软土基坑的地下水处理及工程实例

摘 要:随着我国经济发展和社会进步,建筑业得到前所未有的发展。这种发展进一步导致土地资源紧缺,基坑显得越来越重要。在施工过程中,如果解决软土基坑的地下水问题一直是一线工程人员研究热点。本文通过介绍软土基坑的特点,阐述地下水一般的处理原则,并组合工程实例提出软土基坑的地下水处理措施,为工程人员提供参考。

关键词:基坑 地下水 处理 原则 实例

中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2010)06-013-02

软土基坑工程具有很强的实践意义,又不乏理论内涵。在建筑业的蓬勃发展的今天,高层建筑如雨后春笋,国有的土地资源锐减,因此,基坑数量随之迅速增加,施工问题越来越突出,地下水处理技术在软土基坑中发挥越来越重要的作用,引起人们的普遍关注和重视。

1软土基坑的特点

1.1关于软土特征

软土所具有物理特性主要有几个方面,第一孔隙比大、渗透系数小、强度低;第二天然含水量高, 一般来说是大于液限的;第三,压缩性高、灵敏度高、触变性和流变性强。在软土基坑工程作用过程中还表现出低透水性及不均匀性等特点。在实践中,淤泥土基坑土方开挖施工比一般基坑土方开挖施工难度要大一些,主要原因是淤泥土具有流动、松软、不稳定等特点,因此,软土基坑的地下水处理摆在相当重要的位置。要克服挖土施工效率慢的特点,对于不能进入大型施工机械要采取必要的措施。针对软土具有流动性,而容易破坏工程桩与维护体结构,大面积的淤泥层,造成施工事故。故应加强监测,采取有力措施,及时做好地下水处理工作。

1.2地下水导致软土基坑沉降

通常基沉降稳有三方面的原因,可以是坑底隆起,导致周围地层发生侧向移动;也可以是基坑过大变形,从而导致支护结构变形,促使基坑变形。还有一种可能是因两侧压力差的作用,引起围护结构产生水平位移。但综上分析,地下水在失稳中起到重要的作用,可以让坑底土体隆起,使得围护结构发生了位移,从而引起基坑开挖,基础引起基坑周围地层移动。基坑内外土中应力场状态发生变化的过程也就是基坑开挖工程,在有地下水的情况下,坑外周围开挖面以下的土中应力差增,从另一方面来说,可以让坑内卸荷应力得以释放。在软土基坑的稳定系数很小的条件下,基坑塑性变形可能引起的沉降将会很大。地下水的作用,位于基坑底部的软粘土地基天然强度较低,致使地基沉降量增。根据有关的资料显示,很难常规软土基坑沉降计算公式来确定支软土的均匀性,甚至发生不均匀沉降,以致支护结构倾斜,也就是说在荷载作用不大时,软土就会屈服,从而产生塑性剪切变形。从多年的工程实践中分析得知,软土基坑的下降,主要是基坑施工中,根据各种施工条件的不断变化而流变参数,引起下降。基坑变形速率会随着基坑挖深的增加而增加,基坑周围土体塑性变形区的发展也会进一步扩大。地下水间接地达到致使软土基坑下降的结果。

1.3易受水环境影响发生形变

软土基坑容易受到现场自然环境影响,从而发生形变。工程设计计算的依据一般是场地勘察资料。勘察工作就是理解当场的情形,一坦发生失误,就等于把事故隐患潜伏在软土基坑工程中。从案例分析,很多的基坑事故是由于忽略了基坑周围水环境的影响而发生的。避免基坑发生形变,最直接的方法就是减少或者避免基坑受周边水环境的影响。

2对地下水处理的一般原则

2.1做好预案,抵御风险原则

有计划,有目的地做好预案工作,根据软土基抗的特点,针对主要的涌水点、高水头、大流量、强交替、突发性的地下水丰富的基抗,制定一系列施工技术方案,以确保基坑安全、快速施工,以防止灾害预案目的,以超前注浆封堵为立足点,以预注浆作为依据。当超前注浆不能满足要求时,通过进行后注浆的方式,达到更好的抵御风险。

2.2先探后挖,重视预报原则

根据基坑工程施工现场分析,以节理裂隙发育的围岩为主,地层交界处,断层褶皱发育处等地方都是可能发生涌水的重要位置。究其原因,可以从两方面来看。一方面,透水性比较好的地层,如喀斯特地层、砂性土地层等,是易发生涌水情况的。另一方面,从与地表有连通、地表水补给及时的基坑,也容易生发涌水情况。通过情况下,施工后才发现地下水严重,就再花大量的人力物力才能处理,造成极高的工程造价成本。因此,查明富含水地层的位置和分布规律是施工的前提,加强预报、预测、探测工作,以先探测,预报后施工挖掘,保证施工安全。

2. 3试验后决策原则

从基坑施工经验,一项重要的工作就是开展注浆试验。一般是在为基坑底下一段,挑选某人点,进行重点试验。试验的内容主要是对封口工艺、注浆材料、注浆设备、洞内布置等多种因素进行分析,在保证安全的情况下,再作对地下水处理的决策,形成一种机制,成立专门的领导小组,开始技术指导工作。

3 地下水处理的工程实例分析

某所大学的办公大楼,涉及的建筑总面积为12500 m2,要求基坑开挖尺寸为516m米,达到的开挖深度为7.23m。地下室所设的底板是以-7.2m作为标高,施工地形地质分析,情况如下:工程场地质差比较差,主要表现在原土面以下为淤泥土,特征主要有淤泥呈灰黑色,湿土全场均有分布,厚度为8.40～12.10m,平均为10.36m ,附近有湖,容易渗水。如何在大面积的深淤泥土中进行基坑,保证对地下水快速处理,不影响工程质量是工程的重点。

3.1制定地下水处理方案

地下水的渗流对软土基坑有着重要的影响,往往控制着基坑的稳定,强大深基坑施工的难度,而且始终贯穿整个施工过程。采取措施,对基坑内进行抽水,不但可以控制坑内土壤含水量,减少地下水,而且有利于机械下基坑进行挖土操作。对于深淤泥,这就是工作的重中之重。分析软土基坑的下降原因,根本上说是其变形过大导致变形。这种变形也有可能是由软土本身特征引起的。在外界因素的主导下,也可以呈突发性变形。

在施工过程中,架设扶正器是为了保证井管不靠在井壁上和井管外有一定的填砾厚度,。试验数据验算出应布设个数,可以设有降水井。根据工程桩的位置,降水井中间应合理布设,保持井口标高一致且下管要准确是下井管的基本要求,这样力避免损坏过滤器结构。在降水井抽排水过程中, 洗井质量要确保洗到井内出清水,基本不含砂。必要时,每天检查抽排情况,若发现有大量砂粒长时间被抽出时,应改用小口径水泵进行间断慢排,通过减少土壤流失的方法,保证周围不移动。施工还需要根据具体的天气而定操作,在雨水比较多的季节施工时,应当尽量选择晴天进行开挖,并且充分做好防水排工作。制定地下水处理方案,确保基坑工程顺利进行。

3.2 采用地下水预报方法

工程施工实践中,有很多对地下水的预测预报的方法。例如,地质雷达预报法、TSP法、电法、陆地声纳法、超前水平钻孔法等等。综上所术的方法,不变一个宗旨,就是施工阶段的地质预报,对中长期预报与短期预报有很强的依赖作用,最简单的手段就是把两者结合起来。另外,把钻孔直接与物探手段预测结合起来,或者是把掌子面地质预报与区域性地质预报结合起来,是地下水预报工作的有效补充。但不管是任何一种预报方法,首先要考虑采用何种地质超前预报方法,取决于地质条件,基坑设计、施工单位的技术手段等。为了提高预报的可靠性,一般采用多种预报手段相结合的预报方法。根据基坑施工经验,为提高预报准确率,通常采用长短结合方式。运用相当的技术手段,如工程地质法等,进行超前宏观预报。借用高科科技设备,如地质雷达法、红外探水等,进行探测,确保工程地下水预报的准确性。

3.3做好基坑防水工作

本办公楼施工项目中,面积比较广,伴有地质差,距离湖比较近等特点,因此,防地下水渗漏是基坑施工过程中,甚至施工后的重点工作。通常情况下,防水钢筋混凝土浇灌用于剪力墙及基础底板上,把设计抗渗漏级别调整为S7。为了防止混凝土因水化热引起的温度差产生温度应力裂逢,从材料选择上、技术措施上准备充分。因此,对于防水钢筋混凝土的施工要求比较高。采用以后防水措施,第一,基坑四周和基坑内设有一道排水沟 ,排水沟与集水井连通。第二,设多个潜水泵抽水 并设专人负责进行抽水。第二,当基坑施工完工后,还采取多种必要的防水防潮措施,通过进行一系得的防水措施,克服软土基坑施工中,地下水问题,有效保证工程项目的质量及施工安全。

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