深基坑止水和降水技术设计及应用

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  帷幕止水及降水方案
  
  基坑止水帷幕方案原拟采用深层搅拌桩,但考虑灌注桩在施工中流砂对桩基施工的影响,而大口径井降水对周围一定范围内的土体进行了降水,使场区土的有效应力增加,土体进一步固结,从而使深层搅拌桩难以施工。根据场地深基坑强透水层特点,决定采用高压旋喷桩止水帷幕。既能达到理想的止水效果,且旋喷桩与支护灌注桩相结合,使逆作施工更加安全可靠。
  在基坑逆作施工中,止水帷幕虽能起到止水作用,但考虑到周围土体含水丰富,水压大,水位高的情况下,止水帷幕可能在一些部位发生渗水、漏水、管涌现象,给基坑施工带来困难,所以决定对周围及坑内土体采取降水措施。根据抽水试验,确定采用大口径井降水方案。
  
  止水帷幕与降水井设计
  
  止水帷幕采用高压旋喷桩施工,在不同深度分别采用高压摆喷和定喷。高压摆喷是在某一角度范围内进行喷射,桩体固结体断面呈扇形,定喷是改变喷射方向,桩体固结成板状。根据本工程的地质情况,决定止水帷幕采用摆喷和定喷两种方法。钢筋混凝土支护桩间距为1.2m,旋喷半径定为0.7m,旋喷钻孔间距定为1.25m,使喷射体能够相互重叠,形成封闭墙体。标高18.5~31m范围采用摆喷,31~34.5m范围采用定喷。摆喷角度分225°和180°两种。
  经计算参数出各含水层的总涌水量后,分类确定单井抽水量和降水井的数量。设计大口径井深度定为16.8m,降水井井距为20m,水流上游西南向另布置5口井;坑内设8口井。降水井共设26口。
  降水井采用机械钻井,成孔直径600mm,井管采用直径300m无砂混凝土管,滤水段井管加扎钢丝或棕网片,孔壁与井管之间填粒径为3~24mm砾石作为过滤层。抽水采用深井潜水泵。
  
  止水帷幕与降水井施工工艺
  
   止水帷幕施工采用3重管高压旋喷,即用高压泵产生20Mpa左右的高压喷射水流,同时在其周围环绕一股0.8Mpa左右的圆筒状气流,进行高压水喷射流和气流同轴喷射冲切土体,形成土体中最大的空隙,然后由泥浆泵注入压力为2~5Mpa的水泥浆填充,喷嘴作旋转和提升运动,最后水泥浆在土中凝固成固结体。施工参数见表1。
  施工程序为:
  插管作业钻机成孔一拔出芯管一换旋喷管,插入到预定深度,插管过程中边射水边插管,以防止泥砂堵塞喷嘴,水压一般控制在1.0Mpa左右。
  喷射作业喷射作业应注意检查控制浆液初凝时间,喷射介质流量、压力,旋转及提升速度等参数使其符合要求,并做好记录,绘制作业过程曲线。本工程施工中高压泵用水为地下水,水中有细小砂粒,为防止砂粒堵塞或划伤喷嘴,采用特细丝网对水提前进行过滤。
  大口径降水井成井施工执行JGJ94-94规范中规定的成孔工艺。主要工序为:井位测设→成孔→下井管→填砾→洗井→抽水。成孔过程中应检查控制成孔深度、直径、垂直度,防止出现钻孔的垮塌和缩颈,确保井管位置居中、垂直,接头牢固。填砾时要求检查控制砂砾粒径,按要求对称回填。填砾后应洗井至抽出清水。需定期观测水位、水量,做好记录。
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