深井井点降水在长城澜溪岸城基坑施工中的应用

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  【摘要】文章通过对长城澜溪岸城四期基坑项目的分析研究,详细阐述了该基坑工程的降水设计方案与关键施工技术,通过有效的深井降水并配合一定程度上的明排水,使得基坑处地下水位得到很好的降深效果,保证了基坑顺利开挖。
  【关键词】深井降水;施工工艺;疏干降水;质量控制
  中圖分类号:O213.1 文献标识码:A 文章编号:
  
  0引言
  目前,深井降水在基坑施工中已经得到了广泛的应用,为一项理论和实践结合非常紧密的工作。在具体的施工过程中,需要结合不同工程地质水文状况进行分析,展开降水方案设计与施工技术的研究,因此,深井降水仍是基坑施工中的一项重点和难点技术。文中主要结合长城澜溪岸城四期基坑施工实例介绍基坑中深井降水的设计与施工。
  1工程概况
  1.1概况分析
  长城澜溪岸城四期基坑围护项目位于上海市浦东新区惠南镇,南至拱极路,现场场地面积宽阔,材料堆放和临时设施主要地方;西邻丰海路,周边无建筑物;东侧为已建一期住宅,与基坑最小距离为15m;北侧为卫浦港河道,距离基坑距离10m;周边环境较为复杂。拟建工程±0.000相当于绝对标高5.25m,自然地面绝对标高为4.45m,相对标高-0.800m;本工程常规开挖深度为5.8~6.2m,局部落深区落深1.5~2.95m。建筑面积约108089.63 m2。其中:地上建筑面积约72556.03 m2,地下建筑面积约35533.60m2,地下二层、裙房一层,基础为筏板基础,地上10~13层建筑总高度48m,为剪力墙结构类型;基坑173.3×165m,面积约28594.5m2,基础外墙距支护桩距离为0.8m。
  1.2工程地质与水文状况
  根据上海市江南设计院提供的岩土工程勘察报告,场地面貌类型属滨海平原和河口、沙嘴、砂岛类型过渡带;场地上部由西向东由滨海-浅海相③夹层粘质粉土像滨海-河口相②3层粘质粉土过度,因此主要根据粘质粉土的埋藏深度及夹砂程度进行划分。
  经勘查,地表下深度55.05m范围内地基均属第四纪滨海-海口、浅海-滨海、滨海-沼泽相、河口-湖沼沉积及河口-滨海相沉积。主要由粘性土、粉土和砂土组成,一般呈水平状分布。根据本场地土层的沉积时代、成因类型及土层特性,集合土工试验及原位试验结果,将勘探深度内地基土层划分为7个层次,详见表1。
  表1 本工程岩土勘察报告
  
  拟建工程场地中部有一条南北向暗浜分布,暗浜宽8~16m,最大浜深约4.10m,浜填土充填物土质较差,主要以粘性土的素填土以及建筑垃圾等,浜底以淤泥质土为主,流塑,含腐烂物及黑色有机质。
  2深井降水设计思路与目的分析
  为保护周边环境,根据设计图纸和设计要求,拟建工程南侧整个基坑须通过深井降水来提高土体的抗力。因此,本工程的基坑降水方案,也就是针对基坑内降潜水(疏干井)的合理布置、抽水量的控制方案,是确保本工程基坑开挖安全和周边管线、建筑物不受损坏的关键。因而本工程基坑降水是为固结基坑内和坑底下的土体,提高坑内土体抗力,从而减少坑底隆起和围护结构的变形量,防止坑外地表过量沉降。进一步疏干坑内地下水,方便挖掘机和工人在坑内施工作业。降低承压含水层的承压水水头,将其控制在安全埋深以内,以防止基坑底部发生突涌,确保施工时基坑底板的稳定性,并尽量减少由于减压降水引起的地表沉降以及降水对周边建构筑物的不利影响。
  3降水井构造与设计要求
  (1)井口:降水井井口应高于地面以上0.20m,以防止地表污水渗入井内,一般采用优质粘土或水泥浆封闭,其深度不小于2.00m。挖土至地下车库的底板时采取同样的方法封井,深度控制在0.5m~1.0m。
  (2)井壁管:各类管井的井壁管均采用焊接钢管或PVC波纹管,井壁管直径φ273mm(外径)。
  (3)过滤器(滤水管):各类管井均采用圆孔滤水管,滤水管外均包两层30目~40目的尼龙网,滤水管的直径与井壁管的直径相同。
  (4)沉淀管:沉淀管主要起到过滤器不致因井内沉砂堵塞而影响进水的作用,沉淀管接在滤水管底部,直径与滤水管相同,长度为1.00m,沉淀管底口用铁板封死。
  (5)疏干管井:各井从井底向上至地表以下2.00m周围填滤料,并保证用量,保证出水效果。
  (6)填粘性土封孔:在滤料以上采用优质粘土围填至地表并夯实,并做好井口管外的封闭工作。
  注意管井施工时,井点深度全部以井底标高来控制,若场地标高有起伏应在管井的最上部一节相应的增加或者减少井壁管。
  4基坑深井降水施工关键技术
  4.1成孔(井)施工工艺与质量控制
  4.1.1设备选型
  成孔施工机械设备选用GXYL-100型工程钻机及其配套设备。采用正循环回转钻进泥浆护壁的成孔工艺及下井壁管、滤水管,围填滤料、粘性土止水等成井工艺。
  4.1.2成井工艺流程
  井管定位→钻孔、清孔→吊放井管→回填粗砂、洗井→安装深井降水装置→调试→降水→分节拆除井管→降水至坑底以下0.5m→砼垫层浇捣后拆除多余井管、封井→退场
  本工程深井采用大口径井点,在坑内共布置疏干管井132口。
  4.1.3井点布置要求
  上述基坑内深井的井位布置在具体施工时应避开支撑、工程桩和坑底的抽条加固区,同时尽量靠近支撑以便井口固定。降水工作应与开挖施工密切配合,根据开挖的顺序、开挖的进度等情况及时调整疏干井的运行数量。
  4.1.4成井施工工艺
  (1)测放井位:根据降水井井位平面布置图测放井位(132口井位),当布设的井点受地面障碍物或施工条件的影响时,现场可作适当调整。
  (2)安装钻机:机台应安装稳固水平,大钩对准孔中心,大钩、转盘与孔的中心三点成一线。
  (3)钻进成孔:降水井的开孔孔径为φ650mm,均一径到底。钻进开孔时应吊紧大钩钢丝绳,轻压慢转,以保证开孔钻进的垂直度,成孔施工采用孔内自然造浆,钻进过程中泥浆密度控制在1.10~1.15,当提升钻具或停工时,孔内必须压满泥浆,以防止孔壁坍塌。
  (4)清孔换浆:下井管前的清孔换浆工作是保证成井质量的关键工序,为了保证成孔在进入含水层部位不形成过厚的泥皮,当钻孔钻至含水层顶板位置时即开始加清水调浆。钻进至设计标高后,在提钻前将钻杆提至离孔底0.50m,进行冲孔,清除孔内杂物,同时将孔内的泥浆密度逐步调至1.05,孔底沉淤小于30cm,第一次清孔换浆是成井质量得以保证的关键,它将直接影响成井质量,因此施工时清孔换浆工作没有达到规定的要求绝不允许进入下一道工序的施工;
  (5)下井管:管子进场后,应检查过滤器的缝隙是否符合设计要求。下管前必须测量孔深,孔深符合设计要求后,开始下井管,并保证滤水管能居中,井管焊接要牢固,垂直,下到设计深度后,井口固定居中,下井管过程应连续进行,不得中途停止,如因机械故障等原因造成孔内坍塌或沉淀过厚,应将井管重新拔出,扫孔、清孔后重新下入,严禁将井管强行插入坍塌孔底;
  (6)填砾料:填砾料前在井管内下入钻杆至离孔底0.30m~0.50m,井管上口应加闷头密封后,从钻杆内泵送泥浆进行边冲孔边逐步调浆使孔内的泥浆从滤水管内向外由井管与孔壁的环状间隙内返浆,使孔内的泥浆密度逐步调到1.05,然后开小泵量按前述井的构造设计要求填入砾料,并随填随测填砾料的高度。直至砾料下入预定位置为止。
  (7)填粘性土:各井在中粗砂的围填面以上均回填粘性土,回填时,为防止产生“架桥”现象,回填前需将块状的粘性土碾碎(粒径小于3cm为宜)后填入,下入速度不宜太快,沿着井管周围少放慢下的回填,回填部位按井结构图的要求。当土方开挖到支撑面停挖后,根据需要可将井管四周的砂砾清出并回填粘性土密实,深度为支撑面以下0.5m。
  (8)井口封闭:为防止泥浆及地表污水从管外流入井内,在地表以下回填2.00m厚粘性土止水封孔。
  (9)洗井:洗井应在下完井管、填好滤料后立即进行,一气呵成,以免时间过长,护壁泥皮逐渐老化,难以破坏,影响渗水效果。绝不允许搁置时间过长或完成钻探后集中洗井。洗井冲除尘渣,直到井管内排出的水由浑变清,达到正常出水量为止。
  (10)安泵试抽:成井施工结束后,在降水井内及时下入潜水泵与接管、排设排水管道、地面泵安装、出水口水表安装、铺设电缆等,电缆与管道系统在设置时应注意避免在抽水过程中被挖土机、吊车等碾压、碰撞损坏,因此,现场要在这些设备上进行标识。抽水与排水系统安装完毕,即可开始试抽水。先采用泵与潜水泵交替抽水,抽水时管路系统内的度不宜小于-0.04MPa,以确保抽水的效果。
  (11)排水:洗井及降水运行时应用管道将水排至场地四周的明渠内,通过排水渠将水排入场外市政管道中。
  4.2深井降水运行操作
  4.2.1试运行
  试运行之前,准确测定各井口和地面标高、静止水位,然后开始试运行,以检查抽水设备、抽水与排水系统能否满足降水要求。降水的设备(主要是潜水泵)在施工前及时做好调试工作,确保降水设备在降水运行阶段运转正常。在降水井的成井施工阶段应边施工边抽水,即完成一口投入降水运行一口,力争在基坑开挖前,及时降低围护结构内基坑中的地下水位,保证基坑的干开挖施工的顺利进行。
  4.2.2降水运行
  基坑内的降水井应在基坑开挖前三十天进行,做到能及时降低围护结构内基坑中的地下水位至基坑坑底以下1.00m。降水管井抽水时,井内潜水泵开启,每次抽水井内水抽干后,应立即停止潜水泵,對于出水量较大的井每天开潜水泵抽水的次数相应要增多,作到勤抽勤停。管井的井管暴露部分随开挖进度分层分割并回收。
  降水运行期间,现场实行24小时值班制,值班人员应认真做好各项质量记录,做到准确齐全。降水运行过程中对降水井出水量、运行时间作好记录,并及时分析整理,绘制各种必要图表,以合理指导降水工作,提高降水运行的效果。降水运行记录每天提交一份,对停抽的井应及时测量水位,每天1~2次。
  4.2.3降水运行的注意事项
  做好基坑内的明排水准备工作,以防基坑开挖时遇降雨能及时将基坑内的积水抽干。降水运行阶段应经常检查泵的工作状态,一旦发现不正常应及时调泵并修复。并应保证电源供给,如遇电网停电,有关单位须提前两个小时通知降水施工人员,以便及时采取措施,保证降水效果,必要时设置双电源,以保证降水井的正常运营。注意降水工作应与开挖施工密切配合,根据开挖的顺序、开挖的进度等情况及时调整降水井的运行数量。
  4.4降水运行技术措施
  降水运行开始阶段是降水工程的关键阶段,为保证在开挖时及时将地下水降至开挖面以下,因此在洗井过程中,洗完一口井即投入一口,尽可能提前抽水。
  降水的设备(主要是潜水泵)在施工前及时做好调试工作,安装前应对泵本身和控制系统作一次全面细致的检查。检验潜水泵的旋转方向,各部螺栓是否拧紧,润滑油是否足,电缆接头的封口有无松动,电缆线有无破损等情况,然后在地面上转1min左右,如无问题,方可投入使用。潜水电动机、电缆及接头应有可靠绝缘,每台泵应配置一个控制开关。安装完毕应进行试抽水,确保降水设备在降水运行阶段运转正常。工地现场要备足潜水泵,数量多于降水管井数的3~5台。使用的潜水泵要做好日常保养工作,发现坏泵应立即修复,无法修复的应及时更换。
  5降水效果监测
  本场地基坑与周围已建物及道路相距较近,降水时对周围环境会产生一定影响,因此,宜做好本工程和周围环境的监测工作,当坑外地下水位受基坑降水影响下降超过1m时,可能会对周围环境造成不良影响,应引起重视,及时调查原因,必要时应考虑在坑外采取回灌措施,或在坑底进行高压注浆,降低坑底的渗流能力,并可有效降低土层中赋含的承压水对基坑底部造成的不良影响。为安全起见,建议监测单位多布置几个监测点,随时注意地层的变形情况。
  1)采用信息化施工,对周围环境进行监测,发现问题及时处理,调整抽水井及抽水流量,必要时采取回灌措施,指导降水运行和开挖施工。
  2)加强基坑开挖和降水时的环境监测,建设单位所有的监测资料必须及时抄送现场项目部,绘制相关的图表、曲线,以调控降水运行。
  6结语
  实践证明,在长城澜溪岸城四期基坑工程中采用疏干降水和减压降水施工方案是安全可行的,达到了预定的降水要求,周围建筑物的沉降差均满足规范规定的要求,取得了良好的效果,为基坑工程降水的设计和施工提供了参考。
  参考文献
  [1]JGJ120-99,建筑基坑支护技术规程[S].
  [2]张永波,孙新忠.基坑降水工程[M].北京:地震出版社,2000
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