深基坑工程中止水和降水技术的应用

深基坑工程中止水和降水技术的应用【摘要】天津市长江道卡口打通工程三标段为区间隧道工程，其围护结构采用中φ800@1000的钻孔灌注桩，拌桩用于止水、抗渗。施工中根据工程所处的地理位置及地上、地下各种管线情况，采用了多种防水技术，解决了施工难题。安全、可靠地完成今年的工程任务。【关键词】深墓坑止水帷幕降水技术高压线地下管道管涌1概述深基坑施工中止水和降水技术是工程实施的关键问题，又是岩土学中比较复杂和困难的问题，归其影响因素多，隐蔽情况多，随机性强。我国幅员辽阔，土层性质复杂多样，没有一种通用的方法能解决所有问题。随着国家把资源的可持续性利用作为战略任务提上日程后，城市地下空间正被广泛的开掘出来。像地铁、地下停车场、地下商场如雨后春笋般地走进人们工作和生活中去。我国深基坑工程已从原来的几米发展到20-30m深。其中不少基建工程由于降水、止水施工做得不到位，导致重大经济损失，并延误建设工期。因此，如何保证基坑工程的安全和经济已成为当前城市的一项重要课题。2工程简介天津市地铁一号线中DK0+690～DK1+130段是天津地铁一号线部分工程，是线路的区间工程。工程全长440m。该段属滨海平原地区，地势平坦，本工程段紧邻子牙河。子牙河常年流水，所以周边地下水位高，所在地区土质为河床后回填土，地质复杂且不稳定。所以洞身易发生坍塌变形。区间隧道横穿管道、高压线、电缆等多种障碍，给施工带来—定难度。深基坑工程如何有效地进行止水、降水问题，如何在错综复杂的不利条件下进行基坑工程的实施是保证工程实现首要解决的问题。本区间工程支护结构采用φ800@1000的单排灌注桩挡土，其深度在20m～28．5m之间，支撑采用φ600壁厚14mm钢管，纵向每3m一道，横向根据基坑深度的不同分设3～5道。区间降水采用止水帷幕截水和井点降水两种方法相结合，具体见图1。止水帷幕采用φ800@600的单排搅拌桩截水，止水帷幕的底部插入到不透水层，其深度为17～24m，其插入深度可按以下公式计算：l=0．2h—0．5b(1)式中，J为帷幕插入不透水层的深度；A为作用水头；b为帷幕宽度。止水形成后，基坑内的水量或水压仍较大，采取在基坑内用井点降水。这样既有效地保护了周边环境，同时使坑内一定深度的土层疏干，改善了施工作业条件，有利于支护结构及基底稳定。本区间工程段处于地下管道和建筑物、居民集中地域，降水时为防止对周边建筑物和地下管线产生不利影响做到安全施工，万无一失我们用了小范围的回灌技术。3工程实例3.1区间止水帷幕施工区间止水帷幕在灌注桩及压顶梁施工完毕后即可进行。其具体操作如下：(1)经过测量，桩位轴线确定后，根据场地实际情况，一般需要挖掘机开导槽，考虑施工过程中搅拌桩水泥土上反情况，导槽尺寸确定为宽1m，深1m，遇有地下有障碍物时，一定要彻底全部挖出，挖到新鲜土后用素土回填。(2)桩位轴线外侧(或里侧)，离搅拌桩中心线2m处没置一条线绳，以供复核桩位轴线之用。(3)地槽两侧地面事先应予平整，应根据以往施工经验，帷幕桩漏水主要在桩与桩之间的咬合达不到要求所产生的冷缝，为了保证质量，尽量减少冷缝，采取以下措施：深层搅拌机两个搅拌头是夹板固定的，每组两根桩之间总保持咬合200mm，每根桩搅拌时搅拌头需一次下切、上搅都喷浆，然后向后回移车100mm，进行第二次下切搅拌，这时滞后搅拌头完成第一根桩上下二搅，这样就满足每根两喷四搅的目的，第一根桩与第二根桩的咬合由原来200mm，增加到300mm。减少了冷缝，保证施工质量。下组桩向前移动桩机1．10m，进行下一根桩的第一次下切。(4)深基坑搅拌机试运转后先打两组试验桩，以摸索地层情况，检查设备运行状况，确定或调整施工工艺参数。(5)深层搅拌机到达指定桩位，对中后预搅下沉，下沉速度根据电流表控制，工作电流不应大于120A，确保均匀下沉。(6)深层搅拌下沉的同时，后台搅拌水泥浆，水泥掺量15％，计算水泥用量，水灰比采用0．5-0．6，尽可能控制在0．55水灰比，搅拌好水泥浆通过筛网放人第二个搅拌筒，继续搅动，以免水泥沉淀，保证搅拌质量。(7)深层搅拌机下沉到达设计深度后，开启灰浆泵，待水泥浆液到达喷浆口，边喷浆边提升。(8)深层搅拌机喷浆提升至设计桩顶标高时，关闭灰浆泵，在此将深层搅拌机搅拌下沉至设计深度后，再次边喷浆边提升，深层搅拌机提升至设计桩顶标高时，单桩所需水泥浆应正好排空。根据SD型深层搅拌机的提升速度和每根桩所需水泥浆体积计算，两次喷浆提升都应采用2速(约0．5～0．78m／min)提升。由于所有搅拌桩并非一次成型，其中因种种条件的限制会造成一组搅拌桩与另—组搅拌桩施工时间间隔24小时以上，这时，搅拌桩水泥已终凝，若只进行强行搭接就会破坏原有止水结构，不利于止水。为此要进行补桩。即在基坑外侧补人四根桩。具体见图2。这样就增大了止水帷幕的安全系数。3．2大口井降水施工随着止水帷幕工序的进行，采用大口井降水且施工电相应进行。大口井钻进深度为钻至基坑底下5．5m处。基坑降水工作在土方施工前15-20天进行，基坑降水顺序根据开挖顺序而定，具体步骤如下：(1)基坑降水在确定基坑开挖面后就可进行。降水是从确定的基坑面两口中井开始。配以一定功率的抽水泵，在抽水过程中要观察水位变化。(2)同时两侧的四口降水井也相应进行抽水，抽水时确定大口井之间的降水成一定的比例：(具体见图3)图3基坑降水示意图(3)抽水时一次性将水仙到位，即一次性将水抽至基坑以下1．5m处。(4)抽水时同时要进行周围观测井观测及地表沉降观测，观测井的水位下降速度不宜太快。3．3特殊环境下止水技术的应用3．3．1高压线下止水帷幕的施工本区间段在里程DKI+066—DK10+093，27m长的地段有两条3．5万伏高压线横跨基坑，与区间大至成60度的夹角，净高6m。为保证安全施工，对原设计的区间支护及止水结构均进行了变更。(1)在距基坑边线5m的地方设置四个大口井。由于在距基坑边线10m的地方有建筑物，还增设了2个回灌井，回灌井踺筑物约2m。先对区间进行降水。具体见图4、图5。(2)在区间的水降至地面下6．5m时，方可进行局部的基坑开挖，开挖深度为5m，宽14m，长27m。(3)然后进行灌注桩施作，灌注桩施工如图。对于基坑以上的灌注桩部分按连续墙施作，其配筋可适当的调整，具体见图6。(4)待支模施作完连续墙之后即可回填土，此时回填土无需碾压。(5)止水结构施工，为安全施工将原来需高大塔架才能施作的搅拌桩改为只需小型塔架即可完成(塔架高约2．5m)的旋喷桩，旋喷桩规格为φ600@500按双排布置。具体见图7。3．3．2地下管道下止水结构施工本区间段多处地下管道且不能拆除，其直径在300-2500mm之间的有压和无压管道。这样原设计的止水帷幕在此处存在着止水缺口，如何对管道进行防护的问题，采取相应技术措施如下。(1)先进行管道上方局部的土方清除，为防止全开挖容易导致管道下沉而被破坏，只对管道上方30Cm的土方进行清除，该过程为全人工操作，目的是为探明管道的走向。(2)将原设计大钻头改为小钻头的旋喷桩，并在旋喷桩施作时倾斜一定角度，逐层对地基土加固和止水，并在管道的正下方加大旋喷桩的喷浆压力，增大其喷射面积，使管道下方形成一个止水墙。具体见图8、图9。(3)基坑内部开挖时，在支护结构的空缺处，铺设钢筋网并与两侧灌注桩相连，随之喷射高等级防水混凝土(C40)，这样即可以挡土又可以止水。具体见图10。3．3．3管涌处止水结构的处理本段区间紧邻子牙河，其含水量丰富，加之个别搅拌桩钻进时位置发生偏移，在区间段里程为DK0+890处发生管涌现象，该处有一处人防加宽段，附近有水产加工厂一幢车间厂房必须及时有效进行处理，管涌给施工造成了一定难度。为解决这一难题，特做了如下处理。图10管道下网喷混凝土示意图(1)基坑外找出管涌位置，先辨明管涌的流线。在管涌附近的基坑外侧(搅拌桩后)选点，隔一米一孔，用小直径钻机缓慢往下钻，钻到搅拌桩下(约25m的位置)，在下钻过程中钻头向外喷红墨水，当发现红墨水由基坑内管涌的位置冒出时，立即停止下钻，查看钻杆的长度，这时可确定管涌的路线及大概高度。(2)在管涌路线处，用扰动小的潜水钻打一排宽5m的索混凝土灌注桩，桩深根据管涌的深度来确定(多于深度2m)，直径为600mm，桩的间距为500mm。完成初步截流。(3)在基坑内壁挂钢筋网并用速凝、抗渗水泥(C40)进行喷涂。(4)在基坑内管涌位置处打一个5m宽、5m深的旋喷桩带。旋喷桩直径为600mm,间距为500mm。完成管涌的二次截流和地基加固。最后进行清底，完成箱馋施工。如图11、图12所示。圈11旋喷桩地基加固断面图图12旋喷桩地基加固平面图由于土质条件、周边条件情况复杂多变，其随机性强。在实际工作中所遇到的不同情况下必须摸清水源，细致分析判定，必有成功止水降水的办法。