基坑工程中地下水控制策略分析
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摘要:在土方開挖過程中,,地下水滲入坑內(nèi),不但會使施工條件惡化,,而更嚴重的是會造成邊坡塌方和地基承載能力下降,。所以基坑工程中必須嚴格控制地下水,通過控制地下水獲得基坑開挖的作業(yè)空間,,保證基坑邊坡和底板的穩(wěn)定以及基坑周邊環(huán)境的安全及正常使用,。基坑地下水控制工程應滿足支護結(jié)構(gòu)設計要求,,應根據(jù)場地及周邊工程地質(zhì)條件,、水文地質(zhì)條件和環(huán)境條件并結(jié)合基坑支護和基礎施工方案綜合分析、確定,。而在具體施工時則可以單獨或組合采用集水明排,、井點降水、截水和回灌等方法,。
伴隨著中國城市化進程的加快和各類超大規(guī)模工程的開工建設,,深大基坑和人工切坡的邊坡工程越來越多。由于我國地形復雜,,各地地質(zhì)條件差異較大以及邊(滑)坡與基坑工程問題本身的復雜性,,邊(滑)坡及基坑工程仍然是當今國內(nèi)外巖土工程領域的熱點和難點課題,。城建,、鐵路、公路,、水電建設和露天礦產(chǎn)資源開采等相關領域工程建設中都急需進行邊坡穩(wěn)定性和基坑支護工程研究與治理,。在土方開挖過程中,地下水滲入坑內(nèi),,不但會使施工條件惡化,,而更嚴重的是會造成邊坡塌方和地基承載能力下降,。所以基坑工程中必須嚴格控制地下水,通過控制地下水獲得基坑開挖的作業(yè)空間,,保證基坑邊坡和底板的穩(wěn)定性以及基坑周邊環(huán)境的安全及正常使用,。基坑工程的地下水控制方法我們通常采用集水明排,、井點降水,、截水和回灌的方法,而采用的原理則是截水,、防滲或排水,、降水。截水,、防滲主要是使基坑周圍或底部形成止水帷幕,。而排水、降水則是要防控降水誘發(fā)不均勻沉降,。地下水控制工程應滿足支護結(jié)構(gòu)設計要求,,應根據(jù)場地及周邊工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件和環(huán)境條件并結(jié)合基坑支護和基礎施工方案綜合分析,、確定,。而在具體施工時則可以單獨或組合采用集水明排、井點降水,、截水和回灌等方法,。
一、采用集水明排控制地下水
集水明排主要是在基坑開挖及基礎施工,、養(yǎng)護期間,,基坑四周開挖集水溝,匯集坑壁及坑底滲水,,并引向集水井,。集水明排作業(yè)施工設備簡單,施工成本低,,可單獨采用也可與其它地下水控制方法組合使用,。集水明排作業(yè)方法適用于涌水量不大,坑壁土體穩(wěn)定或k<<0.5m/d的粘性土和砂土地層,。需要注意的是集水明排作業(yè)方法單獨使用時的降水深度不能大于5m,,且為防止抽水引發(fā)流砂,飽和粉細砂層要避免使用,。采用集水明排策略控制地下水時,,集水坑應設置在基礎范圍以外,地下水走向的上游,。根據(jù)地下水量大小,、基坑平面形狀及水泵能力,,集水坑每隔20~40m設置一個。集水坑的直徑或?qū)挾?,一般?.6~0.8m.其深度,,隨著挖土的加深而加深,要經(jīng)常低于挖土面0.7~1.0m.井壁可用竹,、木或鋼筋籠等簡易加固,。當基坑挖至設計標高后,井底應低于坑底1~2m,,并鋪設碎石濾水層,,以免在抽水時將泥砂抽出,并防止井底的土被攪動,。
二,、采用降水法控制地下水
井點降水法就是在基坑開挖前,預先在基坑四周埋設一定數(shù)量的濾水管(井),,利用抽水設備從中抽水,,使地下水位降落到坑底以下,同時在基坑開挖和地下主體結(jié)構(gòu)施工過程中仍不斷選自.投標書代寫網(wǎng) yipai178.com抽水,。地下水控制工程采用降水策略時,,我們可以根據(jù)具體情況選擇不同的降水方法,主要包括輕型井點,、電滲井點,、噴射井點降水、管井(深井)井點降水或深井泵井點降水,。
?。?)輕型井點。輕型井點系統(tǒng)由井點管,、連接管,、集水總管及抽水設備等組成。輕型井點法通常適用于滲透系數(shù)為0.1~20m/d的土層,,對土層中含有大量的細砂和粉砂層特別有效,。具有可以防止流砂現(xiàn)象和增加土坡穩(wěn)定,且便于施工的特點,。在粉土中,,由于毛細力作用,孔隙水單靠重力不易排出,,需要采用真空井點方式,。即在濾管上下適當范圍填充粘土,并在濾料段之上至孔口用粘土球密封,,造成良好的真空度,,利于排水。對于滲透系數(shù)極小的粘土和粉土中,,采用電滲法達到排水降低水位的目的,。
(2)噴射井點,。當基坑開挖要求降水深度大于6m時,,如用輕型井點就必須用多級井點。這會增加井點設備數(shù)量和基坑挖土量,,延長工期等,,往往是不經(jīng)濟的。因此,,當降水深度超過6m,,土層的滲透系數(shù)為0.1~20m/d的弱透水層時,以采用噴射井點為宜,,其降水深度可達20m.噴射井點一般有噴水和噴氣兩種,,井點系統(tǒng)由噴射器、高壓水泵和管路組成,。噴射井點降水具有降水深度大,、管網(wǎng)復雜、效率低,、成本高等特點,。適用于粘土、粉土,、砂土,、填土等滲透系數(shù)較小k=0.1~20m/d的地層以及降水深度較大(8~20m)的降水工程。粗砂等大粒徑土層中,,循環(huán)水流大,,經(jīng)濟性差,不宜采用噴射井點降水,,可改用深井泵降水,。噴射井點降水施工時要嚴格按照施工程序進行,首先安裝水泵設備及泵的進出水管路,,鋪設進水總管和回水總管,。然后再沉設井點管,包括灌填砂濾料,,接通進水總管后及時進行單根試抽,、檢驗。全部井點管沉設完畢后,,接通回水總管,,全面試抽,,檢查整個降水系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)狀況和降水效果。施工作業(yè)中,,進水總管和回水總管與每根井點管連接時要安裝閥門,,以便調(diào)節(jié)使用和防止不抽水時發(fā)生回水倒灌。井點管路接頭應安裝嚴密,。噴射井點的平面和高程布置與輕型井點基本相同,,當坑基寬度小于10m時,采用單排井點布置,;大于10m時,,則用雙排井點布置;當基坑面積較大時,,則采用環(huán)狀井點布置,。噴射井點間距一般為2~3.5m,采用環(huán)狀布置時車輛進出口或道路處的井點間距可擴大為5~7 m.埋設時沖孔直徑約為400~600mm,,深度應比濾管底深1m以上,。
(3)管井(深井)井點,。降水管井(深井)井點降水又稱大井抽水,。利用鉆孔成井,在基坑外側(cè)或內(nèi)部每隔一定距離設置一個管井,,每個管井單獨用一臺水泵不斷抽取井內(nèi)的水來降低地下水位,,當降水深度較大時可采用深井泵。管井深井井點降水的壁管直徑一般大于200mm,,該方法具有排水量大,、排水效果好、施工設備簡單,、易維護特點[3].主要適用于滲透系數(shù)為1~200m/d的土層,,降水深度為>5m.管井可用鋼管管井和混凝土管管井等。鋼管管井的管身采用直徑150~250mm的鋼管,,其過濾部分采用鋼筋焊接骨架外包孔眼為1~2mm的濾網(wǎng),,長度2~3m.混凝土管管井的內(nèi)徑為400mm,分實管與過濾管兩種,,過濾管的孔隙率為20~25%,,吸水管可采用直徑為50~100mm的鋼管或膠皮管,其下端應沉入管井抽吸時的最低水位以下,。水泵可采用2~4英寸潛水泵或單級離心泵,。管井的沉設,可采用泥漿護壁鉆孔法。管井井點布置主要包括坑外和坑內(nèi)布置,??油獠贾脮r要根據(jù)基坑的平面形狀或溝槽的寬度,沿外圍四周呈環(huán)形或單排,、雙排布置,。井中心距坑邊的距離應根據(jù)管井成孔所用鉆機的鉆孔方法而定,,當用沖擊式鉆機并用泥漿護壁時,,井中心距坑邊的距離0.5~1.5m,用套管法時應不小于3m.管井的埋設深度和間距,,應根據(jù)需降水的范圍和深度以及土層的滲透系數(shù)而定,,埋設深度為5~10m,間距為10~50m.則坑內(nèi)布置主要是在坑內(nèi)面積較大或出于防止降水對周圍環(huán)境的不利影響時采用,,可根據(jù)坑內(nèi)降水深度,、單井涌水量以及抽水影響半徑R等確定管井井點間距,再以此間距在坑內(nèi)呈棋盤狀點狀布置,,井點間距D一般為10~15m,,同時應不小于根號2R,以確保在基坑全范圍內(nèi)降低地下水位,。
?。?)深井泵井點。降水深井泵井點降水排水量大,,降水深度可達50m,,不受吸程限制,排水效果好,,井距大,,對平面布置干擾小。其主要利用鉆孔成井,,多采用單井單泵(潛水泵或深井泵)抽取地下水,。通常適用于砂礫、砂卵石等中,、強透水含水層,,滲透系數(shù)為10~250m/d,降水深度大于15m的降水工程,。
三,、截水法控制地下水
截水方法通常采鋼筋混凝土地下連續(xù)墻、SMW(水泥土樁內(nèi)插入H型鋼等),、旋噴樁,、攪拌樁、注漿帷幕等防滲墻形式使基坑周圍或底部形成止水帷幕。
四,、回灌法
為減輕降水沉降漏斗范圍內(nèi),,土體變形對周邊環(huán)境的不良影響,除采用防滲墻等隔水措施外,,還可采用回灌法控制周邊環(huán)境中的地下水位,。其技術要點為常采用回灌井點、回灌砂井,、回灌砂溝等措施,,回灌井距降水井不小于6m,回灌井的間距應根據(jù)降水井的間距和被保護物的平面位置確定,,回灌水位不高于原地下水位,,通過水位觀測孔調(diào)控回灌水量,回灌水箱高度可根據(jù)灌入水量配置,?;毓嗑诉M入穩(wěn)定水面下1m,且位于滲透性較好的土層中,,過濾器的長度應大于降水井過濾器的長度,。回灌砂井的灌砂量應取井孔體積的95%,,填料宜采用含泥量不大于3%,、不均勻系數(shù)在3~5之間的純凈中粗砂?;毓嗨瞬捎们逅?,且回灌井與降水井應協(xié)調(diào)控制。
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