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建築論文-基坑施工中的地下水處理及工程實例

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  摘要: 當基礎深度在天然地下水位以下時,在基礎施工中常常會遇到地下水的處理問題。

關鍵詞: 深基坑 地下水 措施

前言

建築論文-基坑施工中的地下水處理及工程實例

一般認爲,基坑開挖要具備以下的必要條件:首先保持基坑乾燥狀態,創造有利於施工的環境;其次是確保邊坡穩定,做到安全施工,如果忽視這些必要條件,其後果是嚴重的。有的基坑積水或土質稀軟,工人難以立足,無法施工;有的出現“流砂現象”導致邊坡塌方,地質破壞;有的內部基坑土體發生較大的位移,影響鄰近建築物的安全。之所以會出現這些異常情況,都是由地下水引起的。所以,在基坑施工中應對地下水的處理給予應有的重視。

??一、 地下水的人工處理

??地下水的處理有多種可行的方法,從降水方式來說可總分爲止水法和排水法兩大類。止水法,即透過有效手段,在基坑周圍形成止水帷幕,將地下水止於基坑之外,如沉井法、灌漿法、地下連續牆等;排水法是將基坑範圍內地表水與地下水排除,如明溝排水、井點降水等。

??止水法相對來說成本較高,施工難度較大;井點降水施工簡便、操作技術易於掌握,是—種行之有效的現代化施工方法,已廣泛應用。本文結合工程實例對井點降水法作一簡要介紹。

? 井點降水法,它是在擬建工程的基坑周圍設能滲水的井點管,配置一定的抽水設備,不間斷地將地下水抽走,使基坑範圍內的地下水降低至設計深度。井點法防水適用於具有不同幾何形狀的基坑,它有克服流砂、穩定邊坡的.作用。由於基坑內土方乾燥,有利機械化施工,縮短工期,保證工程質量與安全。

? 目前國內常用的井點降水法有輕型井點、噴射井點、電滲井點。在我國,井點降水法是新中國成立後才逐步發展起來的。在工程的基坑<槽>附近埋設大量的滲水井點管,與此同時地面組裝抽水管路系統,透過井羣連續抽吸地下水,使基坑範圍內的地下水位降低到基坑以下一定深度,以保持基坑乾燥狀態。通常把這一方法叫做井點降水法。

??井點降水法具有下列優點:施工簡便,操作技術易於掌握;適應性強,可用於不同幾何圖形的基坑;降水后土壤乾燥,便於機械化施工和後續工作工序的操作;井點作用下土層固結,土層強度增加,邊坡穩定性提高;地下水透過濾水管抽走,防止了流砂的危害;節省支撐材料,減少土方工程量等。井點降水法已成爲目前在含水透水位土層實施的一種行之有效的方法。

??1.輕型井點降水法

??(1)輕型井點抽水系真空作用抽水,除管路系統外,很大程度取決於抽水設備。目前常用的真空泵型、隔膜泵型配套抽水裝置。

??輕型井點井點管、過濾管、集水總管、主管、閥門等組成管路系統,並由抽水設備啓動,在井點系統中形成真空,並在井點周圍一定範圍形成一個真空區,真空區透過矽井擴展到一定範圍。在真空力的作用下,井點附近的地下水透過砂井,經過濾器被強制性吸入井點系統內而使井點附近的地下水位得到降低。在作業過程中,井點附近的地下水位與真空區外的地下水位之間,存在一個水頭差,在該水頭差作用下,真空區外的地下水是以重力方式流動的。所以常把輕型井點降水稱真空強制抽水法,更確切地說應是真空—重力抽水法。只有在這兩個力作用下,基坑地下水纔會降低,並形成一定範圍的降水的漏斗拋物線。

??井點管與總管的聯接可用鋼管和透明塑料管,因受真空力的作用,塑料管內裝有彈簧,以加強抗外部張力,保證地下水流暢通。

??總管與總管的聯接有法蘭法和套箍法兩種形式。

??(2)施工時應注意的問題

??經過降低地下水位後,土壤會產生固結,也就會在抽水影響半徑的範圍內引起地面沉降,有時會給周圍已有的建築物帶來一定程度的危害。在進行降低地下水位施工時,爲避免引起周圍建築物產生過大的沉降,採用回灌井點是一種有力的措施。這種方法就是在抽水影響半徑範圍內建築物的附近預先鑽一排孔,在進行抽水降低地下水位之前,事先將鑽孔內的水位勘查清楚,記錄下來。當進行抽水降低地下水位時,爲避免已有建築物下面的地下水位下降,與降水的同時向鑽孔內灌水,以保證原地下水位不變化,以此來防止地面產生沉降給已有的建築物帶來危害。

??2. 深井井點

??深井井點降水是在深基坑周圍埋置深於基底的井管,依靠深井泵或深井潛水泵將地下水從深井內揚升到地面排出,使地下水位降至坑底以下。

??深井井點降水具有排水量大、降水深、不受吸程限制、井距大等優點。但其一次性投資大,成孔質量要求高。深井井點降水適用於滲透係數較大(10~250m/d);土質爲砂土、碎石如;地下水豐富、降水深(10~50m)、面積大的情況。

??(1)施工工藝程序

??(2) 井點設定與使用階段的注意事項

??① 成孔

??② 安設井管、填充濾料

??③ 洗井

??④ 安設水泵

??⑤ 使用階段注意事項

??Ⅰ、基坑內井點應同時抽水,使水位差控制在要求範圍內。

??Ⅱ、加強水位監測,特別是靠近已有建(構)築物的深井井點,宜在建(構)築物附近設觀測井,水位差過大時,應立即採取補救措施,如設定回灌井點等。

??Ⅲ、防止排出的地下水回滲而流入基坑。

??Ⅳ、潛水泵在執行時要注意檢查電纜線是否和井壁相碰,以防磨損後水沿電纜芯滲如電動機內。

??Ⅴ、位於基坑內的深井井點,由於井管較長,挖土至一定深度後,井管應於附近的支護結構支撐或立柱等連接,予以固定。

??Ⅵ、當基坑底部有不透水層時,爲排除上層地下水,可採用砂井配合深井降水。

??Ⅶ、井管使用完畢拔出。

??二、工程實例

??山東省畜牧獸醫科技服務中心工程,地上13層,地下1層,高度39m,建築面積爲13000m2,鋼筋混凝土框剪結構,基礎採用鑽孔灌注樁,樁徑0.6m,單樁承載力設計值1600KN,樁端嵌入中風化岩層深度不小於1.7m,設計樁長20m,樁總數187根。

??1 工程地質條件

??場地地層自上而下依次爲:①雜填土;②粉質粘土;③殘積砂(礫)質粘性土,上部多爲粘性土,粘性較強;下部多爲粉砂,遇水易軟化,輕振即液化,水量豐富;④強風化花崗岩,中粗粒及碎塊結構,裂隙發育,涌水量較大;⑤中風化花崗岩;⑥微風化花崗岩。

??2 井點降水方法

??根據地質資料得知,擬建場地水文地質條件較爲單一,場地地下水屬第四系孔隙潛水,主要補給源爲大氣降水,地下水受季節性影響較大。場內地下水位在1.2-1.73m之間,水位很高,其含水層主要爲第3層碎石層,第2、4層爲弱透水層,其滲透係數爲(0.72~45.52)*10-6cm/s,第5層爲隔水層。工程採用大口徑深井降水,沿擬建樓周圍設15眼降水井,深水電泵進行抽水。考慮到降水深度大,影響半徑範圍廣,若長時間抽降水,勢必會影響場外附近建築物,爲了增強降水效果,又可縮短抽水時間,採用間斷性抽水,減少外圍影響面積,並設定沉降觀測點。降水井徑大於600mm,孔深15.0m,護壁套管直徑爲600mm,套管外面包2層尼龍網布;套管外四周用粒徑爲0.5~2.0cm的礫石料填充,作爲濾水層,濾層應填至原地下水位線,其上部用粘土回填,並搗實。工程嚴格按照降水井施工規範要求埋設管井,採用泥漿護壁鑽孔法成孔。井孔鑽孔後進行清孔,隨後安裝井管。

??施工結果

??本工程的井點降水比較成功,水位得到控制,流泥、流砂的現象也僅有少量出現,改善了施工條件,使該工程的±0.000以下結構能保證質量並按時完成,取得了較好的經濟效果。