土木工程施工(下)-3深基坑降水與止水

1、現(xiàn)代施工技術(shù)第三節(jié) 深基坑降水與止水技術(shù)深基坑降水技術(shù)1 土的滲透系數(shù)測(cè)定 滲透系數(shù)K反映土的透水性大小（cm/s或 m/d） 現(xiàn)場(chǎng)滲透試驗(yàn)： （1）抽水試驗(yàn)用于含水層或地下水位較 淺，且有一定富水性的土層； （2）壓水試驗(yàn)用于貧水、干旱地層； （3）注水試驗(yàn)鉆孔注水，原理同抽水試 驗(yàn)。 大型工程對(duì)土的滲透系數(shù)作測(cè)定抽水試驗(yàn)（揚(yáng)水試驗(yàn)） （1）在試驗(yàn)點(diǎn)鉆中心試驗(yàn) 孔； （2）在中心孔每側(cè)鉆不少于 2個(gè)觀測(cè)孔；個(gè)觀測(cè)孔； （3）在中心孔持續(xù)抽水至孔 內(nèi)水柱穩(wěn)定，測(cè)得孔內(nèi)水位降深 （S），涌水量（Q）與相應(yīng)的 影響半徑（r）對(duì)于無(wú)壓完整井 lg x2 lg x1k = 0.73Q(m / d )

2、22 y2 y12 降水方法與降水深度 （1）一般輕型井點(diǎn)（一 級(jí)） 36m （2）射流泵輕型井點(diǎn) 8m （3）噴射井點(diǎn)820m （4）深井泵 15m （5）管井井點(diǎn)（潛水泵） 淺的36m，深的可達(dá) 20m。上海常用：輕型、噴射南京常用：管井、輕型工作原理 由離心泵提供的高壓工作水通過(guò)管通進(jìn)入埋于井點(diǎn)管中底部的射流泵內(nèi)，水流從噴嘴中高速?lài)姵觯谄渲車(chē)纬烧婵?，從而使地下水通過(guò)濾水管吸入泵內(nèi)匯同工作水一起升壓后排出。特點(diǎn)：射流泵是利用流體傳遞能量，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，壽命長(zhǎng)，管理使用方便。適用于土的滲透系數(shù)數(shù)為5-20m/晝夜及降水深度為10-25m的工況。由于吸上高度大，從而增加了基坑的工況

3、。由于吸上高度大，從而增加了基坑開(kāi)深度。與輕型井點(diǎn)噴射泵比較，在同樣抽吸深度時(shí)，輕型井點(diǎn)泵需二次以上分段降水，而射流深井泵則一次到位，減少了工作量。與機(jī)械長(zhǎng)軸深井泵比較，克服了長(zhǎng)軸深井泵安裝復(fù)雜，故障多，使用要求高，維修不便等弊病。1溢流口溢流口2機(jī)組水箱機(jī)組水箱3壓力表壓力表4真空表真空表5真空表接管真空表接管6出水管出水管7進(jìn)水管進(jìn)水管8外套管外套管9射流管射流管10管接管接11濾水管濾水管12外套管濾頭外套管濾頭管井井點(diǎn)降水砂濾料運(yùn)輸管井井點(diǎn)四周填入砂濾料管井井點(diǎn)管管井降水井點(diǎn)管井點(diǎn)管外包濾層基坑底部增加輕 型井點(diǎn)降水3 降水方案選擇要素（1）氣象條件特別考慮暴雨水，如上海暴雨量1201

4、50mm/d，廣州，廣州300mm/d（2）地質(zhì)條件按當(dāng)?shù)貤l件及施工經(jīng)驗(yàn)確定抽水量（3）場(chǎng)地條件（4）坡面保護(hù)井點(diǎn)抽水保真空，不使坡面漏氣（薄膜覆蓋、掛網(wǎng)噴漿）（5）電滲井點(diǎn)粘性土中用（6）電源有兩路，井點(diǎn)泵有備用量 4 基坑開(kāi)挖與降水對(duì)鄰近建筑物的影響及措施（1）降水不當(dāng)引起的危害實(shí)例上海康樂(lè)路十二層大樓工程 2基礎(chǔ)：箱基，開(kāi)挖5.5m，面積7014m降水方案：鋼板樁加井點(diǎn)降水抽水6天后沉降觀測(cè)點(diǎn)的沉降量：離井點(diǎn)距離（m) 3沉降量(mm)1054.5102.5202311410危害：降水期間，距基坑610m處舊民房略有裂縫。拔起鋼 板樁后，挾帶泥土很多，使民房成危房 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)因泥沙

5、隨水滲流進(jìn)入基坑，造成局部沉陷坍塌事故 上海、廣東、江蘇、山東、浙江等地均有多雨季節(jié)，地下水充沛，基坑土方開(kāi)挖時(shí)排水或降水不當(dāng)，均有可能造成支護(hù)結(jié)構(gòu)失效坍塌事故。（2）減少降水影響的措施減緩降水速度，勿使土粒帶出a. 利用降水曲線使其平緩，使鄰近建筑物均勻沉降 辦法：將井點(diǎn)加長(zhǎng)，減緩降水速度b. 根據(jù)土粒，改換濾網(wǎng)c. 提高施工質(zhì)量，確保砂濾層厚度，濾網(wǎng)外填砂其直徑不 小于200mmd. 井點(diǎn)上部11.5m深度用粘土封口。（2）減少降水影響的 措 施在建筑物沿基坑一邊，采用回灌井，使建筑物保持原有地下水位（地下水位降低，土層壓縮下降）a. 采用回灌溝條件：建筑物離基坑稍遠(yuǎn)，無(wú)隔水層或弱透水層

6、無(wú)隔水層回灌 有隔水層回灌（2）減少降水影響的 措 施在建筑物沿基坑一邊，采用回灌井，使建筑物保持原有地下水位（地下水位降低，土層壓縮下降）b. 采用回灌井條件：土層中有粘質(zhì)粉土夾層c. 回灌的做法及技術(shù)要求 回灌井為較長(zhǎng)的穿孔井管，同濾管，外填濾料，粘土封口，回灌井的計(jì)算同一般井點(diǎn)計(jì)算。水位如何用觀測(cè)井觀測(cè)。有時(shí)加壓回灌，壓力為10m水柱。 回灌井的回灌水位曲線是倒漏斗形； 防止降水和回灌兩井相通，應(yīng)保持距離6m以上； 回灌井點(diǎn)，深度控制在長(zhǎng)期降水曲線下1m為宜； 回灌應(yīng)用清水?；毓鄬?shí)例 上海友誼商店主樓，樓長(zhǎng)82m，寬34m，高33m，6層升板建筑。片筏基礎(chǔ)，基礎(chǔ)挖深地面下3.4m，東面離

7、上海電臺(tái)大樓10m處挖深達(dá)4.2m。電臺(tái)大樓為。電臺(tái)大樓為30m高的六層框架結(jié)構(gòu)，建于三十年代。原地下水高的六層框架結(jié)構(gòu)，建于三十年代。原地下水位于地面下1.5m。 降水井點(diǎn)范圍44m85m，井點(diǎn)長(zhǎng)度7.1m，其中濾管長(zhǎng)1m。 回灌井點(diǎn)與降水井點(diǎn)相距7m，局部因場(chǎng)地限制縮小到3m。沿電臺(tái)大樓布置，共長(zhǎng)38m，間距3m?；毓嗑c(diǎn)長(zhǎng)8m，埋至灰粉土層底部。5m高水箱。高水箱。效果：沉降觀測(cè)表明，回灌區(qū)一般沉降量12mm，非回灌區(qū)沉降可達(dá)912mm。深基坑止水技術(shù)1 止水帷幕施工方法 （1）高壓噴射注漿法成幕質(zhì)量 好，適用土層廣，但成本高； （2）深層攪拌法成本低，只適用 軟粘土地基； （3）壓力灌

8、漿法適用土層較廣， 施工方便，但注漿可控性差，形成完整 帷幕較難。2 高壓噴射注 漿法 堵水防滲按雙排或三排布孔，孔距0.866倍旋噴樁直徑。噴射水泥漿，可摻2%4%的水玻的水玻璃，提高抗?jié)B。有抗?jié)B要求，不宜摻礦渣水泥 。先噴漿后旋轉(zhuǎn)和提升。3 深層攪拌法 深層攪拌法分噴漿深層攪拌法和噴粉深層攪拌法兩種。形成止水帷幕常用噴漿深層攪拌法。漿液水灰比0.450.554 高壓灌漿法（1）鉆孔91mm（2）鉆桿內(nèi)灌入封閉 泥漿。（3）插入閥管到設(shè)計(jì) 深度。（4）封閉泥漿凝固 后，在塑料閥管中插 入雙向密封注漿芯管 進(jìn)行注漿。（5）注漿完畢沖洗塑 料閥管中殘留漿液。凍結(jié)法施工新技術(shù)上海軌道交通四號(hào)線工程

9、事故 2003年年7月月1日發(fā)生的上海軌道交通日發(fā)生的上海軌道交通4號(hào)線事號(hào)線事故，已被查明是一起造成重大經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響的工程責(zé)任事故，僅直接經(jīng)濟(jì)損失就達(dá)1.5億元左右。 發(fā)生事故的上海軌道交通4號(hào)線旁通道，采用的是凍結(jié)加固暗挖法施工。據(jù)事故調(diào)查組專(zhuān)家成員、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)教授翁家杰介紹，凍結(jié)法是一種成熟、先進(jìn)的施工工藝，已有100多年歷史。1992年起，凍結(jié)法工藝被廣泛應(yīng)用于上海地下年起，凍結(jié)法工藝被廣泛應(yīng)用于上海地下工程中。這項(xiàng)施工工藝不僅通過(guò)專(zhuān)家的技術(shù)論證，而且還曾獲得上海市科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。但上海軌道交通4號(hào)線恰恰在這樣一個(gè)成熟工藝上摔了重重的一跤。 在事故發(fā)生前，施工單位中煤礦山工程有

10、限公司上海分公司項(xiàng)目部對(duì)原定的施工組織設(shè)計(jì)擅自進(jìn)行了調(diào)整。方案調(diào)整沒(méi)有嚴(yán)格遵循凍結(jié)法施工工藝的有關(guān)規(guī)定，導(dǎo)致旁通道凍土結(jié)構(gòu)在施工中出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)。 調(diào)整后的方案，降低了對(duì)凍土平均溫度的要求，從原方案的10減少到8；旁通道處垂直凍結(jié)管數(shù)量減少，從原方案的24根減少到22根，而原先為25米深的7根垂直凍結(jié)管，其中4根被縮短到14.25米，3根被縮短到16米，造成旁通道與下行線隧道腰線以下交匯部?jī)鐾帘∪酰幌滦芯€僅設(shè)單排6個(gè)凍結(jié)斜孔，孔距1米，雖然在凍結(jié)孔長(zhǎng)度上予以增加，但數(shù)量偏少、間距偏大，導(dǎo)致凍結(jié)效果不足以抵御相應(yīng)部位的水土壓力。 從6月28日出現(xiàn)險(xiǎn)情征兆到7月1日隧道滲水坍塌的3天里，上海軌道交通

11、4號(hào)線有許多次機(jī)會(huì)可以提前制止險(xiǎn)情的發(fā)生 。 施工方案的擅自調(diào)整，雖然經(jīng)過(guò)了中煤公司副總經(jīng)理、總工程師李功洲批準(zhǔn)，但沒(méi)有按程序規(guī)定，正式送交工程總承包方上海隧道工程股份有限公司審批、工程監(jiān)理公司上海地鐵咨詢(xún)監(jiān)理科技有限公司審定；而作為總承包公司和監(jiān)理公司，有關(guān)當(dāng)事人明知施工方案被調(diào)整，卻沒(méi)有履行職責(zé)要求施工方報(bào)送調(diào)整后的施工方案，更沒(méi)有編制相應(yīng)調(diào)整的施工組織設(shè)計(jì)，從一開(kāi)始就喪失了一個(gè)防范風(fēng)險(xiǎn)的良機(jī)。 6月月28日上午隧道下行線小型制冷機(jī)發(fā)生日上午隧道下行線小型制冷機(jī)發(fā)生故障，停止供冷7.5個(gè)小時(shí)。下午2時(shí)左右，施工人員在下行線隧道內(nèi)安裝水文觀測(cè)孔，發(fā)現(xiàn)一直有壓力水漏出，盡管采取了用木板封堵掘進(jìn)面等一定措施，但效果不佳。29日凌晨3時(shí)，水閥處測(cè)出的水壓接近外部第七層承壓水水壓。險(xiǎn)情初露征兆，但現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有任何人將這一情況向總