超大、超深基坑降承壓水施工技術(shù)

【摘 要】論述了超大超深基坑降承壓水施工中降水井布置，并分析了底板穩(wěn)定性，后從抽水試驗(yàn)及降水井施工和運(yùn)行論述了施工工藝及質(zhì)量控制要點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】承壓水；降壓井；降水

引言

超大、超深基坑施工中承壓地下水是導(dǎo)致基坑失穩(wěn)破壞的關(guān)鍵因素，也是導(dǎo)致基坑事故的直接原因，當(dāng)前發(fā)生的基坑事故中45-70%部分均與地下水相關(guān)，因此對(duì)地下水尤其是承壓地下水進(jìn)行有效處理是深大基坑施工中確保施工質(zhì)量、降低事故發(fā)生率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)基坑承壓水處理技術(shù)深入研究具有深遠(yuǎn)意義。

1.降承壓水施工技術(shù)

1.1 降水井布置

確?；觾?nèi)承壓水水頭降低的關(guān)鍵因素是在施工中隊(duì)降壓井的合理布置以及科學(xué)合理的確定抽水量及承壓水頭標(biāo)高。一般在布置時(shí)將全部降壓井布置在基坑內(nèi)部，同時(shí)在基坑外布置水位觀測(cè)井以便于實(shí)現(xiàn)在開(kāi)挖深度內(nèi)承壓水能夠“按需減壓”來(lái)降水，并能夠?qū)崿F(xiàn)及時(shí)降低下部承壓含水層的水頭高度，最終將水頭降低到安全高度來(lái)保證施工過(guò)程中基坑底板的穩(wěn)定性[1]。

1.2 底板穩(wěn)定性分析

在井孔開(kāi)挖過(guò)程中必須有效對(duì)承壓水頭埋深進(jìn)行控制以防止在開(kāi)挖過(guò)程中發(fā)生突涌事故，因而應(yīng)先對(duì)其進(jìn)行突涌穩(wěn)定性分析，由于只有當(dāng)基坑底板至承壓水含水層頂板間土體的自重壓力超過(guò)承壓含水層頂板部位承壓水的頂托力時(shí)方可表明其符合穩(wěn)定條件。

1.3 抽水試驗(yàn)

進(jìn)行抽水試驗(yàn)時(shí)為了保證在正式施工前能夠充分觀測(cè)和掌握地下承壓水在抽水后對(duì)含水層內(nèi)地下水位因其的變化特征，并可為基坑降水提供依據(jù)，抽水試驗(yàn)井應(yīng)分散在整個(gè)基坑內(nèi)，具體數(shù)量可結(jié)合基坑面積和地質(zhì)情況確定，抽水試驗(yàn)時(shí)間一般為2-3d。

1.3 布井檢驗(yàn)

當(dāng)所有降壓井點(diǎn)均施工完畢則應(yīng)進(jìn)行一次抽水試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)降壓井布置的合理性，在檢驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)結(jié)合開(kāi)挖深度按需抽水以減少降水對(duì)周圍環(huán)境帶來(lái)的影響，同時(shí)應(yīng)以不同標(biāo)高對(duì)不同工況進(jìn)行模擬以便更為科學(xué)合理的確定降壓井施工和開(kāi)啟的合理布局，同時(shí)應(yīng)結(jié)合模擬結(jié)果及不同開(kāi)挖深度來(lái)開(kāi)啟不同的降壓井以保證承壓水頭的降低程度可滿足基坑開(kāi)挖，并實(shí)現(xiàn)水利梯度平緩，在減水過(guò)程中減少因內(nèi)部水力梯度過(guò)大導(dǎo)致的不均勻沉降對(duì)周圍環(huán)境帶來(lái)的負(fù)面影響。

1.4 降壓井施工

構(gòu)造要求。設(shè)計(jì)的降壓井井口應(yīng)高出地面0.5m以防止地表水滲入井內(nèi)，井管外圍則多采用優(yōu)質(zhì)粘土和水泥漿進(jìn)行封井，一般封閉高度不應(yīng)少于3m；井壁管一般采用焊接鋼管，濾水管則采用橋式濾水管，應(yīng)在其外側(cè)包裹一層細(xì)目尼龍網(wǎng)，應(yīng)控制濾水管直徑與井壁管相同，沉淀管管徑也應(yīng)等同于濾水管，長(zhǎng)度應(yīng)控制在1m左右，管底采用鐵板封閉[2]；

井位測(cè)放。根據(jù)井位布置示意圖進(jìn)行井位測(cè)放，若井位受地面障礙物則可做適當(dāng)調(diào)整；

戶口管埋設(shè)。應(yīng)保證戶口管插入原狀土層內(nèi)，且管外用粘性土或草辮子進(jìn)行封閉以防返漿現(xiàn)象，最終戶口管應(yīng)高出地面0.1-0.3m；

鉆機(jī)安裝。鉆機(jī)安裝應(yīng)保證機(jī)臺(tái)安裝穩(wěn)固平穩(wěn)，大鉤對(duì)準(zhǔn)孔中心，且大鉤、轉(zhuǎn)盤及井孔中心三點(diǎn)位于同一直線；

鉆進(jìn)成孔。鉆井施工應(yīng)一鉆到底并應(yīng)保證孔徑，在鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)吊緊大鉤鋼絲繩并應(yīng)輕壓慢轉(zhuǎn)以保證鉆井過(guò)程中井孔的垂直度，井孔施工應(yīng)采用孔內(nèi)自然造漿，并保證在整個(gè)鉆孔過(guò)程中控制泥漿密度在1.10-1.15范圍內(nèi)，施工中如需提升鉆具或需停工則應(yīng)保證孔內(nèi)壓滿泥漿以防止孔壁坍塌；

清孔。當(dāng)井孔鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后可將鉆桿提至離孔底0.5m，之后則應(yīng)將井孔內(nèi)雜物清除，并同時(shí)調(diào)節(jié)井孔內(nèi)泥漿密度在1.10左右，最終的清孔效果應(yīng)控制孔底沉淤不超過(guò)30cm，同時(shí)泛出的泥漿不含有泥塊為止；

下井管。在下設(shè)井管前應(yīng)檢查過(guò)濾器的縫隙是否符合設(shè)計(jì)要求，在下管前應(yīng)先測(cè)量孔深，只有當(dāng)孔深符合要求時(shí)方可下管，下管前應(yīng)在過(guò)濾管兩端各設(shè)置一套直徑小于孔徑5cm的扶正器以保證濾水管居于井孔中間，并應(yīng)確保各個(gè)管節(jié)間焊接牢固、垂直，井管下到設(shè)計(jì)深度后應(yīng)在井口固定居中；

填礫料。在降承壓水井施工中所采用的礫料最好為中粗砂，一般應(yīng)在井管內(nèi)下鉆桿至距離孔底0.3-0.5m，并應(yīng)在井管上口加設(shè)悶頭來(lái)封閉，之后則可在鉆桿內(nèi)通過(guò)泥漿泵將泥漿送至井孔，在輸送過(guò)程中應(yīng)同時(shí)將泥漿逐步稀釋以保證孔內(nèi)泥漿從濾水管自內(nèi)向外有井管與孔壁的環(huán)狀間隙用以返漿，最終應(yīng)將泥漿稀釋至1.05后則可用小泵量向井內(nèi)填充礫料，在填筑過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)測(cè)定礫料高度直至設(shè)計(jì)高度[3]；

填粘土。粘土填筑時(shí)應(yīng)控制好下料速度和數(shù)量，粘土內(nèi)若含有較大塊則應(yīng)先將其碾碎，在粘土填筑過(guò)程中應(yīng)遵循沿井管周圍少放慢下的原則填筑，填筑完畢后則應(yīng)在井口周圍填粘土或水泥漿及時(shí)封孔以防止地表水流入井內(nèi)；

洗井。在提出鉆桿前應(yīng)利用管內(nèi)鉆桿連接空壓機(jī)，之后用空壓機(jī)抽水，當(dāng)能夠抽出水后方可將鉆桿用活塞洗井，同時(shí)應(yīng)保證活塞從濾水管下部向上拉來(lái)將水拉出井口，開(kāi)始拉活塞時(shí)應(yīng)將活塞在過(guò)濾器部位上下竄動(dòng)以將孔壁泥皮沖破，同時(shí)應(yīng)一邊注水一邊拉活塞，只有當(dāng)拉出的水基本不含有泥沙后方可用空壓機(jī)進(jìn)行抽水洗井來(lái)將管底淤泥吹出井孔，吹洗結(jié)果應(yīng)以水內(nèi)不含有泥沙為止；

降水運(yùn)行。在正式降水前應(yīng)進(jìn)行試運(yùn)行，試運(yùn)行前應(yīng)測(cè)定各個(gè)井口和地面標(biāo)高、靜止水位，試運(yùn)行是為檢查抽水設(shè)備和排水系統(tǒng)是否滿足降水需求；試抽應(yīng)在成井后立即進(jìn)行以免濾水管外濾層淤塞；當(dāng)基坑開(kāi)挖至需降水深度時(shí)則進(jìn)行正式抽水運(yùn)行，在運(yùn)行開(kāi)始階段應(yīng)結(jié)合基坑開(kāi)挖深度并對(duì)照不同深度對(duì)降低水頭程度要求來(lái)增加開(kāi)啟井口數(shù)量，并應(yīng)在整個(gè)抽水過(guò)程中堅(jiān)持每天觀測(cè)井內(nèi)動(dòng)水位，保證其深度符合開(kāi)挖深度所需降低的水頭值，情況異常則應(yīng)分析形成原因并調(diào)整開(kāi)啟水井的數(shù)量；并應(yīng)結(jié)合每天量測(cè)的水位深度結(jié)果對(duì)水位深度和降水時(shí)間繪制關(guān)系曲線圖[4]；

封井。當(dāng)前一般采用注漿封井，首先應(yīng)在管外焊接鋼板止水片，待注漿封閉完成后應(yīng)保證管底低于大底板頂面一定距離，同時(shí)在管口焊接雙層鋼板，待管口至底板頂面孔洞段應(yīng)用混凝土澆筑并抹平；一般在底板鋼筋綁扎時(shí)則應(yīng)進(jìn)行封井的準(zhǔn)備工作，一般應(yīng)事先在井管外壁焊接好3道止水鋼板，但應(yīng)將第二次混凝土澆筑孔洞預(yù)留；在井內(nèi)注漿前應(yīng)先用粘土將濾管部分填實(shí)，之后下注漿管到底部，再添2-3m高度的爪子片后方可開(kāi)始注漿，過(guò)程中應(yīng)一邊提升注漿管一邊填爪子片，并應(yīng)保證管子頂端到注漿管底部距離不少于1m，待重復(fù)注漿至井管割除面以上2m左右后方可終止注漿，待注漿效果符合設(shè)計(jì)要求后方可將井管割除，并將井管內(nèi)混凝土鑿除100-200mm后方可在井內(nèi)焊接首道鋼板，后用混凝土將空隙填滿后方可焊接第二道鋼板，最后方可用同底板混凝土標(biāo)號(hào)相同的混凝土將預(yù)留孔洞填滿抹平；注漿完畢且水泥漿達(dá)到初凝后可抽出井管內(nèi)壓板以上殘留水，并應(yīng)及時(shí)觀察井管內(nèi)水位深度或標(biāo)高的變化，當(dāng)內(nèi)部水位無(wú)明顯升高時(shí)方可表明注漿效果良好。

2.結(jié)語(yǔ)

在超大超深基坑施工中承壓水的控制與降水技術(shù)對(duì)整個(gè)基坑甚至后期建筑質(zhì)量均有很大影響，只有在充分認(rèn)識(shí)到承壓水的特點(diǎn)，并對(duì)其對(duì)建筑施工的影響充分認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上方可制定有效的治理措施，方可針對(duì)承壓水的特征建立完善的承壓水控制策略，確保施工質(zhì)量及安全。

參考文獻(xiàn)

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[2]姚天強(qiáng)，石振華，曹惠賓.基坑降水手冊(cè)[s].第一版.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009．

[3]謝雨竹.局部深坑承壓水降水控制[J].建筑施工，7/2009.

[4]張聚斌.基坑降水的地下水位控制與工程降水的綜合利用[J].探礦工程，2007(3):22—25．