施工技术栏目对提高深基坑止水帷幕有效性的研究

发表时间:2019/11/11   来源:《防护工程》2019年13期   作者:黄志明
[导读] 在进行基坑工程时,止水帷幕是重要的一步,止水帷幕能防止地下水渗入,所以有效的止水帷幕能保证整个工程的顺利进行。

黄志明
        佛山市顺德区新景建筑工程有限公司 广东 佛山 528308
        摘  要:在进行基坑工程时,止水帷幕是重要的一步,止水帷幕能防止地下水渗入,所以有效的止水帷幕能保证整个工程的顺利进行。本文以某工程为例,该工程的一级深基坑止水帷幕失效后,工作人员对基坑进行综合分析治理,及时使用了坑外注浆封堵、坑内挂网喷浆封堵、坑外深井降压等正确的措施,阻止了基坑的渗漏水现象,收到了较好的效果。
        关键词:地下工程;深基坑;止水帷幕;涌漏;治理
       
       
        0 引言:
        随着建筑业的快速发展,深基坑工程在建筑工程中越来越常见,因为深基坑的开挖较深,通常都会有地下水的渗出,所以要用深基坑止水帷幕来控制地下水的渗出。但是,在使用止水帷幕时,经常因为计划制定不周密导致地下水渗漏,对工程和边环境造成极大的影响,如何提高止水帷幕的质量成为施工人员需要思考的问题。下面以某工程实例进行讨论分析。
        1 基坑概况
        某公共建筑地下2层楼板面标高-10.850m,局部底板面标高-11.350m。主楼区域基坑开挖面标高-12.550m,局部区域标高为-19.450m,主楼核心筒区域基坑开挖面标高-14.050m,裙楼区域基坑开挖面标高为-15.550m,局部区域标高为-16.450m。
        2 水文状况
        施工场地①层杂填土中地下水稳定,水位埋深1.30~1.50m,其相应标高1.550~1.920m,其地下水类型为潜水。
        本场地弱承压水含水层主要分布在第四系全新统中段河流相粉土④层粉土夹粉质黏土层中,该层土全场分布,平均渗透系数为kv=4.18×10-6cm/s,kh=1.59×10-5cm/s,富水性、给水一般,为影响基坑施工的主要含水层之一。
        本场地承压水含水层组中影响基坑施工的含水层主要分布在上更新统中段滨海~河口相的⑥2层粉土中,其厚度较大,为承压含水层,常年有水,透水性较强、富水性较好。
        3 基坑支护结构设计
        3.1 工程特点及难点
        1)基坑面积较大,开挖深度深。
        2)基坑开挖需考虑有效的支护措施以控制基坑开挖过程中基坑四周道路及地下管线的变形。
        3)基坑开挖深度范围内有④层粉土夹粉质黏土层(该层在自然地面下10.0m左右),在基坑开挖面下有承压含水层⑥2层粉土层(该层在自然地面下32.0m左右)。因此在基坑开挖过程中需要考虑对地下水的处理问题。
        3.2 基坑围护设计参数(见表1)
        表1 基坑围护设计参数
        
        3.3 支护方案
        3.3.1 挡土结构经过不同桩径优化分析,基坑四周裙楼区域采用φ1100mm@1300mm的钻孔灌注桩,塔楼区域采用φ1200mm@1400mm的钻孔灌注桩,基坑北侧靠近既有住宅楼及东侧靠近优族联盟的区域采用φ1300mm@1500mm的钻孔灌注桩。
        3.3.2 支撑体系
        1)支撑平面布置
        根据基坑的平面形状,基坑采用2道圆环支撑结合角部角撑的布置形式。设计在基坑中部设置2道半径分别为40.0m和48.5m的同心圆环支撑,角部利用角撑结合径向支撑控制基坑变形。支撑结构如图1所示。
        
        图1 支撑结构示意
        2)支撑竖向布置
        整个基坑采用2层混凝土支撑,基坑东北角由于挖深较深,局部采用3层混凝土支撑。综合考虑周边建筑物、道路管线情况及土方开挖量,桩顶冠梁标高为-1.950m,第1层混凝土支撑中心标高设置为-2.430m。第2层支撑中心标高设置为-9.400m。基坑北侧靠近既有住宅楼及东侧靠近优族联盟的区域局部设置3道混凝土支撑,中心标高设置为-13.600m。
        3)支撑材料形式
        支撑材料选用整体性好、刚度大、受力好,对控制位移有较大作用的现浇混凝土支撑体系。
        4)栈桥体系
        考虑施工后期土方开挖的运输及材料堆放等因素,在第1层支撑的部分区域设置栈桥板。有栈桥板区域的立柱之间相应设置剪刀撑,以控制立柱桩的变形。
        5)竖向支撑体系
        采用临时钢格构立柱及柱下钻孔灌注桩作为水平支撑系统的竖向支撑杆件。局部区域利用主体结构的工程桩作为立柱桩。
        3.4 基坑开挖过程中对地下水的处理
        3.4.1 止水帷幕
        综合考虑场地的土层条件及施工造价等因素,设计采用φ650mm@900mm的三轴深层搅拌桩作为止水结构,三轴深层搅拌桩插入⑤2层粉质黏土夹黏土层中。基坑西侧临近新生路地下通道的区域由于距离限制,只能在支护桩间设置φ800mm高压旋喷桩。高压旋喷桩插入⑤2层粉质黏土夹黏土层中。
        3.4.2 降排水设计
        根据岩土工程勘察报告,基坑开挖面以上④层粉土夹粉质黏土为含水层,故在坑内设置25口疏干井结合“明沟+集水坑”的形式进行疏干排水。
        通过设计计算,裙楼开挖区域满足抗突涌验算要求,但主楼及电梯井区域由于挖深较深无法满足抗突涌验算,需在塔楼及电梯井区域另设15口降压井降低承压水位,确保基坑开挖过程中的安全。降水井平面布置如图2所示。
        
        图2 降水井平面布置
        3.4.3 地表水处理
        由于该基坑施工周期长,雨季施工不可避免,在下雨过程中为避免基坑成为巨型集水坑,需要在基坑周边设置截水沟,将地表径流汇集到截水沟中集中抽排,有效阻止雨水进入基坑,保证工程施工工期。
        3.5 出土口位置加固
        设计中已给出了出土口位置,并采用双排桩的形式进行加固。
        3.6 坑底加固措施
        1)主楼底板标高为-15.350m区域的坑底加固设置φ1100mm@2000mm钻孔灌注桩进行坑底加固,桩顶设置冠梁并浇筑300mm厚混凝土板。
        2)电梯井及深浅坑交界处加固采用放坡开挖的支护形式,坡面挂网喷浆并设置泄水孔。塔楼区域坑底加固桩、坑中坑平面布置如图3所示。
        
        图3 塔楼区域坑底加固桩及坑中坑平面布置
        4 基坑围护止水帷幕封堵加固治理
        1)结合原三轴深层搅拌桩的坐标点确定原三轴深层搅拌桩位置。在距原三轴深层搅拌桩外侧200mm处定注浆孔位,作为第1排双液注浆的位置,第2排距第1排500mm,第2排点位与第1排点位呈梅花状布置。结合现场实际情况,部分排距为300mm。
        2)在第1排孔位上进行钻孔作业,下钻的立杆必须垂直,偏差≤0.5%。
        3)钻孔孔径为100mm,孔深为自然地面下约16.0m,进入⑤1层粉质黏土深约2.0m。
        4)成孔后下放霹雳注浆塑料管,同时在地面处将注浆塑料管外侧空隙用水泥加水玻璃调匀后封堵。
        5)待封孔空隙处的水泥材料有一定强度后,将注浆钢管插入霹雳塑料管中,钢管下端距孔底约1m进行双液注浆。
        6)双液注浆比例:水泥∶水玻璃(35°Be′)=1:(0.8~1);注浆压力0.5~1.0MPa。
        7)根据注浆压力的大小和压力活塞进退的速度确定注浆钢管的起拔时间,注浆钢管的起拔高度每次控制在1.5m左右。如此反复作业,直至自然地面。第2排注浆方法同上。
        5 基坑监测
        5.1 基坑及周围环境的监测
        1)沿基坑周边每20.0m设置垂直、水平位移观测点。
        2)深层水平位移观测共布置15根测斜管,主楼区域测斜管长42.0m,裙楼区域测斜管长30.0m。
        3)支撑轴力量测采用钢筋测力计。
        4)在坑外布置8个潜水水位观测点;在主楼区域布置3个承压水水位观测井。潜水水位监测点孔深18.0m,承压水位观测井井深46.0m。
        5)立柱沉降观测共布置23个沉降观测点。
        6)道路及地下管线沉降沿临近基坑边每隔15.0m设1个观测点,观测垂直及水平位移。
        7)对基坑外建筑物共设置54个沉降监测点。
        5.2 监测频率
        基坑的监测周期为基坑土方开挖到地下室侧壁回填。
        1)基坑开挖施工前进行第1次监测,观测值作为初始值。
        2)基坑开挖前期每隔1~2d监测1次,如发现异常现象需加强监测。
        3)基坑挖深超过5.0m时每隔1d监测1次,如发现异常现象需每天监测1次。
        4)基坑开挖接近开挖面标高及开挖至设计标高7d后,每天监测1次,如发现异常现象需加强监测,甚至24h连续监测。
        5)基础底板施工期间每隔1d监测1次,如发现异常现象需每天监测1次。
        6)基础底板浇筑完成后每隔2~3d监测1次,如发现异常现象需加强监测。
        7)当监测数据超过报警值时,需及时调整监测时间间隔,加强监测频率,甚至跟踪监测。
        5.3 水位监测
        在继续基坑土方开挖、地下空间施工的整个周期内,坑外潜水水位监测数量8个,报警值累计值1000mm,报警值变化速率500mm/d;坑外承压水水位监测井监测数量3个,报警值累计值1000mm,报警值变化速率500mm/d。
        5.4 道路及地下管线变形监测
        道路及地下管线变形监测数量40个,报警值累计值30mm,报警值变化速率3mm/d。
        5.5 周边建筑物沉降监测
        周边建筑物沉降监测数量54个,报警值累计值30mm,报警值变化速率2mm/d。
        至基坑主体地下结构的施工空间施工完成,水位监测、道路及地下管线变形监测、周边建筑物沉降监测数据均未出现报警值。表明在基坑降水、土方开挖、地下空间施工的全周期内,监测数据变化平缓且逐渐趋于稳定。
        从第三方基坑监测数据结果显示,该工程所采取的综合渗漏治理措施有效,确保了基坑及周边既有建筑物的安全。
        6 结语
        综上所述,我们提高止水帷幕的有效性,就要对工程地质进行详细周密的考察,充分考虑该地质条件的复杂性,做好基坑围护设计,还要进行水文地质考察,以此来设定开挖方案,在止水帷幕施工进行的时候做好质量管理措施,对于出现的问题及时解决,在整个工程进行时都要实时监测基坑及周边环境的情况,这样才能保证工程顺利完成。
        参考文献
        [1] 徐勇 王心联.深基坑止水帷幕失效原因分析及处理措施研究[J].地下空间与工程学报,2010年06期.
        [2] 湛亚芳.浅谈深基坑止水帷幕[J].城市建设理论研究,2012年第33期.

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