建筑工程深基坑施工的降水与排水

建筑工程深基坑施工的降水与排水
杨锡容
摘要随着城市建设的大发展,建筑工程建设也随之向“宽、深、大”的方向发展,建筑工程中深基坑施工的安全技术问题越显突出,风险控制要求也越来越具体,难度俱增。本文以某工程为例，着重从工程地质条件和地下水对深基坑工程施工的影响，提出了降水与排水相结合的控制措施、以及做好建筑工程深基坑施工的方法。
关键词建筑工程深基坑降水与排水
一、工程施工方法
根据工程特点,选择桅杆式GPJ-7型双轴搅拌桩和HB603型柱式灰浆泵注浆,采用二次回转切削土,二次注浆,三次搅拌的成桩工艺。根据施工进度,工程投入8台搅拌桩及相应配套设备,分区段同时施工,并采用以下施工方法:
1.施工时可据地质资料将场地开挖至原状土,保证挖槽宽度大于1.1倍的桩面宽度,地表软弱时,采取防止机械失稳的措施。
2.枕木铺设必须做到相对水平,地基必须稳固,保证机座的水平和导向架对地面的垂直度,其误差小于1%。
3.在施工之前通过数根试桩确定水泥浆的最终水灰比、泵送时间,搅拌机提升速度。严格控制第一次下沉预搅速度,使土体完全预搅切碎,同水泥浆均匀搅合。
4.注浆搅拌须保证注浆的连续性,因故断浆,必须把搅拌头下沉至浆面以下0.5-1m待恢复供浆时再提升注浆搅拌。
5.为了确保工程围护体系的连续性,要求桩间搭接长度不少于20厘米,已施工的桩号及时在图上标记,并经常对照桩位布置图进行校核,避免错位和漏桩,钻头直径保证在70cm±1cm,相邻桩施工时间间隔保持在24小时以内,大于24小时的接头部位,则采取补桩或压密注浆予以补强。
6.水泥浆配制采用P.032.5普通水泥,倒入集料斗的水泥浆必须过滤,并不停搅动,防止水泥浆离析。
7.施工时准确丈量机上余尺,确保设计桩长,每次移机仔细丈量移机长度,防止累积误差过大。
8.在施工过程中每天对水泥用量和桩的施工数量进行统计,根据统计数量及时分析每根桩水泥掺量是否达到设计规定要求。
二、地下水渗流对基坑施工组织设计的影响
在基坑施工组织设计中，土压力的计算是设计的基础。《建筑基坑支护技术规程》中，对于砂土及碎石土，采用的是“水土分算”；对于粉土粘性土采用的是“水土合算”。水土合算法在不存在渗流的情况下一般适用粘土和粉土，但如果有渗流存在，则情况将有所不同：A、有渗流时，地下水的一部分表现为渗流力作用于土体骨架，剩下的才是孔隙水压力；B、渗流力对于土体自重将产生影响；C、渗流力在主动区与被动区的方向不一致，导致主动土压力增大，被动土压力减小。因此在施工设计中可根据经验，对于粘性土与粉土判断其有无渗流，并考虑渗流对土压力的影响，使施工设计结果更接近实际、更科学。
基坑水、土压力计算常常采用朗肯和库伦土压理论，其中朗肯理论由于简便而被广泛使用。土中水的问题是土压力计算的难点，简单的水土合算与分算并不能解决实际工程中的复杂问题。土中水的存在状态有多种形式，而地下水存在的形态有上层滞水、潜水和承压水。在基坑开挖过程中，基坑的水常常处于流动状态。由于在一些土中为静水压力或者水压力为一维渗流时，只有朗肯理论才适用，但有平面渗流的情况就不适用。库伦土压力理论由于考虑土楔体的极限平衡，因而更为适用在有渗流的情况下计算水土压力。当挡土墙墙后水为二维渗流时，由于渗透力方向不全是竖直方向的，故朗肯理论不适用。这是朗肯理论与库伦理论计算的结果有很大的不同。此外，渗透方向的不同，将影响基坑的水土压力。当土结构后面的土中存在二维分布的超静孔压时，不宜用朗肯理论而应用库伦土压力理论。
三、施工中控制降水效果的措施
在深基坑工程的开挖与地下室施工中，要保证在“干”状态下施工。为解决这个问题采取降水与排水两方面措施。
1、降水是使地下水位保持在基坑底面0．5一1．0m以下，方便开挖与底板“干”作业，降水方法有轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、与深井井点等。以管井井点降水为例，在施工中应避免以下情况发生：（1）开挖前降水过量；（2）在淤泥质中降水效果不明显，开挖时在机械挤压下又有水流出；（3）水泵不能连续运转。
2、排水是解决上部土层滞水与将雨积水的疏排。对于土层滞水常用截水沟、集水井的方式明排水；对于降雨积水则应在雨后做好及时的疏排，特别是在基坑边已发现裂缝的情况下，防止雨水回灌，裂缝进一步发育，最终导致地面塌陷，甚至基坑整体失稳。
四、深基坑开挖中不安全的隐患
1.支撑的及时性是关键工序
目前在工地巡查中不易反映出,对围护墙无支撑暴露的时间从《监测报表》反映有的测点变形值很大,已提出了报警(有累计值,也有一天的变化值)但没见到对策措施记录。
2.支撑的可靠性、有效性存在的问题
(1)该工地的斜撑焊接无仰焊,仅有的俯焊焊缝的质量达不到要求,漏焊、间断点焊为数不少。这会引起斜撑因较大的剪力而产生脱焊的危险。
(2)造成偏心的还有单块契入和二块契形传力垫块同向契入,甚至有用三块针同向契入的。有的采用了箱型伸缩段的活络头,这种箱型伸缩段本身有一斜面,所以只需单块契形传力垫块,但也有用了二块、三块契入,造成偏心传力。当然,也有较好的工地42cm长的传专力垫块,契入后顶端的高度都能保持不超过φ609管外缘高度。
3.明沟排水系统不完善
基坑开挖过程中,明沟排水系统不完善,常常是缺少纵向排水明沟,集水井如果有也是小和浅,排水不畅,一下雨基坑就积满水。基坑水沟和集水井要及时设置,不能下了雨再去挖。必须随挖土随修坡同时修筑。下了雨再挖势必泡软基坑土层。对留置较长时间的土坡,纵坡顶可不设横截沟,只设20-30cm高的挡水堤。层平台也不设横截沟,只须纵向带斜面(10‰-30‰小缓坡)即可,或挖成树枝状的水沟。集水坑应设在总坡底(或层坡底),若要设纵向排水明沟,不能沿地下墙边,要设在坑中或三分线上。
五、深基坑需改进的工作
基坑开挖必须建立“任务单“,和填写“挖土支撑记录表” 的制度。挖土、支撑的施工单位和监理人员要对当天的工作做到心中有数,挖土的配上足够的挖运能力,支撑的要事前并备足配件,做到挖土完即到场设撑;监理人员在土完设撑时要旁站,加预应力,下契块,各方负责人填表签字。目的达到有序快速,做到支撑及时、有效。当然关键还在于要结合《监测报表》经常分析“记录表”中挖土完到支撑加力完的时间,提出紧凑工序衔接,或调整场布、调整机具或调整工序安排等有效措施,尽可能地缩短时限,优化时空参数,减少无支撑暴露时间,达到控制基坑变形在允许范围内。
1.减少基坑暴露时间
尽快的按设计回筑好结构,建立永久的平衡。结构回筑要快,尤其是底板和底板前的垫层。端头井面积较大垫层可分为几块,结构施工段的垫层也可分成几小段;大于200m2以上胡基底不能置留一天以上。尤其是遇大雨,垫层可挖一块(段)浇注—块(段),但必须对应着支撑的位置筑垫层混凝土;底板混凝土应在垫层混凝土完后的5-7天内浇注,总之浇注垫层和底板要越快越好。
2.加强监测工作
《监测报表》要及时、准确和完整。监测数据要上午测,下午就送施工、监理和建设单位,加密测试的《快报》测后二小时内必送交。每周要做周分析,在例会上讲评,并将分析报告
在周一送项管部一份。当监测出现报警值,监理要组织分析,提出对策意见。
3.将复加支撑预应力的控制措施定为制度
(1)在撑了第三道支撑后,对第—道、第二道轴力作检查,如预应力损失大应及时复加到设计规定的值;当撑上第五道支撑后,对第三道和第四道作险查并施加到设计规定值。
(2)如围护结构或周边环境变形值较大(出现报警值)即对变形大的测点左右约一倍坑深影响范围内的支撑,复加比设计规定的轴力再大10%的撑力(但要事前征得设计的同意并办妥签证手续)。
参考文献:
1.汤小凝.浅谈土木工程施工技术教学问题及解决对策[J].山西建筑,2007(7)州434023)(责编:吕尚) [1]JGJ120—99，建筑基坑支护技术规程[S]．
2王洋，杜赢中．地下水渗流对基坑支护结构上水土压力的影响分析[J]中山大学学报2003．
3李广信．挡土结构上的土压力与超静孔压力的关系[J]工程力学，1999(增刊)．