浅谈深基坑支护工程中的地下水防治
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工程建筑中地下水危害及防治工程建筑中地下水危害及防治摘要:地下水是很重要的水资源,对人类的水源提供具有很重要的意义,然而在工程建设中,由于地下水的特殊性和其化学成分,对钢筋混泥土具有很大的侵蚀性,对工程建筑有极大的作用和影响。
本文有针对性地提出了勘测、设计,施工等各阶段防治地下水的相关措施,以便有效地防范由地下水引发的工程事故。
关键词:地下水;化学分析;侵蚀性;工程建筑;防治一,地下水性质及对工程建筑的危害1地下水的物理性质由于地下水在运动过程中与各种岩土体相互作用,而岩土中的可溶性物质(很多是矿物)随水迁移、聚集,使地下水成为一种复杂的溶液,这种复杂的地下水溶液通常具有温度、颜色、透明度、气味、味道和导电性等等的物理性质。
2地下水的化学成分第一,地下水中常见的气体有:O2、N2、H2S、CO2等,地下水中气体分子能够很好地反映地球化学环境。
第二,地下水中含有的离子有:地下水中含量最多、分布最广的离子有七种,即:Cl-、SO2-4、HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+。
第三,地下水中的化合物有:Fe2O3、Al2O3、H2SiO3等。
3地下水的主要化学性质由于地下水具有如上的物理性质和化学成分,因此在地下水中通常具有如下的化学性质:第一,地下水的矿化度。
水中所含离子、分子及化合物的总量称为水的总矿化度,低矿化度的水中常以含有HCO3-为主,中等矿化度水常以含有SO2-4为主;高矿化度的水常以含有Cl-为主。
高矿化度的水能降低水泥混凝土的强度,腐蚀钢筋等等。
第二,地下水的酸碱度。
地下水的酸碱度用水的PH值来表示,常温常压下当PH值小于5时,水为强酸性水;PH值在5—7之间为弱酸性水,PH值为7时,为中性的水;PH值在7—9之间时为弱碱性水;PH值大于9时为强碱性水。
第三,地下水的硬度。
通常情况下水的硬度按水中的Ca2+、Mg2+离子的含量的多少可以分为以下三种情况:(1)总硬度,它是指水在未被煮沸时Ca2+、Mg2+离子的总含量。
深基坑支护施工中的地下水控制技巧地下水是指在地下岩石层、土壤中存在的水资源。
在深基坑支护施工中,地下水控制技巧至关重要。
本文将从多个方面介绍深基坑支护施工中的地下水控制技巧。
一、前期地下水勘查在深基坑支护施工前,进行充分的地下水勘查非常重要。
通过对勘察区域的了解,可以获取地下水的水位、水质和流量等信息,为施工过程中的地下水控制提供准确的依据。
二、合理选择降低地下水位的方法在施工过程中,如果地下水位过高,会给基坑开挖和支护带来较大的困难。
因此,降低地下水位是地下水控制的一种重要手段。
可以采用井点抽水、隔离帷幕、降水井和泵站等方法来实现地下水位的控制。
三、采用适当的降水井布设方案降水井的布设对于地下水控制至关重要。
合理的降水井布设方案可以提高抽水效果,并减少地下水对周边土壤的不利影响。
根据实际情况,选择适当的井距、井深和井点数量,并合理设置井点抽水管道。
四、注意控制井点抽水的量和速度在进行井点抽水时,需要控制抽水量和抽水速度。
如果抽水量太大或抽水速度过快,可能会导致基坑周边土壤的沉降和破坏。
因此,在实际施工中,需要根据地质条件和工程需要,合理控制抽水量和抽水速度,以确保施工的顺利进行。
五、加强地下水质的监测和处理地下水质的监测和处理是地下水控制的重要环节。
定期对抽出的地下水进行水质监测,及时发现并处理地下水中的污染物,保证施工过程中的环境安全。
六、合理选择支护结构在深基坑支护施工中,选择合适的支护结构也对地下水控制有重要影响。
根据地质条件、基坑尺寸和工程要求,选择适当的支护结构,以提高地下水控制的效果。
七、注意排水系统的设计和施工在进行深基坑支护施工时,排水系统的设计和施工也是地下水控制的重要环节。
合理设计和布置排水系统,确保水流畅通,并防止地下水进入基坑,保证施工的安全性。
八、加强土体监测和预警在进行深基坑支护施工期间,需要加强对土体的监测和预警。
通过对土体的变形和水位的监测,及时发现并处理可能出现的问题,确保施工的顺利进行。
深基坑支护与降水工程的预防控制措施一、施工前的预防措施:1.地质勘察:进行充分的地质勘察,了解地下水位、土层情况、地应力等,以确定合适的支护形式和降水方式。
2.施工方案设计:根据地质勘察结果,制定详细的施工方案,明确支护材料、工艺和工期,以及降水的预期效果。
3.施工安全评估:对深基坑施工过程中可能出现的各种安全隐患进行评估和分析,制定相应的安全措施。
二、施工中的预防措施:1.支护结构设计:根据地质条件、土壤性质和降水情况,选择合适的支护结构,包括桩基、钢支撑、土拱等,确保基坑稳定。
2.桩基施工:采用加固桩、抗浮桩等方法进行桩基施工,增强基坑的承载能力和抗浮力。
3.钢支撑施工:根据土层情况和工期要求,采用连续墙、梁柱和水平支撑等钢支撑形式,确保基坑的稳定和安全。
4.土拱施工:在土层良好、地下水位较低情况下,可以采用土拱施工,提高基坑的自稳性。
5.水平降水:根据地下水位和施工进度,采用水平降水的方式控制基坑内的地下水,防止水压力对支护结构的影响。
6.垂直降水:在深部基坑中,采用垂直降水的方式将地下水泵出,以保持基坑内的干燥状态。
三、施工后的预防控制措施:1.监测与检查:对基坑支护和降水工程进行定期监测和检查,及时发现和解决问题。
2.维护与修复:对基坑支护和降水工程进行维护和修复,确保其长期稳定和安全使用。
3.施工记录和总结:对施工过程中的经验和问题进行记录和总结,为类似项目的实施提供参考。
综上所述,深基坑支护与降水工程的预防控制措施主要包括施工前的地质勘察和方案设计,施工中的支护结构施工和降水方式选择,以及施工后的监测和维护等。
通过科学、合理的预防控制措施,能够有效地预防和控制深基坑支护与降水工程中可能出现的各种问题,确保工程的质量和安全。
浅谈深基坑止水帷幕的要求及失效处理一、深基坑止水帷幕施工详解止水帷幕的安全、稳定对周边安全有重大影响,在实际施工中,会因方案设计、地质勘查、质量控制等多种因素出现漏洞导致止水帷幕发生失效,使工期延误或引发安全事故,因此对止水帷幕失效原因及处理方式的研究意义重大。
二、深基坑、止水帷幕的要求1、深基坑深基坑指开挖深度在5m及5m以上的,或地下室3层及3层以上的挖掘工程,同时,当地质条件及周边环境较为复杂的情况下,也可将挖掘工程称作深基坑。
我国有关文件定义,开挖深度超过5m(含5m)的基坑的土方开挖、支护、降水工程;开挖深度未超过5m但地质条件、周围环境及地下管线复杂或影响周边建筑物安全的基坑的土方开挖、支护、降水工程。
有关规定要求,深基坑工作的危险系数较高,其专项方案需由施工单位组织专家组成员、项目负责人、项目监管单位人员、施工方安全负责人、技术负责人等及勘察、设计单位的技术人员、安全人员共同进行安全论证。
2、止水帷幕止水帷幕是挖掘工程中止水工程的总称,其工程的意义在于防止或降低基坑内地下水的渗透,以保证施工安全,预防投入使用后房屋沉降。
止水帷幕一般由3部分组成,第1部分是挡土桩,主要作用和挡土墙类似,有钢筋混凝土灌注桩或其他形式,各桩体之间存在一定的空挡。
第2部分是真正的止水帷幕部分,主要用于对土体的加固,隔断基坑内外水体的相互流动,一般应用水泥搅拌桩或压密注浆技术。
第3部分是支撑部分。
与普遍的挡土桩不同的是,地下连续墙应用其他形式进行基坑加固、维护,一般用作特大特深基坑。
三、止水帷幕失效原因是什么?止水帷幕失效的原因需要通过对基坑、搅桩等因素的观察之后分析得出。
基坑围护止水帷幕渗漏情况较复杂,必须对渗漏类型进行划分,分别治理。
通过多个基坑施工实践,笔者认为根据渗漏深度位置的不同,可分为基坑开挖面以上渗漏,和基坑开挖面以下渗漏两种情况;根据所用的材料不同,又可分为钢筋混凝土缝隙渗漏和水泥土缝隙渗漏两种。
基坑开挖施工中采取降低地下水位的作用基坑的开挖施工,无论是采用支护体系的垂直开挖还是放坡抛物线大点开挖,如果施工地区的地下水位较高,都将涉及改扩建地下水对基坑改建工程的影响这一问题。
当开挖施工的开挖开挖面于水土流失时,土块的含水层被切断,地下水将会从坑外或坑底不断地渗入基坑内,另外在基坑开挖期间由于下雨或其他原因,可能会桩基在基坑内造成滞留水。
对于采用垂直支护体系的垂直浇筑,坑内被动区土体由于含水量增加导致强度、刚度降低,对控制支护体系的稳定性、强度和变形都是十分不利的;对于放坡开挖来讲,亦增加了边坡失稳和产生流砂的可能性。
在地下水位以下成功进行开挖,坑内滞留水既增加了土方开挖施工的难度,亦使地下地下街结构的施工难以顺利进行。
而且在水的浸泡下所,地基土的强度大为降低,亦影响到了其承载力。
因此,为可以保证深基坑工程开挖、地下主体结构施工的正常进行以及地基土的强度免遭损失,当浇筑面低于地下水位时,需采取降低地下水位的措施,并填埋在基坑开挖期间东北侧内需采取排水措施以排除坑内滞留水,使基坑处于干燥的状态,以利施工。
在基坑开挖施工中采取降低地下水位的作用为∶1、防止基坑坡面和基底下陷的渗水,保持坑底干燥,便利施工。
2、缩减边坡和坡底的稳定性,防止边坡上或基底的土层颗粒上流失。
这是因为基坑开挖至地下水位以下时,周围地下水会向坑内渗流,从而产生渗流力,对边坡组合而成和基底稳定构成不利影响,此时采用井点降水的方法可以把基坑周围的地下水开挖面以下,不仅保持坑底干燥、便利施工,而且消除了渗流力的影响,防止流砂产生,增加了边坡和基底的稳定性。
3、减少土体含水量,有效提高土体物理精准力学性能指标。
对于放坡开挖而言可提高边坡稳定度;对于支护开挖可钢管增加被动区土抗力,减少主动区土体侧压力,从而提高支护体系的稳定度和强度保证,减少支护体系的变形。
4、提高回火固结程度,增加地基抗剪强度。
降低地下水位,减少土体含水量从而提高回火固结程度,减少土中孔隙水财务压力,增加土中行之有效应力,相应的土体抗剪强度也可得到高速增长,因而降低地下水位加厚则是一种有效的地基加固方法。
浅谈深基坑支护工程中的地下水防治
孟春波
苏州中业工程管理有限公司江苏苏州 215000
摘要:本文总结了工程实践经验,分析了高层建筑深基坑地下水防治工程中存在的一些主要问题,并提出了一些建议性的预防措施。
关键词:深基坑;地下水;主要问题;预防措施
Brief Talk on Prevention and Cure of Ground Water in Bracing
Project of Deep Foundation Pit
Jiang Hong--xingLiLong
Jiangsu chang—Jiang Mechanize Foundation Engineering Project Company
Abstract:After summarizing practical experiences,this paper analyzes some major problems in prevention and cure project of ground water in deep foundation pit of high rise building and puts forward some recommendable prevenient measures.
Key Words:deep foundation; ground water; major problems; prevenient measures
中图分类号:TV551.4文献标识码:A文章编号:2095-2104(2012)08-0026-2
1 引言
目前高层建筑和人防工程都包含了部分的地下工程,深基坑施工质量,直接影响工程建设的效益与成败。
在深基坑工程中,一项事关全局的工作就是地下水防治,地下水是深基坑工程的天敌,是导致工程事故最直接的因素之一,从实际统计资料来看,约有70%的基坑事故与地下水有关。
在长江中下游地区地下水位高,若对基坑中地下水处理不当,造成基坑坍塌、地面沉降等工程事故时有发生,致使工期延误,给经济上带来重大损失。
因此,对深基坑工程中的地下水问题必须引起足够的重视。
2 地下工程中存在的主要问题
2.1 工程勘察方面
场地勘察资料是深基坑工程设计、施工的重要依据,而其中的工程地质资料和水文地质资料是降水设计的主要依据。
如果对深基坑所涉及范围内的地层,勘察资料不详细、不准确,依据此资料设计出来的降水方案就势必会给深基坑工程带来事故隐患。
2.2 设计方面
2.2.1 对工程地质条件和水文地质条件认识不够
降水设计的主要依据是工程地质资料和水文地质条件,在进行降水设计时,若不弄清楚场内地层分布、地下水的类型、含水层的渗水性和含水量,不对地下水的性质、补给和排泄条件、动态特征及其与区域地下水的关系作深入地分析和研究,则难以设计出安全可靠、经济合理的方案。
2.2.2 设计人员的技术水平参差不齐
由于设计人员的技术水平参差不齐,参数及计算模式的选取不尽合理,有时甚至无章可循,使一些工程缺陷多、隐患大,以致造成安全储备过低,发生严重工程事故。
2.2.3 降水方案选择不当
降水方案的选择是一项复杂而系统的工作,它必须考虑场地的实际地质条件以及各种降水方案的适用范围,如果降水方案的设计不切合实际,采取的降水措施针对性不强,降水就很难取得成效,这样就必然会给深基坑支护工程造成很大困难。
2.2.4 基坑支护工程中大面积降水的涌水量计算理论不甚完善,一般套用单井涌水量公式往往会造成估算错误。
2.3 施工方面
施工单位未按设计要求进行或随意更改施工程序而造成降水防渗失效,特别是层层分包,一些施工队伍技术力量差,甚至偷工减料,施工中错误百出,给深基坑降水造成严重隐患,从而影响整个基坑支护结构的安全性。
2.4 监测方面
工程监测(特别是深基坑工程的监测)是正确指导施工、避免事故发生的必要措施,是一种信息施工技术。
不重视信息施工,必然导致盲目施工,不能防患于未然。
有的工程为了节约工程造价,在施工过程中没有安排施工监测或不合理削减监测内容,从而使监测工作不力,不能及时判断险情,从而造成事故。
此外,对监测数据的分析不够准确,报警不及时或数据错误都将会导致严重的工程事故。
3 工程实例
3.1 苏州商品交易市场塔楼基坑降水
3.1.1 工程概况
苏州商品交易市场塔楼设计采用桩伐基础,基坑设计深度为-13.90m(其中电梯井深度为-17.40m),其面积约为2800m2,场区东部约30m处是一层民宅区,场区南部约35m处为干将路,场区西部约40m 处是白莲花园,花园中有白莲河,河深1.8m。
塔楼深基坑围护方案为:先采用放坡开挖至-5.90m,从-5.90m 至于-13.9m,这8m深的地层采用钻孔灌注桩(桩径Φ800mm,桩长16.5m,桩中心间距950mm)及钢筋混凝土水平支撑的围护结构。
3.1.2 场区地质条件
拟建场地地势平坦,地层由上至下依次为:①杂填土层,埋深0~2.80m;②粘土层,埋深2.80~5.80m;
③粉土层,埋深5.80~8.30m;④-1粉砂层,埋深8.30~12.80m;④-2粉细砂层,埋深12.80~17.50m;
⑤-1粘土层,埋深17.50~21.00m;⑤-2粉质粘土层,埋深21.00~25.90m。
该地区地下水属潜水及微承压水,潜水位为-3.02m。
含水层为③粉土层、④-1粉砂层和④-2粉细砂层,渗透系数K为3.4m/d,总出水量约为1750m3/d。
3.1.3 降水设计
为确保基坑支护支撑结构的安全,设计采用射流泵式轻型井点法降低坑外水位,坑内用管井(管井结构见图1)疏干静储水。
坑外井管埋入深度10.50m,井点距离1.50m,沿基坑四周在标高-5.90m处布设4套射流式喷射井点,井位布置见图2。
坑内布设4口管井,使用潜水泵抽吸静储水。
在基坑施工电梯井阶段,在四周布设一套轻型井点降水设施,进一步降低地下水位,保证电梯井的施工。
该降水方案实施后,基坑顺利开挖至设计深度,过坡稳定,坑底干燥,保证了塔楼地下部分土建施工的顺利进行,达到了预期的降水效果。
3.2.4 该降水方案的成功之处在于:
①对场区的水文地质条件有了彻底准确的认识和了解,采取了有效的降水方案。
②针对实际水文地质条件,采取了切实有效的降水措施。
③根据场区周围无高层建筑的实际情况,采取大范围降低地下水位的方案,效果明显。
④降水方案严格按设计要求进行施工,保证了工程的施工质量。
4 建议性预防措施
针对深基坑降水工程中存在的一些主要问题,在工程进行中的不同阶段,可采取以下预防措施:
①首先强调地质资料的重要性。
地质资料是设计人员进行设计的主要依据,它的真实、准确与否直接关系到设计方案的成败。
对于深基坑工程,除应查明工程地质情况外,还应着重查明开挖范围内及邻近场地地下水特征,包括含水层分布规律、地下水的水位、流量、流速、渗透系数及补给来源和排泄方向等水文地质资料,为降水方案的设计提供全面、准确的地质资料。
②设计人员在进行设计时,对场地的地质资料应作深入的分析和研究,根据现场的实际情况提出针对性较强的设计方案,最好通过对两个或多个方案的对比,择优选取一个较为理想的方案。
③综合考虑设计方案在施工过程中对现有相邻建、构筑物、地下管线等有可能会产生的各种影响,在条件许可沉降分析对建(构)筑物无重大影响时,尽可能采用降水方法。
④要有预见性,全面考虑施工中可能会出现的这样或那样的问题,做好各种抢险措施的准备工作,防患于未来,以便在出现险情时能应付自如,避免重大事故的发生。
⑤加强对施工队伍的管理,提高施工队伍的技术素质,严格按照设计的要求进行施工,确保施工质量。
⑥在降水过程中应做好工程监测工作,提高测试人员的综合水平,增加测试数据及处理结果的准确性。
对测试数据及时处理并得到准确的结果,以便时刻掌握整个基坑现处的状况,及时正确指导施工。
5 结束语
地下水是深基坑中经常会遇到的问题,由于地下水的存在,给深基坑工程施工带来许多问题(边坡失稳,坑底隆起与管涌等)。
为了确保基坑工程施工正常进行,必须对地下水进行有效的治理。
降水是一个复杂的、与多方面有因素相关的一门学科,是一项系统工程,勘察、设计、施工、监测和管理是几个紧密联系的环节,它要求不仅要有相关学科的知识,同时要具备丰富的施工经验和科学的管理办法。
降水问题在基坑工程中已越来越受到重视,已成为深基坑工程施工中的重要组成部分。
参考文献:
[1] 林宗元. 岩土工程治理手册. 辽宁科学技术出版社出版、发行. 1993, 3:743~780.
[2] 黄运飞. 深基坑工程实用技术. 兵器工业出版社. 1996, 11:577~584.
[3] 马丽丽. 深基坑开挖中的水文地质问题. 工程勘察. 1996, 2:25~29.。