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文檔簡介
1、厚砂層深基坑多發(fā)性涌水處理摘要:本文介紹了某地鐵車輛段項(xiàng)目綜合樓地下室深基坑開挖過程出現(xiàn)基坑底 部多發(fā)性涌水和基坑坡腳涌水的情況,對基坑涌水原因進(jìn)行了詳細(xì)分析并制定有 效的處理方案,并對出現(xiàn)深基坑多發(fā)性涌水原因及處理情況進(jìn)行了總結(jié),針對類 似深基坑多發(fā)性涌水的處理方案提出了相應(yīng)的意見和建議,對今后軌道交通工程 等深基坑地下水處理有一定的借鑒意義。關(guān)鍵詞:深基坑;多發(fā)性涌水;塑料排水板;攪拌樁;截排治結(jié)合1引言目前軌道交通工程深基坑在開挖過程中存在的涌水涌砂、流砂、管涌、滲漏 等問題較為普遍,若不及時(shí)采取有效的處理方案,稍有不慎,就可能發(fā)生支撐體 系受損、基坑周圍發(fā)生不均勻沉降,甚至基坑整體失穩(wěn)
2、的事故,對鄰近建筑物、 道路、管網(wǎng)造成危害,影響地下室及主體結(jié)構(gòu)工程的土建施工,給工程建設(shè)帶來 巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在深基坑工程中,地下水處理是一個(gè)重點(diǎn)難點(diǎn),尤其是深基坑 底部為深厚富水軟弱地層,基坑底部存在工后垂直空隙水通道,無詳細(xì)地質(zhì)補(bǔ)勘 資料,果斷采取合理的止水措施,截排治結(jié)合,確保隔水效果,才是深基坑地下 水處理的有效方法。2概況2.1工程概況擬建某地鐵車輛段綜合樓位于場內(nèi)西北側(cè),綜合樓為地上五層、局部地下一 層框架結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁。綜合樓正負(fù)零標(biāo)高為絕對高程8.5米, 地下室尺寸約45mx50m,基坑底標(biāo)高為2.75m,基坑開挖深度約5.05m,呈不規(guī) 則形狀。綜合樓地下室
3、基坑設(shè)計(jì)采用自然放坡+網(wǎng)噴混凝土的支護(hù)方式,在坡頂 外側(cè)做咬合式攪拌樁止水帷幕。基坑坡頂周長約為328m,基坑坡頂面積約為 6313m2,基坑底面積約為3225m2,坡底周長約為243m,基坑土方量約2.82萬 m3。綜合樓深基坑區(qū)域存在堆載預(yù)壓工后的塑料排水板,間距為1.1m,呈梅花型 布置,塑料排水板穿透軟弱地層至少1m(至粉質(zhì)粘土層),作為垂直空隙水通 道。2.2工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件及不良地質(zhì)工程地質(zhì)綜合樓基坑場地地處珠江三角洲后緣地帶,原地貌單元為珠江三角洲海陸交 互相沖積平原地貌,現(xiàn)為人工地貌(吹砂回填)。場地范圍內(nèi)分布的地層由新至 老如下:人工填土(Q4ml)、海陸交互相沉積的淤
4、泥、淤泥質(zhì)土層(Q4mc)、 洪積砂層、土層(Q3+4a1+p1)、殘積土層(Qe1)、白堊系下統(tǒng)白鶴洞組下段 (k1b1)(泥質(zhì))粉砂巖、細(xì)砂巖、粗砂巖。水文地質(zhì)條件綜合樓基坑區(qū)域穩(wěn)定水位埋深為1.905.30,標(biāo)高為5.305.90m。地下水位的變化與地下水的賦存、補(bǔ)給及排泄關(guān)系密切,每年510月為雨 季,大氣降雨充沛,水位會(huì)明顯上升,而在冬季因降水減少,地下水位隨之下降。 基坑區(qū)域的地下水按含水介質(zhì)類型(含水層的孔隙性質(zhì))為第四系孔隙水。不良地質(zhì)根據(jù)地質(zhì)補(bǔ)堪報(bào)告,綜合樓基坑范圍內(nèi)不存在巖溶、滑坡、危巖和崩塌、泥 石流、采空區(qū)等不良地質(zhì)作用,主要的不良地質(zhì)作用為飽和砂土及軟土所引起的“場地
5、和地基的地震效應(yīng)。2.3綜合樓深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概況綜合樓基坑為地下室基坑支護(hù)臨時(shí)性結(jié)構(gòu),基坑側(cè)壁安全重要性等級為三級。 基坑開挖深度為5.05m,綜合樓地下室基坑設(shè)計(jì)采用自然放坡+網(wǎng)噴混凝土的支護(hù) 方式,在坡頂外側(cè)做咬合式攪拌樁止水帷幕。(如圖1)綜合樓基坑放坡坡度為1: 2,放坡總高度為5.05m,采用二次放坡,中段設(shè) 1.6米寬平臺,基坑四周放坡表面及平臺進(jìn)行掛網(wǎng)噴漿處理。掛網(wǎng)采用8150 x150鋼筋網(wǎng),網(wǎng)噴砼護(hù)坡厚度為120mm,采用C20混凝土,分兩次噴射。 邊坡上設(shè)置42PVC管泄水孔,泄水孔間距1500mm,正方形布置?;油鈧?cè)設(shè) 雙排600止水?dāng)嚢铇叮g距400mm,搭接長度
6、為200mm,設(shè)計(jì)樁長為15.5米, 止水帷幕攪拌樁進(jìn)入不透水層至少1.5m。(如圖2)3基坑多發(fā)性涌水情況綜合樓基坑于2015年4月15日開挖,至2015年5月20日,開挖至設(shè)計(jì)基 坑底標(biāo)高,基坑四個(gè)角的坡底位置有涌水現(xiàn)象,水量較大且?guī)в屑?xì)砂流出,基坑 底部均布涌水點(diǎn),間距約1.1m,持續(xù)不斷涌水;至5月21日,基坑四個(gè)角坡底 涌水量變小且無細(xì)砂帶出,基坑底部涌水點(diǎn)持續(xù)涌水無減弱跡象,加密監(jiān)測數(shù)據(jù) 顯示,基坑邊坡相對穩(wěn)定、地下水位無明顯下降、基坑邊土體無明顯下沉現(xiàn)象; 基坑底部所在地層為2-2淤泥質(zhì)粉細(xì)砂層。(如圖3)圖2綜合樓基坑支護(hù)剖面圖2015年6月10日開始B區(qū)承臺樁間土石方開挖,砌
7、筑磚胎膜,6月15日砌筑完成該區(qū) 域磚胎膜,承臺土石方開挖過程中造成基坑內(nèi)截水溝破壞嚴(yán)重,基坑周邊布設(shè)的6個(gè)降水井 未能將地下水位降低至承臺底,每個(gè)承臺內(nèi)分部多處涌水點(diǎn),嚴(yán)重影響防水卷材及主體結(jié)構(gòu) 施工。(如圖4)4多發(fā)性涌水原因分析現(xiàn)場查看涌水情況如下:基坑坡底涌水量已經(jīng)明顯減少,涌水清澈無泥砂帶出,基底截 水溝由于開挖承臺地梁全部破壞,達(dá)不到截水的效果,基底周邊設(shè)置的降水井、截水溝已無 法降低基坑內(nèi)地下水位;承臺地梁內(nèi)分部多處涌水點(diǎn),有些涌水點(diǎn)處能看見塑料排水板;承 臺地梁基槽周邊淤泥質(zhì)細(xì)砂中富含水分,未經(jīng)擾動(dòng)時(shí)密實(shí)、透水性差,經(jīng)擾動(dòng)的淤泥質(zhì)細(xì)砂 液化、具有流動(dòng)性。經(jīng)現(xiàn)場分析,造成綜合樓基
8、坑底多發(fā)性涌水的主要原因如下:1、綜合樓深基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)對涌水情況的發(fā)生考慮不足,設(shè)計(jì)為簡化施工圖紙的審查 流程,將底板墊層底標(biāo)高定為基坑底標(biāo)高(+2.75m),基坑的深度為5.05m,截水溝和降水井 的設(shè)置只考慮降低基底地下水位至基坑底0.5m,其實(shí)承臺底標(biāo)高平均低于底板底標(biāo)高1.5m, 根本無法保證承臺底部處于無水環(huán)境,嚴(yán)重影響防水卷材及主體結(jié)構(gòu)施工。2、基坑邊角處止水帷幕樁咬合不緊密,部分區(qū)域攪拌樁未伸入不透水層或者未伸入不透 水層超過1.5m,造成坡腳出現(xiàn)多處涌水點(diǎn),開挖坡腳處承臺地梁時(shí),水涌入承臺基槽,土壁 坍塌,造成基底截水溝破壞嚴(yán)重,無法起到截?cái)嗷油馑鞯淖饔谩?、開挖基坑時(shí)
9、塑料排水板破壞殆盡,無法確定原塑料排水板的位置,未對原堆載預(yù)壓地 基處理留下的塑料排水板進(jìn)行有效處理,在附加應(yīng)力和孔隙水壓力的作用下,基坑底部軟弱 地層中的孔隙水通過塑料排水板排至基坑底,造成各承臺底部多處涌水點(diǎn)。4、未保護(hù)好截水溝,造成截水溝破壞嚴(yán)重,任由基坑外雨水、坡腳涌水流入承臺地梁基 槽內(nèi)和基坑底部,基坑底部淤泥質(zhì)細(xì)砂由于挖掘機(jī)的擾動(dòng),立即液化且含水量大、流動(dòng)性大、 透水性強(qiáng),由于出逸點(diǎn)滲透坡降大于土壤允許值形成管涌,再次擾動(dòng)承臺邊土體時(shí),承臺內(nèi) 部分涌水點(diǎn)會(huì)帶出泥砂;局部位置由于側(cè)向土壓力過大,造成承臺地梁磚胎膜傾覆。5基坑多發(fā)性涌水處理措施5.1砌筑截水溝,以截水為截?cái)嗷拥灼履_涌
10、水和基坑外雨水流入基坑,在基坑四周重新施工截水溝,為有效減 少基坑暴露時(shí)間,采用加氣混凝土塊砌筑截水溝,溝底標(biāo)高低于承臺底標(biāo)高,并與降水井和碎石墊層保持連通。(如圖5)5.2承臺標(biāo)高以下?lián)Q填碎石墊層,以降水綜合樓基坑C區(qū)承臺地梁土石方未開挖,為有效降低該部位地下水位,承臺底標(biāo)高以下 采取全部換填0.5m碎石墊層,考慮到該部位淤泥質(zhì)粉質(zhì)細(xì)砂層已經(jīng)擾動(dòng),擔(dān)心細(xì)砂會(huì)填充 碎石墊層中的空隙影響降水效果,故碎石墊層包裹無紡?fù)凉げ?,與降水井和截水溝連通采取 局部設(shè)置盲溝。(如圖6)圖5基坑邊設(shè)置截水溝圖6深基底部換填碎石5.3加密降水井,以排水為有效集中排水,除在基坑周邊設(shè)置降水井外,另在基坑中間設(shè)置降水
11、井,降水井采用 鋼筋籠外裹土工布,井底標(biāo)高低于承臺墊層底標(biāo)高至少0.5m,并及時(shí)抽水。5.4已砌筑磚胎模承臺下設(shè)導(dǎo)管和降水井,以治水已經(jīng)砌筑完成磚胎模的承臺地梁下,設(shè)置水平導(dǎo)管和降水井,在施工防水卷材時(shí),保證 承臺地梁內(nèi)無積水,尤其結(jié)構(gòu)集水井位置和基坑邊承臺必須設(shè)置水平導(dǎo)管和降水井,并加強(qiáng) 抽排水。5.5基坑多發(fā)性涌水處理效果采取基坑邊截?cái)嗥履_涌水和基坑外雨水,綜合樓C區(qū)整體換填碎石墊層,加密降水井, 已經(jīng)施工磚胎模內(nèi)設(shè)置水平導(dǎo)管和降水井,做到截排治結(jié)合”,地下水位降低至承臺地梁標(biāo) 高以下,基槽內(nèi)基本處于無水環(huán)境中,處理效果較理想,8月1日綜合樓地下室底板順利澆 筑完成。6基坑多發(fā)性涌水處理經(jīng)
12、驗(yàn)總結(jié)6.1提高深基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)審查的認(rèn)識(1)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況、周邊環(huán)境、主體結(jié)構(gòu)形式、場地施工條件等進(jìn)行綜 合考慮,且包含以下內(nèi)容:支護(hù)結(jié)構(gòu)、基坑開挖、降水、環(huán)境保護(hù)、監(jiān)測、變形控制、應(yīng)急 預(yù)案等內(nèi)容,并應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)文件的編制深度。(2)不可為簡化施工圖紙的審查流程、降低基坑支護(hù)的成本,人為降低深基坑開挖深度, 誤導(dǎo)施工單位施工,設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮深基坑支護(hù)工程可能發(fā)生涌水的情況,并在施工圖紙中 提出施工中應(yīng)注意的事項(xiàng)。(3)應(yīng)充分考慮地質(zhì)情況和場地條件,包括基坑周邊的建筑物、構(gòu)筑物、道路、地下管 線的現(xiàn)狀調(diào)查是否符合實(shí)際且經(jīng)過核對,為確保工況考慮全面,有關(guān)不安全的因素必須
13、予以 描述。(4)在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)對基坑位置進(jìn)行地質(zhì)詳細(xì)勘察,以確保設(shè)計(jì) 單位對地質(zhì)條件判斷的準(zhǔn)確。6.2認(rèn)真審查基坑支護(hù)施工組織設(shè)計(jì)(1)基坑工程施工單位應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)計(jì)文件、現(xiàn)場施工條件要求,結(jié)合工程實(shí)際編制專項(xiàng) 施工組織設(shè)計(jì)。必須要有:執(zhí)行規(guī)范、規(guī)程、設(shè)計(jì)中規(guī)定施工程序的技術(shù)措施,以及對鄰近 建(構(gòu))筑物、道路、供電、市政管線和工程樁的保護(hù)措施、監(jiān)控措施、應(yīng)急搶險(xiǎn)措施等內(nèi) 容。(2)對設(shè)計(jì)文件的理解是否清楚。對水的控制是否得當(dāng)(降水措施要明確,地下水要控 制好,地表水要處理得當(dāng)),明確對周邊建(構(gòu))筑物,地下水、電管線的保護(hù)措施,檢測 方案是否全面(應(yīng)有安全預(yù)警值,變形值、
14、防變形措施要明確),應(yīng)制定應(yīng)急預(yù)案,對不確 定因素和安全影響進(jìn)行判斷、評估,防范突發(fā)事件造成的安全影響。(3)安全防護(hù)措施要到位;搶險(xiǎn)應(yīng)急物資設(shè)備的配備要到位。6.3加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)管力度(1)做好基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)技術(shù)交底,建設(shè)單位、監(jiān)理單位及施工單位嚴(yán)格審查施工圖 紙,發(fā)現(xiàn)問題后及時(shí)與設(shè)計(jì)溝通解決;基坑支護(hù)專項(xiàng)方案通過專家評審。(2)止水帷幕攪拌樁嚴(yán)格執(zhí)行“四攪兩噴”施工工藝,嚴(yán)格控制0.65的水灰比,嚴(yán)格控制 0.5%的樁身垂直度,確保咬合寬度達(dá)到200mm,攪拌機(jī)起桿速度應(yīng)為0.60.8米/min,樁端 進(jìn)入不透水層至少1m。(3)應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控量測工作的管理,確保信息反饋的準(zhǔn)確及時(shí)。遇到暴雨、連
15、續(xù)降雨或附近 水管破裂等可能導(dǎo)致坑壁土體大量積水危及基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全時(shí),應(yīng)加密量測頻率,并及 時(shí)反饋量測信息。(4)基坑土石方開挖盡量安排在枯水期或者少雨的季節(jié)施工,并自上而下分層、分段、分 塊進(jìn)行開挖,網(wǎng)噴混凝土施工隨土方開挖分段進(jìn)行,待護(hù)坡穩(wěn)定后繼續(xù)開挖下一層。(5)建立基坑堵漏及基坑開挖相關(guān)應(yīng)急預(yù)案,落實(shí)人員、物資、設(shè)備準(zhǔn)備工作,如發(fā)現(xiàn) 基坑涌水涌砂或者滲漏,及時(shí)采取應(yīng)對措施。(6)基坑開挖完畢后,按設(shè)計(jì)圖紙?jiān)O(shè)置坑底截水溝與集水井,對基坑進(jìn)行降水,控制地 下水位低于基坑底面以下至少0.5m,截水溝按照設(shè)計(jì)坡度放坡,在基坑邊角設(shè)置集水井,并 根據(jù)地質(zhì)情況和施工現(xiàn)場的實(shí)際情況,適當(dāng)加密降水井,及時(shí)清理集水井中的淤泥,防止堵 塞排水通道。(7)基坑開挖之前對基坑內(nèi)的降水井進(jìn)行降水試驗(yàn),從而確定綜合樓基坑內(nèi)外水位情況 的聯(lián)動(dòng)性。7結(jié)束語在深基坑工程中,地下水的處理是一個(gè)很重要的課題,特別是基坑底部在特殊的富水軟 弱下臥地層中,留有堆載預(yù)壓地基處理工后豎向孔隙水通道,合理的降水措施,真正做至I?地 下水控制好,地表水處理得當(dāng)”,才是深基坑地
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