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(渭源县兴陇建筑安装工程有限责任公司,748200)
【摘要】基坑对于建筑工程来说一直是一个施工难点,尤其是超大型基坑的挖掘,更是容易出现各种技术上的问题。本文中,笔者将主要针对我国基坑施工中的技术薄弱环节——超大型深基坑的降排水的处理做详细阐述。
【关键词】超大型深基坑;综合降排水;施工措施
基坑作为建筑工程的一个重要施工环节,其施工工艺也是非常值得我们不断研究和探索的,目前我国的一些工程的施工中,对于基坑工程的施工工艺还有很大的发展空间,下面我们从降排水的方面来探讨一下基坑工程的施工工艺。
1 工程概况
1.1 基坑规模
举例一个工程为四层框架结构商业楼,地上三层,地下一层,占地面积宽60米,长300米,地下室层高为5.1米,基础梁和独立基础总高为1.2米,有防水设计要求。本案例工程两端有已建的高层楼房、前后有已使用的道路,施工现场较狭小,那么本工程的施工重点就是基础及地下室工程,在这个过程中,我们必须解决好的重要问题就是基坑开挖及基础施工中的降排水。
值得注意的是,地下室基坑的挖掘面积也不能过大,直接将基坑挖掘的过大,不仅有损周围的地质结构,也会给地面上的施工造成不便。且基坑要分三段进行施工,各施工段的施工要留有一定的空隙。
2 工程地质状况
2.1工程地质、水文地质特征
工程的地质地貌特征为典型的平原,含水量比较丰富,且有着充沛的地下水资源,这样我们就必须要合理的安排好地下水的引流问题,不能使地下水的流向对工程的施工造成干扰,也不能将挖掘好的基坑浸湿。
2.2地质分层情况
2.2.1 淤泥:主要是以一些黑灰色的杂质为主,并伴有一些异味,这样的土层对于任何建筑的施工都是非常有害的,必须及时清除的。
2.2.2 黏土层:主要的土质的黏住度比较高,会比较容易和施工材料进行贴合,但是缺点是不易铲除。
2.2.3 粉细砂层:该层土质的特点是比较细致,易于分层,但是缺点就是比较散,不好堆积。
2.2.4 中砂层:属于各项指标都比较综合的一种土层,无论是黏住度还是细致程度都处于平均水平,是比较好处理的一种土质。
2.3 基坑内工程施工部署
确定了施工区域的土质结构后,就可以开始施工准备了,一般在挖掘第一层基坑的时候,一定要做好坡体的支护工作,防止坡体的下陷和滑落,给接下来的施工造成不便,通常采取的措施是在底边周围的三边做好一个三角形的施工支护,这样不仅可以防止坡体的滑落,还能够稳定基坑的定型,有利于开展第二层的施工挖掘。
2.4 施工难点
基坑的施工难点就在于设置地下水的排水沟问题,一般情况下工程的基坑的施工都要配备一定的水泵,因为地下水在无法引流时,只有进行抽取。地下水的引流一般通过排水沟的挖掘来完成,施工人员根据施工前的地质调查情况,来设计一个合理的引流的水沟的路线,在施工中一定要避免对该路线的破坏,尤其是基坑的挖掘的两个层级的施工中,更容易伤及排水沟。一般情况下,少量的地下水会根据排水沟的引导及时的流走,但是也是指含水量小于一半的土层而言,而平原地区的土质的含水量一般比较大,对于这样的区域,我们一般无法通过排水沟的挖掘就将整个的土层中的地下水顺利排出,必须结合一定的辅助措施,例如水泵的使用。另外遇到多雨季节或者暴雨天气,外部环境会对排水沟造成一定的损害,这也会严重影响排水的质量,同时还会危及基坑的质量,需要我们做好防护措施。
由于案例中的工程基坑面积非常之大,且对于形状的要求非常严格,所以我们在施工的过程中一定要将基坑的各个边框进行统一的固定,一方面是为了达到定型的目的,一方面也是为了给后续施工提供便利。因此,在邊框被固定的情况下,排水沟的设计和施工都要尽量避免影响基坑的整体形状,要尽量少的绕到基坑的内部,应该尽量走基坑的边缘路线。这样不仅可以减少对基坑的损害,也便于水泵的作业。
3 降水施工的具体方法和施工步骤
3.1 真空井点降水的装置比较复杂,需要多种设备的互相配合,且覆盖面积比较小,结合各种特点可以知道,这种降水方法并不适合该地下室工程。
3.2 喷射井点降水的施工深度是完全可以满足该地下室的需要的,但是实践证明,喷射井点的方法只适合应用于地面上的施工作业,无法完成地下施工的任务。
3.3 管井降水是最为传统的一种施工技术,它虽然克服了前两种施工在技术上的缺陷,但是也存在着技术上的问题,首先作为一种传统的施工技术,它的工作效率比较低,无法满足该项施工中的大型地下施工的进度上的要求,必然会延误工期,其次,这种方法需要大量的人工作业,也是很不符合工程造价的实际情况的。
3.4 深井井点降水法虽然是一种工作效率比较高的施工工艺,但是这种方法对于土质的要求是非常高的,一般的平原土质是不适用的,所以本文中的地下室不在此列。
3.5 集水明排法是利用多条排水沟将地下水引导到一起,然后再一起排出,这种排水的做法经过试验,是最适合该项工程的具体要求的,既保留了其他方法的先进性,也克服了许多施工中的具体问题。
最后,在基坑的降排水施工的过程中,我们要注意竖向风道基坑的两侧的支护柱的间隔要平均,一般保持在十米为宜,基坑宽度被两侧支护柱净距离所限只有21m,风道基底宽18.1m;如采用钢板桩,考虑到打拔桩时振动锤需占的空间,在坑外布置连续的钢板桩也不可行,只能间断地在坑外的支护柱间打钢板桩挡土,有支护柱处则靠其下的桩共同作用来挡土。如此,风道二级基坑就不能形成封闭空间单独降水,降水范围须包括整个一二级基坑。因此,从中间的竖向风道开始施工对整个基坑的降水最有利。
3.6 其他注意事项
3.6.1 渗水理论表明,在渗透系数一定时,出水量的大小与水力坡度和透水面积成正比;要尽量的增加基坑的长度,扩大吸水的面积。最好的做法是一挖到底,将整个基坑一气呵成,不仅可以保持宽度,还可以保证基坑的流畅,更有利于水泵的抽水。
3.6.2 当土方开挖到基底标高后,还需进一步把水降到基础底面以下,深度以三十厘米为宜。按照通常的做法,须在基坑两侧再挖明沟和积水井排水,深度也同样保持在三十厘米。但是,坑底面表层的沙土经过开挖过程中的扰动已变得稀松不堪,在饱和状态下已不可能挖出一条成型的水沟。鉴于此,在施工方案中设计了超挖土方30㎝深,再回填同厚度的碎石作为垫层和滤水层,其宽度超过底板40㎝。为了不使碎石陷入扰动过的粉细砂中而失效,先在整个基坑底面上满铺一层透水的土工布作为隔浆层,既可以避免碎石滤水层与泥浆混合,又减小了碎石层的厚度。碎石层外缘与基坑边的护坡脚沙袋间就自然形成了一条水沟,在此安置水泵抽水即可将水位控制在碎石层下,利于其上各工序的施工。
3.6.3 抽水的过程最忌讳的就是间断抽水,因为水是不断的流动的,如果停止了水泵的工作,那么水就会反向的流回到基坑内,则前期的抽水作业都功亏一篑,所以,我们一定要保证水泵的电力供应。
总结
综上所述,选择合适的基坑降水和排水工艺是非常重要的,特别是在超大型的地下基坑的施工过程中,要认真的研究每一种方法的可行性和操作上的注意事项,将基坑排水工作顺利的完成,不仅有益于基坑施工的进展,更有益于整个工程的顺利进行。所以,我们在以后的工作中要不断总结经验,吸取教训,不断完善基坑的降排水技术,为地下施工工程作出自己的贡献。
参考文献
[1]《建筑施工手册》(第四版缩印本)
[2]《建筑基坑支护工程技术规程》(DBJ/T15-20-97)
[3]《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)
[4]《地下工程防水技术规范》(GB50108—2001)
【摘要】基坑对于建筑工程来说一直是一个施工难点,尤其是超大型基坑的挖掘,更是容易出现各种技术上的问题。本文中,笔者将主要针对我国基坑施工中的技术薄弱环节——超大型深基坑的降排水的处理做详细阐述。
【关键词】超大型深基坑;综合降排水;施工措施
基坑作为建筑工程的一个重要施工环节,其施工工艺也是非常值得我们不断研究和探索的,目前我国的一些工程的施工中,对于基坑工程的施工工艺还有很大的发展空间,下面我们从降排水的方面来探讨一下基坑工程的施工工艺。
1 工程概况
1.1 基坑规模
举例一个工程为四层框架结构商业楼,地上三层,地下一层,占地面积宽60米,长300米,地下室层高为5.1米,基础梁和独立基础总高为1.2米,有防水设计要求。本案例工程两端有已建的高层楼房、前后有已使用的道路,施工现场较狭小,那么本工程的施工重点就是基础及地下室工程,在这个过程中,我们必须解决好的重要问题就是基坑开挖及基础施工中的降排水。
值得注意的是,地下室基坑的挖掘面积也不能过大,直接将基坑挖掘的过大,不仅有损周围的地质结构,也会给地面上的施工造成不便。且基坑要分三段进行施工,各施工段的施工要留有一定的空隙。
2 工程地质状况
2.1工程地质、水文地质特征
工程的地质地貌特征为典型的平原,含水量比较丰富,且有着充沛的地下水资源,这样我们就必须要合理的安排好地下水的引流问题,不能使地下水的流向对工程的施工造成干扰,也不能将挖掘好的基坑浸湿。
2.2地质分层情况
2.2.1 淤泥:主要是以一些黑灰色的杂质为主,并伴有一些异味,这样的土层对于任何建筑的施工都是非常有害的,必须及时清除的。
2.2.2 黏土层:主要的土质的黏住度比较高,会比较容易和施工材料进行贴合,但是缺点是不易铲除。
2.2.3 粉细砂层:该层土质的特点是比较细致,易于分层,但是缺点就是比较散,不好堆积。
2.2.4 中砂层:属于各项指标都比较综合的一种土层,无论是黏住度还是细致程度都处于平均水平,是比较好处理的一种土质。
2.3 基坑内工程施工部署
确定了施工区域的土质结构后,就可以开始施工准备了,一般在挖掘第一层基坑的时候,一定要做好坡体的支护工作,防止坡体的下陷和滑落,给接下来的施工造成不便,通常采取的措施是在底边周围的三边做好一个三角形的施工支护,这样不仅可以防止坡体的滑落,还能够稳定基坑的定型,有利于开展第二层的施工挖掘。
2.4 施工难点
基坑的施工难点就在于设置地下水的排水沟问题,一般情况下工程的基坑的施工都要配备一定的水泵,因为地下水在无法引流时,只有进行抽取。地下水的引流一般通过排水沟的挖掘来完成,施工人员根据施工前的地质调查情况,来设计一个合理的引流的水沟的路线,在施工中一定要避免对该路线的破坏,尤其是基坑的挖掘的两个层级的施工中,更容易伤及排水沟。一般情况下,少量的地下水会根据排水沟的引导及时的流走,但是也是指含水量小于一半的土层而言,而平原地区的土质的含水量一般比较大,对于这样的区域,我们一般无法通过排水沟的挖掘就将整个的土层中的地下水顺利排出,必须结合一定的辅助措施,例如水泵的使用。另外遇到多雨季节或者暴雨天气,外部环境会对排水沟造成一定的损害,这也会严重影响排水的质量,同时还会危及基坑的质量,需要我们做好防护措施。
由于案例中的工程基坑面积非常之大,且对于形状的要求非常严格,所以我们在施工的过程中一定要将基坑的各个边框进行统一的固定,一方面是为了达到定型的目的,一方面也是为了给后续施工提供便利。因此,在邊框被固定的情况下,排水沟的设计和施工都要尽量避免影响基坑的整体形状,要尽量少的绕到基坑的内部,应该尽量走基坑的边缘路线。这样不仅可以减少对基坑的损害,也便于水泵的作业。
3 降水施工的具体方法和施工步骤
3.1 真空井点降水的装置比较复杂,需要多种设备的互相配合,且覆盖面积比较小,结合各种特点可以知道,这种降水方法并不适合该地下室工程。
3.2 喷射井点降水的施工深度是完全可以满足该地下室的需要的,但是实践证明,喷射井点的方法只适合应用于地面上的施工作业,无法完成地下施工的任务。
3.3 管井降水是最为传统的一种施工技术,它虽然克服了前两种施工在技术上的缺陷,但是也存在着技术上的问题,首先作为一种传统的施工技术,它的工作效率比较低,无法满足该项施工中的大型地下施工的进度上的要求,必然会延误工期,其次,这种方法需要大量的人工作业,也是很不符合工程造价的实际情况的。
3.4 深井井点降水法虽然是一种工作效率比较高的施工工艺,但是这种方法对于土质的要求是非常高的,一般的平原土质是不适用的,所以本文中的地下室不在此列。
3.5 集水明排法是利用多条排水沟将地下水引导到一起,然后再一起排出,这种排水的做法经过试验,是最适合该项工程的具体要求的,既保留了其他方法的先进性,也克服了许多施工中的具体问题。
最后,在基坑的降排水施工的过程中,我们要注意竖向风道基坑的两侧的支护柱的间隔要平均,一般保持在十米为宜,基坑宽度被两侧支护柱净距离所限只有21m,风道基底宽18.1m;如采用钢板桩,考虑到打拔桩时振动锤需占的空间,在坑外布置连续的钢板桩也不可行,只能间断地在坑外的支护柱间打钢板桩挡土,有支护柱处则靠其下的桩共同作用来挡土。如此,风道二级基坑就不能形成封闭空间单独降水,降水范围须包括整个一二级基坑。因此,从中间的竖向风道开始施工对整个基坑的降水最有利。
3.6 其他注意事项
3.6.1 渗水理论表明,在渗透系数一定时,出水量的大小与水力坡度和透水面积成正比;要尽量的增加基坑的长度,扩大吸水的面积。最好的做法是一挖到底,将整个基坑一气呵成,不仅可以保持宽度,还可以保证基坑的流畅,更有利于水泵的抽水。
3.6.2 当土方开挖到基底标高后,还需进一步把水降到基础底面以下,深度以三十厘米为宜。按照通常的做法,须在基坑两侧再挖明沟和积水井排水,深度也同样保持在三十厘米。但是,坑底面表层的沙土经过开挖过程中的扰动已变得稀松不堪,在饱和状态下已不可能挖出一条成型的水沟。鉴于此,在施工方案中设计了超挖土方30㎝深,再回填同厚度的碎石作为垫层和滤水层,其宽度超过底板40㎝。为了不使碎石陷入扰动过的粉细砂中而失效,先在整个基坑底面上满铺一层透水的土工布作为隔浆层,既可以避免碎石滤水层与泥浆混合,又减小了碎石层的厚度。碎石层外缘与基坑边的护坡脚沙袋间就自然形成了一条水沟,在此安置水泵抽水即可将水位控制在碎石层下,利于其上各工序的施工。
3.6.3 抽水的过程最忌讳的就是间断抽水,因为水是不断的流动的,如果停止了水泵的工作,那么水就会反向的流回到基坑内,则前期的抽水作业都功亏一篑,所以,我们一定要保证水泵的电力供应。
总结
综上所述,选择合适的基坑降水和排水工艺是非常重要的,特别是在超大型的地下基坑的施工过程中,要认真的研究每一种方法的可行性和操作上的注意事项,将基坑排水工作顺利的完成,不仅有益于基坑施工的进展,更有益于整个工程的顺利进行。所以,我们在以后的工作中要不断总结经验,吸取教训,不断完善基坑的降排水技术,为地下施工工程作出自己的贡献。
参考文献
[1]《建筑施工手册》(第四版缩印本)
[2]《建筑基坑支护工程技术规程》(DBJ/T15-20-97)
[3]《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)
[4]《地下工程防水技术规范》(GB50108—2001)