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摘 要:本文通过具体的工程实例介绍了管井基坑降水系统的设计及施工过程,经过实际运行,地下水位降低效果明显,水位稳定,且未对周围的建筑及道路安全造成影响.

关 键 词:建筑;基坑;降水

随着城市化进程的发展,我国出现了许多高层及超高层建筑,而这些高层及超高层建筑的基础往往会比较深,个别建筑基坑深达十几米以上,为了解决地下水位较高地区的基坑施工渗水问题,多采用管井降水系统,将地下水位降至基坑底以下,保证了基坑的顺利施工,也为深基坑的支护和防护提供了一定的条件.

1工程概况

某工程项目为33层的商业住宅,地面上部分总高度为102m,地下室有两层,深为8m.本项目总建筑面积为101000㎡,建筑总长为64m,宽为58.6m,结构形式为框架剪力墙.本项目的基坑深度设计为10m,基坑平面为70x60m的不规则矩形.本项目周围均是已建面使用的现状建筑,最近的建筑物为26层住宅楼,与本工程基坑外缘距离为11.5m.基坑北侧与市政道路外缘相距18.3m,道路下面埋设有给水、排水、燃气和电力、通信等城市管线.本工程基坑实施难度较大,稍有不慎就会影响到现状建筑和现状道路的基础稳定性.

2工程及水文地质情况

根据工程地质勘察报告,施工场地的地层由第四纪冲积成因的黄土状粘性土和残积土组在,下伏白垩辉长岩,上部覆土为近期的人工填土地.现将地层分布情况描述如下:

(1)杂填土层,含砖瓦碎石块、石灰渣和建筑垃圾等.杂填土层的深度为0.2~1.8m,层底高和为50.21m~54.10m.


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(2)黄土状粉质粘土层:该层土质颜色为褐 ,质地比较坚硬,具有大孔结构,可见其钙质条纹,层厚为5.5~6.4m,层底高程为43.19m~43.27m.

(3)粉细砂层:该层土质颜色呈深灰色,形状松散并局部饱和,局部夹有中砂和粗砂,压缩性比较高,在场区内呈透镜状分布,层厚为0.8~0.5m,层底高程为38.55m~44.36m.


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(4)圆砾土层:该层土质呈灰蓝色,稍密状,局部地区饱和,并呈松散或中密状.根据颗粒试验,本层中直径大于20mm的砾石所占比重为22%~25%,砾石成份主要为灰岩,并夹杂少量粘土.本层的层厚为1.2~3.5m,层底高程为41.2~43.5m.

(5)残积土层:棕色-灰绿色,湿,密.母岩为辉长岩、风化严重,偶见风化岩残核.该层厚度为0.2~1.2m,层底标高为44.2m~45.1m.

场区范围内的主要为第四纪潜水,含水层为粉细砂层和圆砾石层,地下水埋深为7.0~8.3m.由于部分地段有生活用水渗入,故局部地区水位标高上浮2m~3m.经试验,地下水对混凝土无腐蚀性.

3施工方案设计

根据笔者多年从事深基坑施工的经验,列出了常用的几种基坑降水的施工方法,如下表:

根据施工现场的水文地质条件,含水层主要是细粉砂层和圆砾石层,经抽水试验,测得渗透系数为173m/d,为保证地下水位低于基坑底部至少1.5m,本工程需降低地下水位约4.3m,经过方案比选后,选定用管井井点降水.

3.2基坑涌水量计算

一般计算基坑涌水量采用如下公式:

Q—基坑涌水量,m3/d

K—渗透系数,m/d

H-含水层厚度,m

S—水位降深,m

R—抽水影响半径,m

r0—等效半径,m

经过计算,得到基坑的涌水量为8120.33m3/d,而环状有干扰井群的单井涌水量为330.7m3/d,得出井点数量为24个.根据建筑基坑支护技术规程,取本工程井点数量为26眼.

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3.3井眼平面布置

本工程单井的影响半径数量为15m,但考虑到抽水过程中水泵的故障等原因,为了保证基坑水位的稳定,按间隔8m布置井点考虑,所有井点均布置在基坑一级边坡台阶上,距基坑内缘1.5m,具体的井点布置图如下:

3.4管井系统设计

本工程的管井井径为800mm,井管材料为混凝土管,部在井管的内部安装过滤器和潜污水泵.具体的设计参数如下:

(1)混凝土井管:每节井管的长度为1.5m,井管的内径为600mm,壁厚为100mm,井管内用两层玻璃丝布作为滤布,起到包裹滤料的作用.

(2)滤料:井管内的滤料先用天然的级配圆砾石,直径为15mm~20mm.滤料在井管内以不锈钢丝网架固定,保证填充密实、均匀.

(3)水泵:施工过程中难免保证井壁粘土等物质进入井管内,所以选用三相无堵潜污泵,水泵的型号为WQ20-18-2.2.

(4)出水管:所有的潜污泵的出水管用70mm的PVC管连接,总管出口管径为150mm,接入道路上的雨水井.

4井管的施工

根据降水施工设计方案,管井的施工顺序如下:

(1)施工准备:在施工开始前,施工单位首先应做好“三通一平”工作,即电通、路通、水通和场地平整.要求业主单位提供现场的现状地下管线资料,确定施工对这些管线的影响,对于影响工程施工的管线,可考虑迁建或异地还建,保证施工场地内无障碍.

(2)放线:根据基坑降水的井点平面布置图,放出每个井点的中心点,并以木桩作标记,井点放线偏差不得大于20cm.放线时还应将泥浆池的位置标出,以便在井管施工时,同步施工泥浆循环系统.

(3)安装井口套筒:井口套筒的作用是保证钻机的导向,防止井口的坍塌的设施,井口套筒的中心点应与井管的中心点重合,保证放线的准确性.

(4)钻机就位、钻孔:本工程采用C-22型乌卡斯钻机,钻孔的孔径为600mm,施工过程中,根据不同的地层情况,选用不同种类的钻头,如在强风化岩石层时选用合金钻头,而在砂层和粘土层时,可以选用滚刀钻头,以加快钻进速度.施工过程中,应加强对护壁泥浆的控制,保证其密度值在1.2~1.4g/cm3之间,防止井壁出现坍塌.钻进过程中,应及时做好测量工作,当钻孔达到设计深度时,及时上报验收,保证后续的施工顺序.

(5)井管安装:根据施工方案设计,井管由5段2.5m和的混凝土管焊接成整体后垂直放入井内.下井管前,应将钢丝网架固定好圆砾石滤层并包裹两层玻璃丝滤布,确认滤料安装质量合格后再进行后续施工.

(7)安放水泵:用钢丝强将潜污泵吊入井管内一定的高度进行安装,同时做好潜污水泵配套电机和电缆的安装.安装电缆时应保证现场的用电安全,避免出现用电安全隐患.

(8)洗井:井管安装完毕后,可以利用压缩空气进行洗井,将井内的各种泥浆和杂质洗出井筒,并开动潜污泵,将含有杂质的水抽送到场外的泥浆沉淀池,待沉淀处理后再另行处理,不得污染环境.

(9)降水:在确保管井降水系统安装无误后,开动水泵降低基坑内的地下水位,同时做好水位降深的观测工作,等水位降至设计值以下时,方可进行基坑施工.如果在运行过程中出现水泵故障等问题,应提前准备临时抽水设施,确保基坑下面的水位稳定.

5降水效果

在管井降水系统运行的同时,对场区外20~30m的范围内埋设基准点,并定时对这些基准点的沉降值进行观测.经实际观测,基坑施工现场附近的现状建筑物沉降值非常小,降水对其基础无安全影响,而道路的路基沉降值为2cm,分析认为可能是由于该段道路为填方路基所致,但沉降对道路的安全运行无任何影响,而且,在施工过程中并未间断对沉降的观测,除降水开始一周内出现沉降外,其余时间直至施工完毕,并未继续沉降,说明管井降水水位定,实施效果良好.

6结论

在地下水较高的地区,高层建筑的深基坑开挖特别适用管井降水法来达到降低地下水位的目的,如果方案选择合理,施工和运行得当,完全可以收到满意的效果,保证基坑施工的安全.在运用该法降水时,应注

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847;泥浆的处理问题,不要对周围环境造成污染.

参考文献

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