大型超深基坑降水施工技術(shù)

大型超深基坑降水施工技術(shù)本文介紹的當代萬國城北區(qū)工程，基坑占地面積達6.8公頃，基坑形狀極不規(guī)則，東西方向長314米，南北方向長243米。該基坑常年地下水位高，地下車庫結(jié)構(gòu)采用了抗浮設計，而且本工程工期緊，22萬平米結(jié)構(gòu)工期不到一年的時間;工程科技含量高，僅地基處理工程就包括抗浮樁、CFG樁、地源熱泵等多項復雜工序，因此對降水效果要求嚴格。本文對該工程的降水施工技術(shù)、關鍵控制點以及應急補救措施進行一一闡述。1、降水設計參數(shù)1.1降水設計:根據(jù)基坑最大開挖深度13.35m、基槽以上3層地下水，滲透系數(shù)小，砂層中含泥量大的實際情況，布置周邊井和槽內(nèi)井。周邊井采用大口井抽水的降水方式，將基槽以上含水層中的水，引入第五層的砂層中，井深在基槽以下5m，再從砂層中抽取地下水降低地下水，已籌為主;在基槽內(nèi)布置滲水井，采用以滲為主，抽滲結(jié)合的降水方式，將井底設在第七層砂層的承壓含水層底部，以利于降低基坑水位。1.2降水井結(jié)構(gòu):降水井井深18.0m，孔深≥18.5m，孔徑600mm，井管為直徑400mm的水泥礫石濾水管，井管外填入直徑為2~10mm的石屑濾料(含泥量1.3降水井的布置:基坑周邊封閉式布置降水井，井間距7.5m，井中心距基坑上口線1.5m;在基坑內(nèi)部沉降后澆帶和施工后澆帶的位置每隔25m左右設滲水井，同時要注意避開土壤源熱井的位置，在土方開挖時要做好保護，以便作為觀測井和必要時的抽水井使用。管井降水設計參數(shù)如表1。1.4集水明排措施:由于土質(zhì)含泥量大，滲透性差，必要時在坑內(nèi)設置明排輔助降水，需埋設導流管做明排措施。槽底存在難以疏干的殘留水時，需沿槽底邊布設排水溝、集水井。集排水溝尺寸為20*30cm(寬*高)，排水溝內(nèi)用4~20mm的級配碎石填充;集水坑底面應比集排水溝底面低0.5m，集水井中間埋設一根直徑300mm無砂管，集水井間距為50~80m一個，尺寸為0.6*0.6*0.7cm(長*寬*高)。表1方案類型直徑(mm)深度(m)間距(m)數(shù)量(眼)濾管(mm)濾料周邊井抽水井Ф60018Ф400無砂砼管2~10mm石屑槽中井滲水井Ф600282528Ф400無砂砼管2~10mm石屑1.5排水系統(tǒng):在現(xiàn)場四周布置排水系統(tǒng)，出水口有兩處，為原市政雨水井。排水系統(tǒng)管線采用Ф300PVC管，排水管線每隔20~30m設一個支墩(0.4*0.3*0.3m)穩(wěn)定管道，按出水口位置坡度布置。在出水口處各設置一個沉淀池(1.0*0.8*0.8m)，將水中泥沙沉淀干凈以后排入污水管道內(nèi)。2、工程地質(zhì)概況見土方開挖部分。3、材料選擇降水井孔護壁泥漿采用膨潤土造漿，泥漿材料的選定及配合比:7~10%膨潤土(山公高陽1#);0.5~1%工業(yè)用堿;0.1%羥甲基纖維素(CMC);拌和用水為自來水;另外根據(jù)施工情況加入適量分散劑。按下表性能指標及測試方法制備泥漿:順序項目性能指標測試方法及儀器1比重1.05~1.15g/cm3泥漿比重計2粘度10~25秒500cc/700cc漏斗法3含砂量在測定泥漿材料性能的基礎上，即使試配泥漿的最佳配合比。4、降水井系統(tǒng)施工本工程由于基坑面積較大，個別地段距離周圍建筑物及護坡樁較近，降水井施工時經(jīng)過適當調(diào)整，設置在護坡樁外對應位置。降水井從地面開始施工，井位距基坑邊緣的距離為1.5m。根據(jù)地質(zhì)地層情況，采用反循環(huán)鉆機完成降水井成孔施工，場區(qū)內(nèi)共布置6臺反循環(huán)鉆機進行施工。4.1工藝流程:測量定位→成孔→清孔→下管→投料→洗井→布置排水系統(tǒng)→下泵→抽水。4.2施工方法1)鉆進成孔①采用反循環(huán)鉆機成孔時，為防止鉆孔相互干擾造成塌孔，在鉆孔是采用隔孔跳鉆的施工方法，保證孔壁不坍塌。②鉆機垂直度和各后開始鉆進，隨鉆進隨補充泥漿，泥漿標高始終保持在地下水靜止水位上1~2m。③鉆深由鉆桿顯示，用專用測繩測定孔深。④鉆到設計深度后停止鉆進，檢查孔深不得小于設計深度。2)護壁泥漿護壁泥漿采用膨潤土造漿，考慮環(huán)保要求制作專用鋼質(zhì)泥漿槽盛講，護壁泥漿可經(jīng)泥漿凈化裝置凈化后重復利用。3)清孔孔底沉渣為鉆孔與孔深之差，成孔厚應反復清孔，保證孔底沉渣厚度小于300mm。4)下管井管采用無砂砼管，在砼預制托底上放置井管，在底部中間設置中器，四周拴8號鉛絲，緩慢下放，當管口與井口相差200mm時，連接上節(jié)井管，接頭處用玻璃絲布粘貼，以免擠入泥砂淤塞，豎向采用2~4根30mm寬竹條固定井管。為防止上下管節(jié)錯位，在下管前將井管依方向立直。吊放井管要垂直，并保持在井孔中心，井管要高出地面300~500mm，并在井口加蓋。5)投料:下入井管后，在井管外周均勻填入含泥量小于5%的濾料至地面下0.5m處，濾料采用2~10mm豆石或石屑。投料時應保持連續(xù)，將泥漿擠出孔位，并用粘性土填封孔口。6)洗井:成井后采用空壓機和潛水泵聯(lián)合抽水洗井，至井內(nèi)水清沙凈，再用污水泵反復進行恢復性抽洗。洗井應在成井4小時內(nèi)進行，以免時間過長，井壁泥皮影響滲水效果。洗凈后進行試驗性抽水，確定單井出水量及水位降低能否滿足設計要求。5、關鍵控制點5.1鉆機安裝應周正平穩(wěn)，操作應嚴格按操作規(guī)程執(zhí)行，保證鉆孔垂直度誤差小于1%，孔深誤差小于1%。5.2下鉆具時要輕提慢放，避免產(chǎn)生抽吸作用，造成塌孔。5.3清孔后應保證孔底沉渣厚度小于300mm，漿液含砂率小于4%。5.4下管時要輕提慢放，遇阻礙時應查明原因再下，嚴禁強行墩放，以防損壞井管;下至設計深度后，保證井管高出地面300~500mm，用蓋板蓋好，防止掉入雜物;井管應居于鉆孔中央位置，以保證濾料填入均勻。5.5填入濾料時，仔細檢查濾料質(zhì)量，控制含泥量不超過5%;填料過程中用鐵鍬沿井管四周均勻緩慢填入，防止投料不均、中途架橋現(xiàn)象;當填入量與理論計算量不一致時，須及時查明原因，采用相應措施進行處理。在洗井和抽水過程中，如果濾料下沉量過大，應及時補充濾料。5.6為防止含水層中細粒土的流失，應在井深6m以下無砂砼管外包一層60-120目的方格尼龍網(wǎng)。6、問題處理措施多年的降水工程施工經(jīng)驗證明，一個工程的降水效果受多種因素影響。地上地下建筑物、管線多且分布復雜，水文地質(zhì)條件變化也較大，很多地段受多層地下水的影響，因此，盲目地照搬降水設計方案進行施工并不能完全保證降水效果，而是要根據(jù)具體出現(xiàn)的問題具體分析，采用針對性的處理措施，才能使降水工程效果達到預期效果。根據(jù)經(jīng)驗，降水工程施工過程中主要應考慮以下一些特殊情況及處理措施:1)不明來水處理①如果地下上、下水管道漏水嚴重，這些滲漏水賦存于雜填土和很多已廢棄的地下構(gòu)筑物中，由于具體位置不明確，水量大小無法確定，因此從降水井分布上難以控制，可能造成基坑壁失穩(wěn)，對地下工程造成很大影響。為了有效預防這種異常水給工程帶來損失，應采取如下處理措施:②基坑開挖遇到突然出現(xiàn)的不明外來水時，應立即停止開挖，作引流回填，控制因出水帶出地層顆粒形成地層擾動坍塌，然后查明外來水補給源，采取尋源斷流措施。③對出水范圍的基坑壁，必須采用特殊加固措施，比如小導管注漿、局部土釘補強等方法，穩(wěn)定后繼續(xù)下步開挖。2)潛水含水層殘留水處理由于受潛水含水層底板凹凸不平的影響，以及含水層中存在不透水或弱透水粘性土夾層的影響，要完全疏干潛水實際上不可能的，這部分水若處理不好將帶出地層中大量細顆粒物質(zhì)，使開挖面地層土擾動并可能發(fā)生坍塌。出現(xiàn)這種情況時，應放慢挖土速度，及時在坑壁作盲管導流，并在槽邊挖盲溝集水，再將集水排走。導流盲管一般采用長0.5m的ф25mm的塑料管，做成花管并纏60~120目尼龍網(wǎng)。盲溝一般貼坑壁挖，寬200mm，深300mm。為了防止土塊掉落將導流盲溝堵塞，防止水流將基坑底細顆粒物質(zhì)帶走造成基底土擾動，應在盲溝中填4~20mm碎石。3)降水井間距問題①在降水井施工時，受場地現(xiàn)狀的限制，可能出現(xiàn)降水井的位置和