岩土工程中基坑降水对周围地面沉降的影响
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基坑降水对周围建筑物的影响及处理措施摘要:随着我国城市建设的快速发展,土地资源紧张的矛盾日益突出,为了有效地利用土地资源,城市地下空间的开发和高层建筑的发展也迅速猛进。
本文简要论述深基坑工程中降水对周围建筑物带来的影响以及相关的处理措施,仅供参考。
关键词:基坑降水;处理措施Abstract: with the rapid development of city construction in China, the shortage of land resource has become increasingly prominent, in order to effectively use the land resources, the development of city underground space development and the high-rise buildings also rapidly mengjin. Effect of deep foundation pit in briefly this paper brings to the surrounding buildings and related processing measures, for reference only.Keywords: foundation pit; treatment measures近年来高层、超高层建筑及深基坑工程逐渐增多,降水工程越来越多。
建筑物基坑开挖深度在水位线以下,为了疏干基坑便于基础施工,需要在基坑周围进行降水,将局部水位降至基坑底线以下。
由于大面积降水,对周围的环境影响也大。
首先,由于大面积的基坑开挖,卸去坑内土的自重造成坑底及周边土的回弹,回弹量最大能达到2~3cm,其次,坑内大面积的抽水,影响了土体内应力的变化,当降水幅度较大时,在基坑周围即形成降水漏斗曲线,在此范围内建筑物就产生了附加变形。
基坑降水对周围产生的影响计算[摘要]在建筑工程地基开挖施工中,由于受到地下水的影响,土方开挖十分不便,尤其是在地下水丰富地区。
因此,基坑降水及坑边支护安全措施,需在施工前引起高度的重视,合理的降水方案及坑边支护安全措施,会减少对周围的土体扰动,防止基坑降水对周围建筑物、道德和居民正常生活产生影响。
本文通过实际工程案例,介绍了杭州市临安区某小区基坑拟采用降水开挖的工程,通过定量分析和定性计算相结合,将地下水位降低至基坑底面标高以下的实例,分析降水对周围土体的影响程度以及影响范围,重点介绍井点降水的涌水量的计算方法,从而确保边坡稳定,再进行基坑开挖。
[关键词]基坑开挖;土体沉降;降水计算;涌水量;影响程度;影响范围;1引言在地下水丰富的地区,基坑开挖时,若地下水位高于基坑坑底,则需提前对该地下水位进行降水措施,以保证坑内水位低于基坑坑底,保证正常的施工干燥作业,而降水过程中因基坑中水位的下降,会直接造成基坑周边原有的地下水位发生下降的变化,导致周围土体的应力分布情况发生改变,由于建筑工程地基从开挖到施工结束,持续降水是一个较长时间的过程,基坑周边土体应力分布改变是不可能在短期得到逆转,最终造成基坑周边地面发生道路沉降、周围建筑物发生开裂等问题时有发生,许多专家学者已经做了大量的研究工作,目的是为了研究基坑降水导致的地面沉降的问题。
陈学根和黄显贵等专家们认为周围土体的沉降是由降水措施使基坑地下水位面以下的土体有效自重应力发生变化而引起的;曾超峰等学者研究发现土的渗透特性对被降水土层的孔隙水压力也会产生不同程度的影响,透水层之间发生水的渗流从而引起更强的应力重分布;郑刚等专家认为基坑预降水造成围护结构周围土体应力状态发生改变,从而产生坑外土体变形。
诸如此类理论分析研究很多不再一一举例,本文作者将专家们的理论分析研究在实际工程中加以应用,从计算基坑降水的涌水量以及井点的影响范围,借此来分析基坑降水过程中对周围土体产生的影响。
基坑降水对地面沉降的影响
在基坑降水中除了上面所讲到的地下水处理不当对地面沉降的不良影响外,另外水位降落引起的地面沉降,是地下水对地面沉降的另一种形式的影响。
基坑降水导致周围地面下降,同时抽水也会带走很多土粒,再加上基坑挖土,就会引起基坑周围地面不同程度的沉降。
若处理不当,严重者将会导致基坑附近建筑物、地下管线产生移位、沉降和破坏。
另外,降水量的多少对基坑周围地面的沉降有很大的影响,如果在大量降水时期,对基坑保护不周到,会导致基坑内部大量积水,导致基坑坍塌、滑坡,就会引起基坑周围地面的不同程度的变化。
基坑坍塌会引起基坑周围地面下陷,导致地面下沉,同样对附近的建筑物可能造成不同程度的损坏;基坑滑坡会导致基坑周围一定范围的地面产生水土流失,造成地面沉降,导致这块土地会存在许多的安全隐患。
另外这些问题都会导致基坑损坏,这样就浪费了大量的人力物力和财力,最后结果还是竹篮打水。
那么要解决这些问题对基坑降水的影响,最简单的就是要避免人为操作对基坑造成大量的积水,一定要保证基坑内的水保持在安全位置,对于一些人为降水行为要进行严格的控制和监测,不能出现一丝纰漏;对于非人为的一些因素如降雨、降雪等气象原因,我们一定要做好防护措施,保证基坑的安全,尽量减少甚至避
免天气等降水因素对基坑周围地面沉降的影响。
虽然说不能做到万无一失,但是我们可以尽量做到更好、更周到。
基坑降水引起地面沉降的分析摘要:基坑降水施工过程中,因为抽降地下水而致使地下水水量减少,以及抽水过程中土体中的细小颗粒随水带走而导致土体颗粒的减少,这两个方面的因素都会引起基坑周边地层的不均匀沉降,并会对临近建筑的安全构成威胁。
本文通过对一个工程实例监测数据的解读,阐述随着降水时间的推移地面沉降的发展情况以及影响地面沉降的因素,并阐述通过采取在井管上缠裹滤网、在需要保护的建筑物附近设置回灌井等措施,可以减弱抽降地下水过程中地面不均匀沉降对周边建筑物的危害。
关键词:基坑降水地下水地层沉降回灌中图分类号:tv551.4文献标识码: a 文章编号:1.前言随着城市化建设的加快,城建建设用地日益紧张,向地下索要发展空间的动向越来越明显。
资料表明北京市目前最深的基坑是国家大剧院的歌剧院台仓,基坑深近33m,就国内而言目前最深基坑是江苏省的润扬长江大桥锚碇,基坑深达70m。
当地下水的水位高于建筑物的基础时,在建筑物基础施工阶段,包括基坑土方的开挖与运输,基坑侧壁的支护以及基础底板或地下室的施工等,就得考虑到地下水的影响了,常规的做法就是通过水泵抽水的方式将地下水水位降至基础底板以下,也有采用截水帷幕方式止水的,但其成本较高。
通过抽取地下水的方式降地下水水位降低,虽然成本交底,但会产生一系列的副作用,最为直观的就是会引起周边地面的不均匀沉降了。
对于建筑物、道路等较为密集的城市来说,地面的不均匀沉降直接威胁着建筑物、道路的的安全。
资料表明,由于北京市开采地下水量较大,到目前为止,在东郊八里庄—大郊亭、东北郊来广营、昌平沙河—八仙庄、大兴榆垡—礼贤、顺义平各庄等地已经形成了五个较大的沉降区,沉降中心累计沉降量分别达到722mm、565mm、688mm、661mm、250mm。
最严重的地方,地表还在以每年20至30mm的速度下沉【2】。
地面的整体下沉对建筑物及建筑物的安全影响倒不是很大,可土体是非均质体,必然会造成不均匀沉降,如果土层的不均匀沉降发生在建筑物的地基处,这会对建筑物造成潜在危害。
基坑开挖对周围建筑物沉降的影响基坑开挖所引起的近邻建筑物产生沉降变形的情况在建筑行业中是十分普遍的,建筑物发生不均匀沉降会导致建筑物的结构产生相应的反应,如果不均匀沉降太大会导致建筑物产生裂缝、倒塌等问题;如果不均匀沉降不大,但绝对沉降较大,也可能对基坑附近的市政工程产生不利影响,正是由于基坑近邻建筑物的绝对沉降和不均匀沉降在现代施工过程中有着无可替代的作用,基坑开挖对周围建筑物沉降的影响研究受到了极大重视。
高层建筑的发展,离不开基坑工程的大力支持,而基坑工程的发展开始向着大深度和大面积的这个方向进行发展,除了上述的基坑开挖对周围建筑物沉降的影响,基坑开挖过程中许多其他的问题开始显现出来,常见的基坑工程都是在人口较为密集或者建筑物比较密集的建筑群中进行开展施工,这样的地理位置的限制使得施工的场地极为狭窄,难以施展,这加大了基坑开挖的难度,分析基坑开挖引起的近邻建筑物沉降变形的因素知道,近邻建筑物沉降变形是多种因素耦合作用的结果。
应用大型工程软件FLAC-2D,采用弹塑性大变形理论,对土钉墙支护形式下基坑开挖引起的近邻建筑物沉降问题进行了数值模拟分析。
标签:基坑;沉降;数值分析;意义基坑施工过程是十分复杂的,施工过程中的预测和控制都是极为重要的,研究“基坑开挖对周围建筑物的沉降”必须建立一个模型,科学上是以三维流固耦合模拟的方式进行研究,利用维有限差分分析程序FLAC3D为主要的计算手段,其目的是通过建立一个模型并分析以得到基坑周围建筑物在不同的工况和环境条件下的沉降规律并得到结论。
對于工程中的基坑开挖降水对周围建筑物沉降的影响的分析,利用三维流固耦合模拟的方式以及通过施工人员的现场实时监测的有关数据等,比较分析两个数据之间是否有出入,最终得出了结论,FLAC3D程序的耦合模拟实验是有效的,他在基坑开挖降水引起周围建筑物沉降研究方面的可行性是通过相关验证的,我们可以通过利用FLAC3D程序的耦合模拟实验来进行基坑开挖降水引起周围建筑物沉降研究方面的话题。
基坑排水施工中,防水降水对周围环境的影响如今建筑物越来越高,就会加大建筑物的负荷,如若不做好地下补偿工作,容易出现建筑物截断、塌陷等情况。
一起来学习下防水降水对周围环境的影响。
一、回灌技术降水对周围环境的影响,是由于土壤内地下水流失造成的。
回灌技术即在降水井点和要保护的建筑物之间打设一排井点,在降水井点抽水的同时,通过回灌井点向土壤内灌入一定数量的水,形成一道隔水帷幕,从而阻止或减少回灌井点外侧被保护的建筑物地下的地下水流失、使地下水位基本保持不变,这样就不会因降水使地基自重应力增加而引起地面沉降。
回灌井点可采用一般真空井点降水的设备和技术,仅增加回灌水箱、闸阀和水表等少量设备,一般施工单位皆易掌握。
采用回灌井点时,回灌井点与降水井点的距离不宜小于6m,回灌井点的间距应根据降水井点的间距和被保护建筑物的平面位置确定。
回灌井点宜进入稳定降水曲面下1m,且位于渗透性较好的土层中。
回灌井点滤管的长度应大于降水井点滤管的长度。
防止回灌量过大导致水渗入基坑影响施工,又要防止回灌量过小,使地下水位下降失控影响回灌效果。
所以应在回灌井点系统附近设置一定数量的水位观测井,同时对建筑物设置一定量的观测点;做好观测记录,以便及时调整回灌水量。
二、减慢降水速度使降水速度减缓:在砂质粉土中降水影响范围可达80m以上,降水曲线较平缓,为此可将井点管加长,减慢降水速度,防止产生过大的沉降。
亦可在井点系统降水过程中,调小离心泵阀,减慢抽水速度。
还可在邻近被保护建筑物一侧,将井点管间距加大,需要时甚至暂停抽水。
为防止抽水过程中将细微土粒带出,可根据土的粒径选择滤网。
另外确保井点管周围砂滤层的厚度和施工质量,亦能有效防止降水引起的地面沉降。
在基坑内部降水,掌握好滤管的埋设深度、如支护结构有可靠的隔水性能,一方面能疏干土壤,降低地下水位便于挖土施工,另一方面又不使降水影响到基坑外面,造成基坑外面产生沉降。
基坑降水对周围建筑物不均匀沉降的影响摘要:首先论述了基坑降水对建筑物不均匀沉降的不良影响,接着阐述造成不均匀沉降的微观机理,太沙基和BIOT固结原理,以及常用的地基最终沉降的计算方法。
讨论了因降水引起的地面不均匀沉降计算方法,并举工程实例证明。
关键词:不均匀沉降基坑降水自重应力Abstract: This paper first discusses the foundation pit dewatering uneven settlement of building the adverse impact, then elaborates cause the uneven settlement of microscopic mechanism, too sand BIOT consolidation and the principle and common foundation of the final settlement calculation method. It discusses the precipitation of the ground caused by uneven settlement calculation method, and engineering examples show.Key Words: uneven settlement, foundation pit dewatering, gravity stress1 概述基坑工程降水对周围地表沉降的影响己引起广泛关注,地面沉降对环境和工程危害极大,将导致地面及建筑物的裂缝、基础下沉、房屋倾斜和地下管网无法正常使用(严重的引起断裂)。
随着经济建设的迅速发展和城市人口的快速增长,需要在城市中抽取大量地下水,由此引起了愈来愈多的城市出现地面沉陷这一环境问题。
大面积的地面沉降将可能致使地表建筑设施发生变形,产生裂缝;地下管线设施损坏,造成严重的危害。
岩土工程中基坑降水对周围地面沉降的影响作者:王治忠
来源:《城市建设理论研究》2013年第28期
摘要:基坑降水是岩土工程很重要的一部分,为了便于岩土工程勘察,必要时需要在基坑周围进行降水,基坑降水对周围地面的沉降有很大的影响,本文将对岩土工程和基坑降水进行简要介绍,并对基坑降水沉降机理进行分析,根据沉降机理来分析各个因素对地面沉降的影响,并重点分析地下水处理不当和降水对周围地面沉降的影响。
关键字:岩土工程;基坑降水;地面沉降;影响
中图分类号:P313 文献标识码A
引言
今年来随着科技的飞速发展,岩土工程在城市建设中发挥着巨大的作用,同时它在各种工程建设中都占据着举足轻重的地位,可见岩土工程是我们必须要好好掌握并要达到学以致用的一门学问。
另外由于越来越来越多的高楼建设和各地蒸蒸日上的地铁事业,关于深坑工程的建设也越来越多,基坑降水作为岩土工程重要的组成部分,对岩土工程的发展有着至关重要的作用。
在岩土工程中,有时会遇到地下水丰富的地带,这就导致绝大多数基坑开挖时会由于地下水的渗透作用而导致基坑被破坏或者坍塌,基坑坍塌就会导致基坑周围地面沉降,会导致一系列的问题出现,让人应接不暇。
因此我们要在基坑开挖之前就做好一系列降水措施,以保护基坑的完整性和解决基坑周围地面的问题。
那么这就要求我们要好好掌握基坑降水的机理、方法和基坑降水对周围地面沉降会有什么影响。
另外基坑降水对周围地面沉降的影响一般是针对潜水降水,下面我们就对基坑降水对周围地面沉降的影响进行一下分析。
一、岩土工程概述
岩土工程是指在有关工程建设的项目中对岩石和土的使用、整治或者进行改造等手段的科学技术,它指的是土木工程中涉及到岩石、土、地下、水中等的部分。
随着我国经济实力的增强和科学技术的发展,如雨后春笋般拔地而起的各类建筑工程,例如高楼随处可见、水库处处皆是。
因此在土建工程中,岩土工程是一项非常重要的项目,它凭借土力学、岩体力学和工程地质学作为理论基础,然后运用各种勘测技术对岩土体进行综合的整治改造和利用而进行的一系列的系统性工作。
据资料统计表明,岩土工程包括岩土工程勘测,岩土工程设计,岩土工程的实验,岩土工程施工和监测,即涉及工程建设的全过程。
并且在房屋、市政、水利、管道的建设中,都有十分重要的意义。
其主要的研究方向包括城市地下空间与地下工程,边坡与基坑工程,地基与基础工程等几个方面。
二、基坑降水沉降机理
将地下水抽取出来后,会不可避免的导致地面的沉降,但是如果在某一时段内,其抽取水的量值相对较小,则不足以对周围环境产生危害。
抽水期间影响地面沉降的因素有两方面:一是含水层通过被压缩而导致变形。
由于含水层中砂石微粒的强度较高,另外又由于颗粒周围存在有带压力的水,在水位降低减小时沙粒之间的位置难以得到平衡,在宏观上表现为压缩的量很小,且很快就会趋于稳定。
二是上部粘性土的阶层的会释放水且会压缩水的密度,当然这个过程将会遵循太沙基一维的固定理论。
由于降水期间的抽水时间有限,在降水的这段时间内粘性土的固定结合度一般在0.2左右,释水压密的压缩模量一般在1.3cm左右。
在抽水过程中,排水会使得承压含水层的孔隙水压降低,且减小的孔隙水压会转变成有效应力增量,即这个有效应力使得水层压密。
伴随着抽水的持续,承压含水层的压密逐渐趋于平衡,随后,上部的隔水层开始释水压密。
当然要使水位恢复到原有状态是要经过一段时间的。
总之,抽水引发的地面沉降既会发生在含水层也会发生在粘性土层,只是在不同的阶段各自占的比例不同主次不同而已。
三、基坑降水对周围地面沉降的影响
3.1地下水处理不当对地面沉降的影响
在基坑降水过程中,如果地下水处理不当会导致基坑坍塌、边坡失稳等事故,这也就相应的会引起基坑周围地面的坍塌、毁坏等现象。
因此地下水处理不当时对基坑周围地面沉降的影响,可分析如下。
在基坑开始挖掘时,在排水过程中边坡会产生较大的水力坡度,导致地下水向坡内渗透产生积水,从而产生管涌现象;由于降水井的结构不合理或者是在洗井的时候操作不够规范,使得在抽取地下水时带走大量的土或岩石颗粒,导致土体被掏空,从而引起地面塌陷或者开裂;另外可能由于坑外的围护防水性太差,而导致土颗粒流失;基坑底板以下存在承压水,坑底到承压含水层之间土体所能承受的压力要小于承压水的顶托力,导致坑底出现突涌、流砂等现象;水质的变化也是很重要的一点,特别是处在沿海城市的地域,特别容易出现海水入侵等现象,导致淡水资源咸化。
其实对于以上由于地下水处理不当而对地面沉降造成的不良影响,只要在岩土工程勘探中进行详细的勘察,给以足够的认识,还要在设计方面做到科学、严谨,在施工方面做到合理规范,同时做好施工管理和监测方面的工作,加强各方面的规范性,然后尽量做到信息化施工,那么以上各个危害既使不可以避免也是可以得到及时解决的,这样可以使得对工程的不良影响降到最低。
对于地下水处理不当而对地面沉降引起的不良影响,只要在勘察过程中个部门的人员进行相互合作,配合密切、默契,就会将不良影响降到最低甚至避免这些问题的发生。
3.2降水对地面沉降的影响
在基坑降水中除了上面所讲到的地下水处理不当对地面沉降的不良影响外,另外水位降落引起的地面沉降,是地下水对地面沉降的另一种形式的影响。
基坑降水导致周围地面下降,同
时抽水也会带走很多土粒,再加上基坑挖土,就会引起基坑周围地面不同程度的沉降。
若处理不当,严重者将会导致基坑附近建筑物、地下管线产生移位、沉降和破坏。
另外,降水量的多少对基坑周围地面的沉降有很大的影响,如果在大量降水时期,对基坑保护不周到,会导致基坑内部大量积水,导致基坑坍塌、滑坡,就会引起基坑周围地面的不同程度的变化。
基坑坍塌会引起基坑周围地面下陷,导致地面下沉,同样对附近的建筑物可能造成不同程度的损坏;基坑滑坡会导致基坑周围一定范围的地面产生水土流失,造成地面沉降,导致这块土地会存在许多的安全隐患。
另外这些问题都会导致基坑损坏,这样就浪费了大量的人力物力和财力,最后结果还是竹篮打水。
那么要解决这些问题对基坑降水的影响,最简单的就是要避免人为操作对基坑造成大量的积水,一定要保证基坑内的水保持在安全位置,对于一些人为降水行为要进行严格的控制和监测,不能出现一丝纰漏;对于非人为的一些因素如降雨、降雪等气象原因,我们一定要做好防护措施,保证基坑的安全,尽量减少甚至避免天气等降水因素对基坑周围地面沉降的影响。
虽然说不能做到万无一失,但是我们可以尽量做到更好、更周到。
结语
随着城市建设的迅速发展,各地高楼拔地而起、地铁处处通畅,导致岩土工程越来越受关注,同时岩土工程的开展为人类生活带来很大的便利,所以我们要认真学习并掌握好岩土工程。
然而基坑降水作为岩土工程中极其重要的组成部分,也是不容忽视的。
在各种项目的建设中基坑降水是一个很重要的方面,无论在那个地域都会有地下水的存在,丰富的地下水对基坑有很大影响,甚至会导致基坑下陷、坍塌和毁坏,在基坑坍塌或者毁坏后必然会引起基坑周围地面的沉降,这会引起地面产生一系列的问题。
因此,研究岩土工程中基坑降水对周围地面沉降的影响是非常有意义的,它有助于我们做好防护工作,保护好人民的共有财产和维护人民利益。
参考文献
[1]刘建航,候学渊.基坑工程手册.北京中国建筑工业出版社.1997
[2]陈中汉,黄书轶,程丽萍等.深基坑工程,第二版.北京机械工业出版社.2003
[3]吴林高等.工程降水设计施工与基坑渗流理论,第一版.北京人民交通出版社.2003
[4]黄志仑.关于地下建筑物的地下水扬力问题分析.岩土工程技术.2002.05
[5]李志平.基坑降水引起地面沉降分析.中南大学硕士学位论文.2008.05。