贠建林
(甘肅煤田地質(zhì)局145隊(duì),甘肅張掖 734000)
擬建的場(chǎng)地選址位于甘肅省蘭州市城關(guān)區(qū)雁興路以東,雁南路以南,中國(guó)郵政集團(tuán)公司蘭州市分公司以西,南河路以北。擬建的建筑物包括2棟高層建筑,其中辦公樓為24~25F塔樓,高層連接部位為4~5F商業(yè)裙樓,場(chǎng)地滿(mǎn)布2層地下車(chē)庫(kù),埋深約12.2~13.2m。依據(jù)《巖土工程勘察報(bào)告》可知,地下水埋深6.60~7.30m,水位高程1503.06~1503.60m。卵石層的滲透系數(shù)范圍40~45m/d,主要的含水層為卵石質(zhì)地基層,第三系的砂巖地基層則是相對(duì)的隔水地基。故需考慮基坑降水。
在勘察的深度區(qū)域內(nèi),擬建設(shè)場(chǎng)地的地層由上而下依次向外分布。
(1)雜填土①(Q4ml):厚度為3.00~4.60m,層面高程介于1510.01~1510.68m之間。
地層情況描述:地表雜色,土質(zhì)不均勻,以粉狀泥土地層為主,其中1.0~2.0m的泥土中含有大量的建筑垃圾、生活用的垃圾及少量的細(xì)砂、蛋石顆粒等,稍潮濕,略密。
該層在場(chǎng)地的2~27號(hào)孔區(qū)域表層存在混凝土地坪,厚度約0.30~0.80m不等。
(2)卵石層②(Q4al+pl):埋深為3.00~5.00m,勘察厚度為0.50~13.30m,層面高程介于1505.59~1507.36m之間,層底高程1494.06~1506.33m。該站的樓層也是分布在整個(gè)工程施工中的場(chǎng)地。地層地貌特征描述:雜色,成份以石英巖、花崗巖、變質(zhì)巖等巖種為主,研磨處理出來(lái)的卵石圓度比較好,呈亞同心圓形,級(jí)別密度匹配良好,粒徑以2~8cm卵石為主,最大12cm,含有大量漂石,卵石的晶體顆粒及其表面雜質(zhì)呈中心狀風(fēng)化,交錯(cuò)地均勻排列,充填物以卵石碎屑和塊狀礫砂顆粒為主,卵石的晶體顆粒雜質(zhì)含量約等于占整個(gè)卵石全重的70%左右,中密—密實(shí)。
該層在場(chǎng)地的14、16、17、18、19、20、21、28號(hào)孔區(qū)域在卵石層上部存在細(xì)砂夾層(Q4al+pl):埋深為4.00~4.50m,厚 度0.40~0.70m,層 面 高 程1506.02~1506.60m,層底高程1505.45~1506.10m。其中僅在21號(hào)孔區(qū)域分布細(xì)砂透鏡體,其厚度為0.4m,埋深11.70m,層面高程為1498.87m,層底高程為1498.47m。地層描述:青灰色,砂質(zhì)較純,主要礦物成分為石英、長(zhǎng)石、云母等,稍濕,稍密。
(3)勘察強(qiáng)風(fēng)化砂巖層③(N2):勘察埋深范圍為10.60~16.30m,勘察厚度范圍為2.50~3.80m,層面高程介于1494.07~1499.61m之間,層底高程1490.67~1496.11m。該層分布于整個(gè)建筑場(chǎng)地。地層結(jié)構(gòu)特征描述:半成巖,磚質(zhì)灰紅色,礦物結(jié)構(gòu)成分以變質(zhì)石英、長(zhǎng)石等主要地質(zhì)結(jié)構(gòu)成份砂巖為主,含少量暗色礦物,泥質(zhì)膠結(jié),巖體呈巨厚層狀結(jié)構(gòu),巖石呈碎屑結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,微裂隙及風(fēng)化裂隙發(fā)育,遇水極易軟化、崩解,巖芯成型差,較致密。
(4)地質(zhì)中風(fēng)化的砂巖層④(N2):地質(zhì)埋深范圍為14.10~19.70m,勘測(cè)厚度范圍為2.80~7.80m(未被穿透),層面高程大約在1490.67~1496.11m之間,層底高程1485.60~1492.14m。該層分布于整個(gè)建筑場(chǎng)地。地層描述:半成巖,磚紅色,礦物成份以石英、長(zhǎng)石為主,含少量暗色礦物,泥質(zhì)膠結(jié),巖體呈巨厚層狀結(jié)構(gòu),巖石呈碎屑結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,見(jiàn)微裂隙,遇水易軟化,致密,較堅(jiān)硬。
在進(jìn)行勘探過(guò)程中所有的鉆孔都是揭露出了地下水,場(chǎng)地的地下水屬于人工潛水,場(chǎng)地內(nèi)主要的含有排放水層是卵石質(zhì)地下水,場(chǎng)地的地下水是受到較多的大氣和降水來(lái)補(bǔ)給。在項(xiàng)目勘察期間(2017年4月),鉆孔中均可以揭露出少量的地下水,其中土壤埋深6.60~7.30m,水位高程1503.06~1503.60m。卵石層的滲透率系數(shù)范圍是40~45m/d。第三系的砂巖基層是一個(gè)相對(duì)的隔水基礎(chǔ)。場(chǎng)地的地下水主要是受到黃河大氣中的降水、人為排水和黃河水的補(bǔ)給,根據(jù)各個(gè)區(qū)域的資料,場(chǎng)地的地下水主要是受到豐水期、枯水時(shí)段的季節(jié)性溫度變化及周?chē)娜斯ら_(kāi)采等地下水的影響明顯,其中地下水的季節(jié)性溫度變化的幅度一般為1.0~1.5m。
擬建場(chǎng)地砂巖為細(xì)粒砂巖或中粒砂巖,粉粒與粘粒含量相對(duì)較少,顆粒間膠結(jié)較差,裂隙和風(fēng)化裂隙較發(fā)育,基坑未開(kāi)挖前在上覆土自重作用下,處于一定的閉合狀態(tài),導(dǎo)水性差;基坑開(kāi)挖后,由于上覆土挖除,自重壓力減小,原閉合狀態(tài)的裂隙和風(fēng)化裂隙存在一定的張開(kāi),呈現(xiàn)導(dǎo)水性,滲入的地下水浸濕基巖加劇基巖的裂隙風(fēng)化,砂巖的軟化、崩解,造成砂巖具有一定保水性和透水性。強(qiáng)風(fēng)化砂巖層的滲透阻力系數(shù)可按k=0.5m/d取值,中風(fēng)化砂巖層的滲透阻力系數(shù)可按k=0.05m/d取值。基坑支護(hù)設(shè)計(jì)及開(kāi)挖過(guò)程中應(yīng)采用一定防護(hù)或疏排措施。
該工程場(chǎng)地的地下水平均水位埋深約6.60~7.30m,平均海拔高度約為7.0m,地下水種類(lèi)屬于潛水,由大氣中的降水進(jìn)行入滲后再補(bǔ)給,第三系砂巖層則作為相對(duì)分離式的隔水底板。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,基坑底面開(kāi)挖深度為14.0m,現(xiàn)地下水水位平均值為7.0m,主要賦存于卵石層中,卵石層埋深約為13.5m,即含水層厚度約為6.5m,其卵石層底面基本與基坑底面持平,為保證基坑順利開(kāi)挖和施工,需在基坑周邊進(jìn)行井點(diǎn)降水。
本工程的地下水屬于潛水類(lèi)型,其中所含的地下水層主要是卵石質(zhì)土壤層,工程減少降水后必須確保地下基坑的底部面積處于烘干作業(yè)。本次工程的降水主要是采用基坑外圍周邊的管井進(jìn)行降水,降水井按基坑外圍平面的形狀順著基坑外圍的封閉方向布置;在基坑底部應(yīng)設(shè)集中的水井和溝給予疏干。
擬建的場(chǎng)地地下水性狀為潛水區(qū)域的一種類(lèi)型,基坑底面的深度平均值為14.0m,現(xiàn)地下水位的平均值大約為7.0m,主要是賦存在卵石層中,白堊紀(jì)山體砂巖和泥巖作為相對(duì)的隔水層。卵石層的埋深約一般為13.5m,故選擇采用潛水包土層的埋深h0=6.5m??紤]到每個(gè)井點(diǎn)的外露高度1.0m和每個(gè)井管的長(zhǎng)度均應(yīng)控制在2.5m/根,再通過(guò)分析實(shí)地的地質(zhì)、氣候等情況來(lái)確定每一個(gè)降水井的井深h:
式中:H1——沉砂井管的整體不透水性和路段管徑長(zhǎng)度;
H2——井管沉砂濾水段的管徑長(zhǎng)度;
H3——沉砂濾水管的路段長(zhǎng)度。
已知:基坑面積A約為11158.8m2,滲透系數(shù)k=45m/d,設(shè)計(jì)水位降深S=6.5m。
根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ 120-2012)計(jì)算,基坑降水影響半徑為222.33m;
根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ 120-2012)計(jì)算,基坑等效半徑為59.61m;
根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ 120-2012)附錄E計(jì)算,基坑總涌水量為3842.14m3。
單井出水量計(jì)算:
根據(jù)勘察報(bào)告和管井結(jié)構(gòu)圖可知:降水過(guò)濾器的半徑一般為150mm,進(jìn)水口各部平均長(zhǎng)度為1.0m,經(jīng)綜合計(jì)算,降水井的單井平均出水量大約為201.04m3/d;
根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ 120-2012),計(jì)算管井的數(shù)量為21.02口,依據(jù)理論計(jì)算可得管井的數(shù)量為22口。
結(jié)合當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)驗(yàn),在最大限度地保障安全前提下,取管井?dāng)?shù)量25口,降水井深度確定為17.0m,管徑為300mm。降水井沿基坑上口線(xiàn)1.5m位置處布置,降水井的間距為16.81m。
井口測(cè)量→設(shè)定井位→鉆機(jī)設(shè)備安裝、開(kāi)始就位→打孔鉆進(jìn)→放入井壁濾水管→投入合格的砂礫料→清洗清理井內(nèi)泥漿→鋪設(shè)供電排水管→安裝潛水泵及其他器材→進(jìn)行試驗(yàn)抽水→進(jìn)行降水操作→觀(guān)測(cè)。
(1)采用沖擊型鉆機(jī)沖擊成孔,正循環(huán)粘土泥漿護(hù)壁,成孔孔徑為600mm,孔深為17.0m。
(2)前期工作基本完成后就需要馬上開(kāi)始進(jìn)行鉆孔并提漿,等到發(fā)現(xiàn)泥漿不粘時(shí)為止,要準(zhǔn)確地進(jìn)行丈量鉆孔提漿深度,確保從濾水管從上往下一直鉆到設(shè)計(jì)規(guī)定的鉆孔位置。
(3)提漿完成后,要組織人員立即把井壁管下進(jìn)孔內(nèi),井管應(yīng)扶正、固定,井管起吊時(shí)應(yīng)垂直居中,井管接頭應(yīng)穩(wěn)固、可靠。
(4)井管下入孔內(nèi)后,應(yīng)立即開(kāi)始填投濾料,填投時(shí)應(yīng)保持井管四周均勻,濾料顆粒厚度應(yīng)大于100mm,填投時(shí)應(yīng)保持勻速,防止把井管擠偏。
(5)濾料填好后,用活塞、空壓機(jī)等開(kāi)始洗井,直至水清砂凈。當(dāng)降水井水量過(guò)小時(shí),應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)分析原因,如果是下管或填投濾料問(wèn)題,應(yīng)馬上增加洗孔次數(shù),變換洗孔手段,直至達(dá)到設(shè)計(jì)出水量。
(6)綜合洗孔工作完成后,下入潛水泵進(jìn)行抽水,潛水泵下至離降水池地面2.5~3.0m處,將降水池中的水吸入排水管道。潛水泵的泵量和揚(yáng)程應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。
(7)應(yīng)該要及時(shí)地完善相關(guān)的技術(shù)材料,包含為主井的觀(guān)察記錄、水文觀(guān)察記錄以及其他現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)資料。資料要詳細(xì)、真實(shí)、可靠。
4.3.1 濾水管選擇
濾水管的功能是進(jìn)行濾水、擋砂、保護(hù)井壁,種類(lèi)繁多,施工時(shí)的位置應(yīng)根據(jù)地下含有水質(zhì)砂層的性質(zhì)和類(lèi)型來(lái)確定。本工程基坑屬于降水層工程,其區(qū)域內(nèi)的降水層單一。井管下部2.5m應(yīng)全部均為濾水管,宜考慮采用本地產(chǎn)品滲水類(lèi)型碎石水泥管,其中孔隙比較大,強(qiáng)度也相對(duì)較高,價(jià)格也相對(duì)適宜,在外側(cè)連接70目尼龍網(wǎng)做成的過(guò)濾網(wǎng),完全能夠滿(mǎn)足施工要求。
4.3.2 濾水層
(1)濾料粒徑(D50)的選擇,用含水層砂石作為重要參考,在砂礫石層成井,回填濾料為5~10mm礫石有效級(jí)配而成。
(2)確定填料(濾水層)的厚度,參考目前關(guān)于我國(guó)各種類(lèi)型的含水層填砂和濾土厚度已有資料,本工程確定的濾水層填砂厚度應(yīng)為100mm。
(1)在成孔過(guò)程中要注意防止孔斜。在進(jìn)行地層的軟硬交替轉(zhuǎn)換時(shí)、鉆頭不回旋或松繩的長(zhǎng)度控制不當(dāng)時(shí),鉆孔極易產(chǎn)生彎曲,進(jìn)而可能導(dǎo)致濾水管下部接口不到位或外側(cè)濾料厚度錯(cuò)誤。應(yīng)對(duì)的手段主要有,鉆機(jī)的安裝穩(wěn)固、機(jī)臺(tái)水平狀態(tài),鉆機(jī)工人的操作技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)豐富程度,技術(shù)過(guò)硬也很關(guān)鍵。
(2)單井鉆孔后的換漿處理工藝技術(shù)是保證單井孔底出水量的重要技術(shù)關(guān)鍵,成功鉆孔后,要及時(shí)、科學(xué)、循序漸進(jìn)地組織開(kāi)展單井鉆孔后的換漿處理工作,逐步徹底降低泥漿在單井孔底中的沉渣和粘度、比重等,直至能夠徹底清除大量泥漿在單井孔底中的沉渣堆積為止。
(3)必須嚴(yán)格地保證井管的垂直度,尤其是濾水管段,必須嚴(yán)格地保證濾水管在一個(gè)居中位置,才能促進(jìn)井管四周的礫料均勻地分布。
(4)回填濾料,每口井下接縫完井管之后,立即開(kāi)始進(jìn)行濾料回填工作,普遍采用送水投礫法。此種方法既可以有效地防止濾料中途“架橋”,又可以有效地緩解投礫時(shí),使井管中泥漿變得越來(lái)越濃密的矛盾。
(1)在降水施工中,我們要綜合考慮施工所在地地層巖性、含水層滲透性、基坑深度及形狀、場(chǎng)地的水文地質(zhì)情況等,然后選擇確定最適合本工程的降水方案。
(2)在計(jì)算降水量時(shí),應(yīng)綜合勘察報(bào)告和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),排除易受影響因素,場(chǎng)地復(fù)雜的情況下,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況,參照抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)一步確定滲透系數(shù),以確保降水成功。
(3)在準(zhǔn)確計(jì)算涌水量的基礎(chǔ)上,合理布置降水井,選取適當(dāng)?shù)谋眯?,制定有效的降水方案?/p>
(4)本次井點(diǎn)降水方案在基坑施工中與實(shí)際基本相符,既降低了工程成本,又滿(mǎn)足了工程需要,也為本區(qū)域內(nèi)其他類(lèi)似工程提供了技術(shù)參考。