河床砂石地質(zhì)狀況深基坑降水及開挖施工技術(shù)

光 俊 民

(山西一建集團(tuán)有限公司,山西 太原 030012)

河床砂石地質(zhì)狀況深基坑降水及開挖施工技術(shù)

光 俊 民

(山西一建集團(tuán)有限公司,山西 太原 030012)

結(jié)合甘肅涇川污水處理工程粗格柵基坑施工實(shí)例，介紹了基坑施工的方案，對(duì)降水、開挖、墊層施工等關(guān)鍵工序的施工方法控制要點(diǎn)進(jìn)行了闡述，通過(guò)對(duì)基坑邊坡及水位的監(jiān)測(cè)，提出了安全保證措施。

砂石地質(zhì)，深基坑，管井降水，水位監(jiān)測(cè)

1 工程概況

涇川縣城區(qū)生活污水處理工程場(chǎng)地位于涇川縣涇河河漫灘，工程設(shè)計(jì)規(guī)模日處理污水量近期處理規(guī)模為10 000 m3/d。其中粗格柵及污水提升泵房上部為一層框架結(jié)構(gòu)(池體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu))。建筑面積260.34 m2，長(zhǎng)22.5 m，寬20 m，建筑高度為8.9 m?；娱_挖深度粗格柵為6.6 m，提升泵房為9.45 m，地基采用砂石地基，水池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。粗格柵北、西距農(nóng)田約9 m，東側(cè)為細(xì)格柵，南側(cè)距臨舍較近，施工條件較為復(fù)雜,位置見圖1。

本場(chǎng)地位于涇川縣涇河河漫灘，屬小規(guī)模的黃土高原山間盆地及河流階地。本場(chǎng)地地層主要為：耕土層，層厚0.4 m～0.5 m；黃土狀粉土，層厚2.2 m～2.4 m；礫砂層，層厚0.3 m；圓礫層，層厚4.0 m～4.6 m；砂質(zhì)泥巖，最大揭露厚度0.6 m。

地下水位位于5.0 m～5.4 m，礫砂層為主要含水層，屬于第四系松散巖類孔隙水，水量較豐富，主要接受地表水滲漏和側(cè)向水流補(bǔ)給地下水。場(chǎng)地西、北三側(cè)均有涇川涇河河漫灘?；娱_

挖后坑壁上壓力和水壓力增大，坑壁土體極易向坑內(nèi)滑移。

2 施工方案的確定

由于本場(chǎng)地土質(zhì)雜，含有有透水性能的圓礫層，且地下水位較高，在開挖過(guò)程中如基坑側(cè)壁含水量較大時(shí)容易造成塌方，因此根據(jù)實(shí)際情況需先降水，再開挖，并在基坑周邊設(shè)置水平位移觀測(cè)點(diǎn)，對(duì)基坑進(jìn)行施工期間的監(jiān)測(cè)，同時(shí)對(duì)管井水位及基坑水位進(jìn)行觀測(cè)，確保施工期間的安全順利進(jìn)行?？紤]到經(jīng)濟(jì)原因，同時(shí)結(jié)合場(chǎng)地的實(shí)際情況，降水采用管井降水，開挖采用分層放坡大開挖，粗格柵上部坡道預(yù)留在靠緊臨舍部位，提升泵房留在細(xì)格柵位置，待粗格柵施工完后，用級(jí)配砂石回填至細(xì)格柵基底標(biāo)高，再進(jìn)行細(xì)格柵的施工。開挖應(yīng)分層進(jìn)行。每層留置1.5 m寬操作工作面，基坑開挖過(guò)程及在施工中，為了防止基坑坍塌應(yīng)采取以下措施：

1)基坑周邊不得堆放土方或其他雜物以防荷載過(guò)大；2)為了防止雨水沖刷邊坡，故在邊坡用塑料布進(jìn)行覆蓋；3)在基坑底部靠近邊坡部位碼放2 m高砂袋，以保證基坑的穩(wěn)定性。

3 關(guān)鍵工序的施工方法控制

3.1 降水

根據(jù)本工程特點(diǎn)，該工程采用了管井降水和局部明排法相結(jié)合的施工方法。由于基底標(biāo)高為-12.25 m，所以降水必須降到此標(biāo)高以下50 cm。

其中，Q為基坑總涌水量；q為單井出水量；n為降水井?dāng)?shù)量。

根據(jù)地質(zhì)的滲透系數(shù)：K=120.0 m/d和上式，算出基坑總涌水量為2 945.634 m3，單井涌水量q=294.5 m3/d。從而確定布設(shè)11個(gè)管井進(jìn)行降水，井與井之間距離為10 m左右。對(duì)于提升泵房基坑較深的部位如局部水量難以降下去，可設(shè)明溝和集水坑的方法進(jìn)行降水，明溝設(shè)在提升泵房的南側(cè)和北側(cè)，集水坑設(shè)在提升泵房靠近細(xì)格柵的南北兩側(cè)，共設(shè)2個(gè)1 m×1 m集水坑。布設(shè)管井時(shí)注意，井距基坑邊不可過(guò)遠(yuǎn)，最好是1 m左右，否則將影響降水質(zhì)量。管井布設(shè)圖如圖2所示。

降水工藝采用大口徑深層濾層降水，成孔采用沖擊鉆孔成孔，機(jī)械下井管，人工填礫成井，洗井至水清后降水井施工完成。成井的深度根據(jù)地下水位的高度確定，保證降水后水位在基底標(biāo)高以下50 cm。本工程的成井深度為10 m。在降水過(guò)程中，應(yīng)保證降水連續(xù)進(jìn)行，不得中斷。需備好發(fā)電機(jī)，停電時(shí)，確保水泵能連續(xù)工作。

3.2 開挖

開挖時(shí)必須待地下水降至基底500 mm以下時(shí)再進(jìn)行挖土。開挖可采用機(jī)械大開挖，裝載機(jī)配合反鏟挖掘機(jī)挖土。由于地質(zhì)為砂石地質(zhì)，土方開挖時(shí)按1∶1放坡。開挖應(yīng)分三層進(jìn)行。第一層挖至5 m深處留置1.5 m寬的操作工作面,第二層挖至8 m深處留置1.5 m寬的操作工作面，提升泵房應(yīng)進(jìn)行第三層開挖，為防擾動(dòng)原土，第三層在挖掘機(jī)開挖到離標(biāo)高還有30 mm處的時(shí)候，采用人工修坡清槽平整。土方隨挖隨運(yùn)走，不得在基坑邊緣堆土。在基坑底部靠近邊坡部位碼放2 m高砂袋，以保證基坑的穩(wěn)定性。另對(duì)于提升泵房較深部位如局部地下水難以降下去時(shí)，可在基坑邊挖一道300寬排水明溝，深度300 mm，由排水明溝將地下水集中排往集水坑，再用水泵抽走。

基坑平整到位后，按設(shè)計(jì)或建設(shè)單位要求進(jìn)行釬探，探點(diǎn)位置、數(shù)量及深度符合要求，并繪制釬探平面圖。

3.3 墊層施工

驗(yàn)槽后，即可進(jìn)行基礎(chǔ)墊層施工，墊層施工時(shí)，如基底含水量過(guò)大，可鋪一層塑料布，周邊可砌200 mm高的磚臺(tái)，凈尺寸與墊層大小相同。

3.4 其他注意事項(xiàng)

基坑周邊應(yīng)挖好排水溝，做好排水工作，防止地表水滲入邊坡或再流入基坑。另外基坑邊坡可用彩條布覆蓋，防止下雨時(shí)，雨水將邊坡沖刷，使泥水流入基坑或造成塌方。

4 過(guò)程監(jiān)測(cè)

4.1 基坑邊坡監(jiān)測(cè)

為保證邊坡穩(wěn)定和工程順利進(jìn)行，需對(duì)邊坡進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)。主要對(duì)邊坡進(jìn)行水平位移觀測(cè)。

1)觀測(cè)點(diǎn)的布置。 在邊坡上部沿基坑邊坡距坡邊800 mm布點(diǎn)，每邊布置觀測(cè)點(diǎn)5個(gè)，在周圍建筑物四角設(shè)水準(zhǔn)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行沉降觀測(cè)。2)監(jiān)測(cè)方法。在基坑開挖深度1倍距離的邊坡口垂直延長(zhǎng)線上設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)，打1個(gè)固定目標(biāo)為后視方向，用鋼卷尺放在觀測(cè)點(diǎn)上，讀取數(shù)值，作為1次觀測(cè)。初始值亦要測(cè)2次，2次讀數(shù)應(yīng)一致，以保證無(wú)誤。3)監(jiān)測(cè)周期。在開挖過(guò)程中，每天觀測(cè)1次；如發(fā)現(xiàn)較大或有突變時(shí)，應(yīng)在上、下午各觀測(cè)1次：混凝土墊層澆筑完后視邊坡上體變形情況適當(dāng)延長(zhǎng)觀測(cè)周期。觀測(cè)結(jié)果及時(shí)上報(bào)監(jiān)理單位。4)觀測(cè)結(jié)果分析。對(duì)監(jiān)測(cè)的成果，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行定量分析，并根據(jù)變形趨勢(shì)作出預(yù)報(bào)觀測(cè)。在施工監(jiān)測(cè)中，如果發(fā)現(xiàn)變形異常，應(yīng)及時(shí)提交變形警報(bào)資料，為采取相應(yīng)保護(hù)措施提供依據(jù)。

4.2 水位監(jiān)測(cè)

降水觀測(cè)工作主要有降水設(shè)備的巡查、降水井水位觀測(cè)、基坑水位降深觀測(cè)。

1)降水設(shè)備的巡查。本降水工程設(shè)2名～3名專職降水人員，降水設(shè)備巡查由專職降水人員不定期進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。2)降水井水位觀測(cè)。降水井水位觀測(cè)采用測(cè)繩和測(cè)鐘直接在井中測(cè)量。測(cè)鐘為倒置的單面圓筒體，采用鋼管焊接制作，具體尺寸現(xiàn)場(chǎng)確定，以確保正常使用和使用效果為原則。降水井水位觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)量和布置與降水井相同。水位觀測(cè)主要以水位降深在基底標(biāo)高下50 cm為目標(biāo)。3)基坑水位降深觀測(cè)?；铀唤瞪钣^測(cè)采用在基坑中設(shè)置觀測(cè)孔，觀測(cè)孔孔徑、深度、數(shù)量現(xiàn)場(chǎng)確定，梅花形布置，距離基坑邊大于10 m。本降水工程觀測(cè)時(shí)間自基坑開挖前開始，至基坑回填降水工作結(jié)束時(shí)停止。降水井水位觀測(cè)每天進(jìn)行1次。隨著降水時(shí)間延長(zhǎng)、降深觀測(cè)間期適當(dāng)延長(zhǎng)，觀測(cè)結(jié)果應(yīng)詳細(xì)、準(zhǔn)確、如實(shí)記錄并及時(shí)上報(bào)監(jiān)理和反饋設(shè)計(jì)，上報(bào)時(shí)間為每周1次。

5 安全保證措施

本工程局部雖然放坡較大，但仍不排除有坍塌的危險(xiǎn)，故設(shè)1名專職監(jiān)護(hù)人員，進(jìn)行全天監(jiān)測(cè)，并做好沉降記錄，如發(fā)現(xiàn)有松動(dòng)、變形、裂縫現(xiàn)象，立刻撤離現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員，并及時(shí)報(bào)告上級(jí)有關(guān)部門，采取防范措施，確保安全生產(chǎn)。

在坡頂周邊距基坑邊緣1 m處開挖排水盲溝，寬500 mm深300 mm的連通坑道通積水坑1 m×1 m×1 m，保證及時(shí)用水泵將積水排走，用于排走地表水，不致地表浸泡邊坡和影響作業(yè)。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采取合理的降排水和基坑開挖方案，粗格柵在整個(gè)施工總算得以順利完成。然而在施工過(guò)程中，因其地質(zhì)情況與勘察報(bào)告的差異，降水井的深度不夠及降水井布設(shè)距基坑中心距離過(guò)大使局部降水沒達(dá)到預(yù)期的效果，因此在今后再施工類似工程，需特別注意。另外在施工中要加強(qiáng)基坑穩(wěn)定性和水位的監(jiān)測(cè)，要有突發(fā)事件的應(yīng)急預(yù)案，減少人員和財(cái)產(chǎn)的損失。

[1] 《建筑施工手冊(cè)》編寫組.建筑施工手冊(cè).第4版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.

[2] 張可能.深基坑開挖與支護(hù)工程設(shè)計(jì)計(jì)算與施工.北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，2015.

[3] 龔曉南.深基坑工程設(shè)計(jì)施工手冊(cè).北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1998.

Deep foundation dewatering and excavation construction technologies of riverbed with sandy soil geological conditions

Guang Junmin

(Shanxi1stConstructionGroupCo.,Ltd,Taiyuan030012,China)

Combining with coarse grid foundation construction example of Gansu Jingchuan sewage treatment engineering, introduces foundation construction schemes, and describes critical construction technology procedures and construction methods controlling essentials of dewatering, excavation and cushion construction. Through monitoring foundation slope and water level, it finally puts forward safety guarantee measures.

sandy soil geological, deep foundation pit, tube well dewatering, water level

2015-09-20

光俊民(1981- )，男，工程師

1009-6825(2015)33-0094-03

TU463

A