管井降水的方案工程造價相對較低,技術也比較可行,為此,決定采用基坑內外同時管井降水方案,將坑內地下水位降到-18m,滿足地下室底板施工條件。
4工程地質及水文地質概況
根據場地地質資料,場地土層主要為填土、粉質粘土、粉細砂、圓礫、粉砂巖等,其中粉細砂、圓礫為場地中的主要含水層,屬強透水層,地下水主要賦存于粉細砂、圓礫中,水量豐富粉質粘土、粉砂泥巖層為弱透水層,典型地質剖面如右圖。
根據勘察報告場地主要含水層為賦存于粗砂及圓礫層中的孔承壓水,其透水性好,穩定水位標高約為64.40m(現地面以下約-8.2m),該層地下水很豐富,圓礫層滲透系數K=40m/d,單井涌水量可達50m3 /h。據當地多年地下水動態觀測資料,場地地下水位年變化幅度約為3m。
根據勘察資料,本場主要巖土層參數如下表。
各巖土層主要參數建議值 表1
5管井降水方案
通過抽水試驗證實降水方案的安全可靠性之后,實施基坑內外管井降水,使基坑內地下水位始終保持在-18m以下,滿足地下室的施工條件。
基坑涌水量利用大井法估算為9700m3/d,計算公式如下:
式中:Q—基坑總涌水量(m3/d)。
k—含水層滲透系數(m/s),取k=40;
H—潛水含水層厚度(m),取H=17;
M—承壓水含水層厚度(m),取M=12;
s—水位降深(m),取s=11.00;
h=H-s =17-11.00=6;
R—降水影響半徑(m),取R=10S=696
r0—基坑等效半徑(m),27.2
A—基坑面積(㎡),A=2320;
設計單井涌水量取600 m3/d,按下式確定井點數:
n=1.1 =1.1×9701/600=17.8
取n=18進行以下驗算。
基坑中心點水位降深按下式計算:
S=
式中:S--基坑中心處水位降深(m)
r1、r2……rn--各井點中心距基坑中心距離(m)
r1=r3=r4=r6=……=27m
代入上式得:
S=11.76m
通過以上驗算,18口管井,可滿足將地下水位降低11m的設計要求。
5.2 降水對周邊環境影響評價
根據場地地質資料,按《建筑基坑支護技術規程》(JGJ120-99)相關條文,經計算分析,結果如下:
地下水位降至-18m,基坑內外共布置27口抽水井,可滿足基坑施工要求。按以上降水井布置及相關參數計算結果如下,降水產生沉降計算系數取0.2:
a.各點降深與地表沉降計算:
降深按《基坑工程手冊》計算
按用戶指定的井數、井位、各井抽水量,計算得:
在指定范圍內: 最小降深=7.175(m) 最大降深=13.170(m)
在指定范圍內: 最小沉降=2.1(cm)最大沉降=2.5(cm)
b.建筑物各角點(橋墩)降深與沉降計算:
建筑物角點1(橋墩): 降深=10.758(m) 沉降=0.433(cm)
建筑物角點2(橋墩): 降深=9.757(m) 沉降=0.407(cm)
建筑物角點3(橋墩): 降深=9.681(m) 沉降=0.400(cm)
建筑物角點4(橋墩): 降深=10.694(m) 沉降=0.422(cm)
建筑物各角點: 最小降深=9.681(m) 最大降深=10.758(m)
建筑物各角點: 最小沉降=0.4(cm)最大沉降=0.43(cm)
建筑各角點之間最大傾斜率 = 千分之 0.029
根據以上計算結果可知,地表最大計算沉降為2.5cm且沉降均勻,因此降水對周邊環境影響較小,也表明對地表管線及道路多層建筑影響較小。同時對最靠近基坑四個引橋橋墩位置的沉降進行計算,最大為0.43cm,說明降水到-18m時對橋墩幾乎沒有影響,降水是可行的。
6 降水井及觀測井施工方案
6.1成井工藝流程
①確定井位②降水井成孔③下井管及濾水管④填礫及封止井口上部⑤洗井⑥抽水試驗⑦水質分析評價⑧安裝水泵設備⑨水泵試抽水⑩正式抽水。
6.2降水井成井要求
(1)成井采用鉆機進行施工,成孔井徑為300mm。
(2)井管采用UPVC管制作,坑內降水井應作好保護措施。
(3)在含水層段設長約8m填礫包網過濾器,濾管四周回填礫石。
6.3洗井及抽水試驗要求
(1)采用免洗井工藝,下完井管后即可安裝抽水泵抽水,如有必要則采用空氣壓縮機洗井法。送風停風再送風再停風,反復上下抽水,每口井洗井時間預計24小時。要求抽水不帶泥砂,且抽出的水逐步變清。
(2)單井抽水試驗采用空氣壓縮機或深井泵進行穩定流抽水試驗,要求抽水穩定時間為24小時,預計需連續抽水24小時。抽水試驗時應同時進行觀測孔的水位觀測。
(3)正式抽水前應進行洗井并進行試抽水,以檢驗降水設計參數及抽出地下水中的含砂率,確保降水井只抽水不抽砂。
6.4水泵設備安裝
抽水設備采用深水泵,抽水管應垂直居中下入井內,泵底距井底1m,抽水管不能碰到井管,水泵應運行平穩,無雜音、無振動。
6.5觀測井成井要求
(1)為檢測降水效果,在基坑內外共布置15口水位觀測井,目的是對降水過程中地下水位進行觀測,開始階段要求24小實時監測。
(2)成孔直徑110mm,井管用D=75mmUPVC塑料管制作。
7 基坑周邊建筑及地下水位觀測
降水過程中,在附近主要建(構)筑物角點及代表性位置的地面(監測管線)布置變形觀測點,用以監測降水施工對建筑物及地表的變形影響。深基坑工程觀測等級為一等,此外所布置的觀測點視線相對通暢,場地為簡單場地。為實時監控建筑物可能發生的變形情況,對所有觀測點進行觀測。
水位觀測實行24小時全天候觀測,即每天實時監控每個觀測孔的水位情況,隨時掌控地下水情況有利于指導降水施工,確保降水施工對周邊建筑的影響最小。
8 管井降水成果
在實際降水施工過程中,由于降水時間長,大部分管井的過濾器由于遭受地下水長期浸蝕而生銹等原因,過濾效果日漸變差,導致管井出水量逐漸減少(而地下水并未減少),因此后期又增加了數口降水井,內外總降水井數量達到27個。地下水位亦控制在-16.5~17.0m,最大降深達11m,滿足地下室底板施工要求。降水持續時間持續到底層地下室底板澆筑完成并達到設計強度,歷時近10個月,較高壓噴射+灌漿法止水方法的成本節約近30%,通過降水期間對周邊建筑的觀測,距基坑僅5m之距的大橋橋墩最大累計沉降不超過3mm。
9 結語
隨著城市深基坑建設的增多,特別是興建在河流低級階地的深大基坑,采用地下連續墻等止水措施造價成本高,特別是深大基坑施工質量亦不易控制,容易造成連續墻墻體的滲漏等問題,從而對基礎、底板施工造成影響,管井降水施工主要針對碎石土的孔隙型地下水,采用管井降水可以有效的解決基坑開挖、基礎施工等地下水問題。
參考文獻
[1]《建筑與市政降水工程技術規范》(JGJ/T111-98);
【關鍵詞】工業與民用建筑工程;基坑施工;地下水處理;研究
為了更好的適應建筑高度的增加,并確保其穩定性,對基坑深度的加深具有重要作用。然而,在實際的加深過程中,會導致地下巖土結構發生變化,進而造成地下水的變化。特別是在基坑深度大于地下水位的情況下,會使得基坑的邊坡出現失衡的現象,形成形變,對支護結構產生直接的影響,嚴重的話還會出現滑坡。
一.基坑施工地下水處理的重要作用
第一,在基坑施工中對地下水進行處理能夠保證地下水的安全[1]。因為淺層的地下水屬于循環的系統,會因為過度使用使水位降低,同時也有可能因為人為的注入而使水位上升,甚至會因為不正常的使用而產生污染。因此,在基坑的施工過程中對地下水進行相應的處理就可以使地下水保持正常的水位,進而確保地下水能夠正常的進行循環,并使其水質更安全。
第二,使基坑更安全,保證建筑物的穩固。在進行建筑基坑的施工時,會因為地下水的處理不合理而產生地下水的滲漏與噴涌,就會對基坑造成嚴重的破壞,也會對建筑物的穩固性能產生直接的影響。
二.工業與民用建筑工程中地下水的危害
首先,地下水容易引起軟土基坑產生沉降。通常情況下,導致基坑出現沉降的原因主要有以下三點:1)因為基坑的坑底出現隆起,導致周圍的地層出現側向的移動;2)因為基坑形狀較大,容易產生形變,導致基坑的支護結構會因此而發生形變,使基坑形變;3)兩側出現壓力差,使圍護的結構出現水平的位移現象,使基坑發生形變。根據以上三個原因的闡述,可以發現,導致基坑沉降的主要原因就是地下水。因為水可以使基坑的坑底出現隆起,并使圍護的結構產生位移,進而使隆起的基坑產生形變,使周圍的地層移動。與此同時,一旦出現地下水的浸泡情況,就會使基坑開挖面下土的應力差加大,導致基坑的形變[2]。
其次,受到水環境的影響會出現形變現象。因為地下水會使土基變軟,進而使其容易因工程的施工現場環境影響而出現形變。大多數的基坑事故都是因為嚴重的忽視了基坑周圍水環境對基坑的一定影響,所以,使得地下水將土基變軟,容易產生形變。
三.基坑施工中地下水的處理方法分析
對于地下水的處理方法比較多,可以按照降水的防水來將地下水的處理劃分成兩類,其中包括止水法與排水法[3]。其中,止水法就是利用具體的手段,在基坑的周圍建造具有止水功能的帷幕,進而將地下水阻擋在基坑外部。止水的方法主要包括地下連續墻、灌漿法和沉井法等等。而排水法主要就是將地下水與基坑范圍內部的地表水進行科學合理的排除。排水法包括井點降水與明溝排水等等。通常情況下,止水法實際的施工難度大,并且其成本也相對較高。但是在排水法中的井點降水的方法在實際的施工過程中操作起來比較簡潔,具體的操作技術比較容易被掌握,是比較實用的方法,所以,在工業與民用建筑的工程中被廣泛的應用,并且效果十分可觀。以下是對井點降水方法的詳細分析。
(一)輕型井點降水方法
這種方法主要是利用真空的作用來實現抽水。在輕型井點降水方法實施的過程中,通常使用的抽水設備主要包括隔膜泵型與真空泵型的配套抽水裝置。其中,會存在不同種類的管道與閥門所組成的管路系統,在開啟抽水的設備以后,就會使井點系統出現真空,這樣就可以使井點周圍的某一范圍出現真空區。同時,井點周圍的地下水由于真空力的作用就會經過砂井,并通過過濾器,被吸收到井點系統內,最終實現井點附近地下水位的降低[4]。在整個過程中,因為有真空區,所以井點附近與真空區外的地下水位出現水頭差,使真空區外地下水在水頭差的情況下通過重力進行流動。基坑地下水必須通過兩種力的共同作用才能夠使水位降低。因此,可以把透明的塑料管以及鋼管與總管和井點管進行連接,在使用塑料管連接時,因為會受到真空力的作用,所以需要在管內安置彈簧,進而增加其對外部張力的抵抗能力,保證地下水的正常流動。
在使用該方法進行地下水處理時,需要注意地下水水位降低后土壤的固結情況。在抽水所影響的范圍內會出現地面沉降的現象,進而對原有的建筑物造成危害。所以,為了更好的保證地下水的處理效果,就需要在實際的處理過程中,使用回灌井點的方法,針對抽水影響范圍內會受到影響的建筑物周圍鉆上一排孔,并在地下水處理前,對孔內的水位進行勘測并記錄。
(二)深井井點降水方法
該方法就是在深基坑周圍進行井管的埋置,保證井管的埋深超過基坑底部的深度,這樣就能夠更好的利用深井泵或者是深井潛水泵,將地下水進行抽出,直到地下水的水位低于基坑的深度為止[5]。這種方法具有相當多優點,首先是井距比較大,其次是排水量很大,同時降水的深度也比較深,并且不會受到吸程的影響與限制。然而,在鉆孔方面,對鉆孔質量的要求是比較高的,所以,深井井點降水的方法的資金投入比較高。
使用該方法最重要的就是有效的控制抽水過程中的水位差,并對地下水的水位進行監測,尤其是施工現場附近的建筑物。在其周圍設置相應的監測井,如果水位差較大,就采用回灌井點的方法,并對所排出的水進行科學合理的安置,避免再次進入基坑中。
(三)電滲井點降水方法
這種地下水的處理方法就是對粘性土中電滲現象與電泳的特性進行充分的利用。因為存在電滲現象與電泳特征,所以使得水粘性土孔隙流動的速度加快,同時具有疏干作用,一定程度上使軟土地基排水的效率有所提高[6]。通常來說,可以把電滲井點降水的方法與輕型井點降水方法或者是其他的方法進行有效的結合,這樣能夠使地下水的抽水效果更好。在飽和的粘性土中,使用電滲井點降水的方法具有明顯的效果,尤其在淤泥質粘土中。主要的原因就是因為淤泥質粘土自身的滲透系數不高,使用普通的輕型井點降水方法是不能有效的滿足需求的。
結束語:
綜上所述,在工業與民用建筑的工程中,基坑的施工發揮著重要的意義,并對整個建筑工程的質量具有決定性的作用。所以,必須要對基坑施工中的地下水處理工作予以重視。不斷提高地下水的處理技術才能夠使地下水實現合理排放,并降低地下水對建筑地基的浸泡,保證建筑工程的整體質量。
參考文獻:
[1]陳浩.探究工業與民用建筑工程基坑施工中地下水的處理[J].建材與裝飾,2012(23):50-51.
[2]宋建英.試論工業與民用建筑工程基坑施工中地下水的處理[J].建筑工程技術與設計,2014(11):551-551.
[3]黃勝榮.工業與民用建筑工程基坑施工中的地下水處理技術分析[J].建材與裝飾,2014(22):92-93.
[4]李勇.工業與民用建筑工程基坑施工中地下水的處理[J].建筑工程技術與設計,2015(9):875-875.
【關鍵詞】基坑施工;地下水處理;工程應用
通常的時候,開始挖基坑的時候,一些條件是必要的。首先,一定要保證基坑處于干燥的狀態中,這樣有利于創造良好的施工環境;其次,一定要保證邊坡的穩定,這樣有利于保障安全施工。如果不重視這些必要條件甚至去忽視這些條件,那么會造成十分嚴重的后果。比如:有的基坑中有積水或者基坑中土質較為稀軟,在這樣的基坑中工作,工作人員沒有辦法站立,很大程度上影響了正常工作的展開;部分基坑有“流砂現象”,這種現象會造成邊坡塌方,也可能破壞地層;部分基坑里面的土發生了移動,這樣會使旁邊的建筑物的安全收到很大的影響。這些異常情況之所以會發生,多數是因為地下水。鑒于以上的現象,我們要充分的重視對地下水的處理。
1、地下水在建筑工程中的危害
在建筑工程當中地下水在某種程度上對建筑整體的內部結構會產生很大的影響,通常會造成地基和基坑的沉降。所以針對建筑工程基坑地下水問題的管理控制措施應當加強,從而保障建筑整體的穩定性和安全性。下面針對建筑施工當中基坑地下水對建筑工程的影響做簡單的介紹。一方面,地下水會導致軟土基坑的沉降,基坑沉降通常有三種原因,可能是基坑太大導致變形,進一步的致使了支護結構的變形,從而催生了基坑的變形;可能是基坑底部的隆起,導致建筑工程周圍的地層產生了側向的移動;還可能是兩側壓力差導致的圍護結構產生水平的移動。由以上論述我們可以看到,地下水對基坑沉降有很大的影響,地下水會讓坑底的土體起來,所以坑底的圍護結構就會移動,從而導致基坑形變,進而引發了基坑周圍地層的移動。基坑開挖面下面的土在有地下水的情況下,應力差變大,應力場狀態產生變換,使得基坑形變。如果有地下水存在,就會影響基坑底部的軟粘土地基,導致它們的天然強度變低,這種情況可能使得地基沉降量增加。另一方面,容易被水環境影響而發生形變。工程設計中通常是根據建筑工程場地的勘察資料,如果發生失誤那么就等于把發生事故的可能埋藏在了軟土基坑工程當中。從發生的許多事故中可以分析出,多數的基坑事故的發生都是因為在建筑過程中忽視了基坑周圍的水體環境對基坑的影響。而避免和防止基坑發生形變進而出現事故的最好的最有效的辦法就是讓基坑遠離周圍水環境的影響。
2、在建筑工程中對基坑地下水的處理辦法
2.1輕型井點
對于基坑面積小,而且地下水位淺的地下水處理,可以使用輕型井點。輕型井點有很多優勢,首先施工簡單建筑過程中的安全性得到了很好的保證,其次很大程度上節省了材料的使用,很大程度上減少了工作人員的工作強度。基于上述優點,輕型井點在處理地下水問題時應用比較廣泛。在應用過程當中由于施工形式和降水要求等因素的不同,輕型井點法有三種不同形式,第一種是單排,第二種是雙排第三種是環狀形式。
(1)施工步驟。具體施工程序主要分為以下幾步:首先,對建造條件和環境進行,完成放線定位;然后,鋪設總管,沖孔,并做一些井點的工作;其次,礫慮料填砂,對上部進行密封并將井點管接通;最后是抽水裝置的安裝和總管的連接,以及把排水管和集水箱裝上。在打開真空泵開始排氣,打開離心泵開始抽水后,必須認真檢測地下水位有沒有什么變化。
(2)施工時要注意的幾點。使用輕水井點抽水法時,產生的效果和設備的選擇有著很大的關系。輕水井點法中,管路系統由三部分構成,分別是井點管、積水總管和閥門。在這個管路系統中用抽水設備等來共同啟動這些構件,構件啟動后將在周圍的有效范圍內出現真空的狀態。真空效應,通過管道的作用被繼續的擴展。這種真空效應也會使在井點周圍的地下水被強行吸入整個系統當中。這樣能夠把地下水位有效的降到最低,最終實現在工業建筑和民用建筑的基坑施工過程中把地下水排除。進而保證施工的穩定性和安全性。
我們必須引起關注的是,我們在使用輕水井法經行基坑地下水位的降水時,該降水法一定會對施工場地的周圍環境產生嚴重的影響,可能會使施工場地周圍的土壤出現固結的現象,假如情況惡化,這種方法還會使施工場地周圍的地面出現裂縫甚至沉降的狀態,最為嚴重的情況下會使周圍出現坍塌。針對這些不良影響,我們在施工前一定要對鉆孔完畢的孔內進行灌水。
2. 2 深井井點
(1)工作原理。深井井點主要是為一定數量的、深度深于基地的井管提前埋置在準備施工的深基坑的周圍,然后用深井泵或者是潛水泵使得地下水在深井實現內拐,然后上升到地面進而得以排除。
(2)施工程序。具體施工程序主要有一下幾步:首先,做好準備工作,完成井點的測量定位工作,開挖井口并且安裝護筒,把使用到的相關設備運到指定位置;然后,鉆孔并完成對井底和井管的回填;其次,清洗洗機井,設置水泵安裝抽水控制電路;最后,完成抽水工作使水位降低后拔掉井管將井密封。
2. 3 管井井點
管井井點,主要是通過鉆孔成井這種方式,在施工場地的周圍安裝一圈管井,并在每個管井處安裝一臺離心泵或潛水泵從而完成對地下水的抽取,用以保障后邊施工的方便。管井井點法主要適合解決輕型井點在建筑過程中難以解決的一些狀況。
綜上所述,隨著我國社會主義社會經濟的不斷發展,我國的各項建設工程量會迅速增加。這就要求我們,提高建筑過程中的各種技能,保障建筑結構內部整體模式的最優化,減少安全事故的發生,提高建筑工程的整體質量。而作為對建筑工程至關重要的地下水處理問題,強化對基坑中地下水處理技術,有效高效的實現將建筑工程基坑中的地下水的合理排放,減少地下水問題對建筑物的影響,對提升我國施工單位的競爭力,實現投入的最大產出有重要意義。
參考文獻:
[1]王愛國.基坑施工中的地下水處理及工程實例[J].科技信息,2013,12(15):87-88.