降水技术

降水技术（精选12篇）

降水技术 篇1

1 前言

在建筑物密集的场地上进行深基坑施工时, 仅仅考虑基坑降水问题是不够的, 还要考虑到因过度降水而引起周围原有建筑物地基的不均匀沉降和位移问题, 这些不均匀沉降和位移会导致原有建筑物产生沉降、开裂或倾斜。另外, 若大量抽起的地下水不加以回灌, 会造成水资源的大量浪费。当前, 在深基坑施工中, 一般只注重降水, 很少注重地下水回灌问题, 我国在这方面的研究还不成熟, 国家和地方没形成任何规范, 也很难查到相关资料, 学者们对地下水的抽取和补给机理也存在不同认识。本文结合厦门奥网城工程实例, 着重介绍深基坑降水和回灌相关设计与施工注意事项, 抛砖引玉, 为今后类似工程提供借鉴。

2 降灌工艺原理

井点回灌是在井点降水的同时, 将抽出的地下水通过回灌井点再灌入地基土层内, 水从井点周围土层渗透, 在土层中形成一个和降水井点相反的倒转降落漏斗, 使降水井点的影响半径不超过回灌井点的范围。这样, 回灌井点就以一道隔水帷幕, 阻止回灌井点外侧的建筑物下的地下水流失, 使地下水位基本保持不变, 土层压力仍处于原始平衡状态, 从而有效地防止降水井点对周围建筑物的影响。工艺原理如下图:

3 降水井设计

3.1 设计资料

奥网城位于厦门环岛路西侧。地下室基坑北侧距民房仅18米, 基坑面积5400m2 (60m×90m) , 基坑开挖深度一般为5.5m。地层自上而下主要土层有:杂填土:平均厚度3.55m;填砂:平均厚度2.25m;素填土:平均厚度2.6m;中砂、卵石混砂:平均厚度13.35m;残积砂质粘性土:平均厚度4.60m。

本工程地下水主要为潜水, 赋存和运移于中砂、卵石混砂孔隙中, 地下水稳定水位为4.5m左右。中砂、卵石混砂中的地下水渗透系数为3.8×10-2cm/s, 而残积砂质粘性土的渗透系数为4.0×10-5cm/s。

现拟在基坑北侧临近民房建筑物附近施打回灌井, 在基坑开挖及降水的同时进行地下水回灌, 以控制民房附近地下水位不至于变化过大。

3.2 基坑涌水量Q计算

根据地勘报告, 基坑涌水量可按照均质含水层潜水完整井考虑, 基坑离大龙湖最近处约35米, 而降水影响半径R=54.229m, 基坑中心到河水边距离b=76.54>0.5R=27.114m;因此, 基坑涌水量按基坑远离边界计算。

1) 基坑等效半径r0=0.29 (a+b) =0.29× (60+90) =43.5m

2) 基坑水位降深S=5.5–4.5+0.5=1.5m

3) 潜水含水层厚度H:H=3.55+2.25+2.6+13.35-4.5=17.25m

4) 降水影响半径:R=2×S× (k×H) 0.5=71.4m

5) k为渗透系数, k=3.8×10-2cm/s=32.83m/d

按照《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99中F.0.1-1公式计算如下:Q=1.366×k× (2H-S) ×S/lg (1+R/r0) =5285m3/d

3.3 单个管井出水量q

按《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99中8.3.4公式计算:

rs过滤器半径, 本处取0.15m;

L过滤器进水部分长度L, L=17.25-1.5-43.5×i=11.4m, 其中i为水力坡度, i=0.1;

k为渗透系数, k=32.83m/d

3.4 理论降水井数量n

按《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99中8.3.3,

3.5 验算

1) 单井进水长度y0={H2-0.732Q/K (lgR0-1/n lgnr0n-1rw) }0.5R0=r0+R rw管井半径0.3m;将数据带入求得y0=12.3>l=11.4满足要求。

2) 基坑中心点水位降深S=H-{H2-Q (lgRO-1/nlgr1r2r3……rn) /1.366k}

当n=4时, 矩形基坑 (60m×90m) 按四角布置深井井点 (管中心点距离基坑边为1m) r1=r2=r3=r4=54+1=55m。将数据代入为S=17.25-{17.252-5285 (lg114-1/4lg554) /1.366×32.83}=1.15<1.5m, 不符合要求。

按照《施工手册》深井井点井距一般为10—30m, 故取s=30m, n= (60+90) ×2÷30=10个。

当n=10时, 按矩形等距布置 (管中心点距离基坑边为1m) r1=r4=r6=r9=54+1=55m,

r2=r3=r7=r8=33.5+1=34.5m, r5=r10=45+1=46m.将数据代入为S=17.25-{17.252-5285 (lg114-1/4lg (554×34.54×462) /1.366×32.83}=1.5m, 符合要求。

4 回灌井设计

4.1 回灌井深度

为增加回灌井的渗透能力, 最好让回灌井完全穿越渗透系数大的含水层即中砂、卵石混砂, 而其下一层残积砂质粘性土渗透系数仅为5.0×10-5cm/s, 完全可看作不透水层。这样回灌井深度可按照各地层的平均厚度来计算。本案例中Hw=3.55+2.25+2.6+13.35=21.75m。

4.2 回灌井数量n

地下水回灌过程可以看作是抽水的逆过程, 只不过用灌水试验得出的渗透系数要比抽水试验得出的渗透系数小15～20%。同时考虑回灌要形成比降水前水位高1.2米的水丘。该部位回灌井按降水井规格设置n, =1.2×4=4.8取n, =5

5 降灌井点施工工艺

5.1 降、灌井点布置和施工

1) 降水井布井时, 基坑周边多布, 中间少布;在地下补给的方向多布, 另一方向少布。并应根据地质报告, 使井的滤水器部分能处在较厚的砂层及砂卵层中, 以免影响井的出水能力。

2) 钻探施工达到设计深度后, 根据洗井搁置时间的长短, 宜多钻进2～3m, 避免因洗井不及时泥浆沉淀过厚, 增加洗井的难度。洗井不应搁置时间过长或完成钻探后集中洗井。

3) 降水深井在成孔后井管沉放前, 应用压缩空气和潜水泵联合洗井, 反复2～3次, 然后迅速下放滤水井管, 并在周围填上级配碎石。

4) 回灌井点的滤管部分宜从设计回灌水丘顶部开始一直到井管底部。滤管上钻孔φ8@200, 呈梅花型布置, 滤管外缠密目网三层, 用扎丝绑牢固。

5) 回灌井点在使用前应进行冲洗工作, 冲洗方法是:通过滤管往回灌井内大量的注水至满后, 迅速用深井泵抽出, 反复2～3次。

6) 为使注水形成一个有效的补给水幕, 避免注水直接回到降水井点管, 造成“两井”相通, 两者间应保持不小于6.0m的距离。

5.2 抽水、回灌

1) 水泵选择应与井的出水能力相匹配, 水泵小时达不到降深要求;水泵大时, 抽水不能连续。一般可以准备大中小几种水泵, 在现场实际调配。2) 降水、回灌期间应对抽水设备和运行状况进行检查, 每天检查不应少于3次, 使抽水设备始终处在正常运行状态。同时应有一定量的备用设备。3) 回灌注水压力应大于0.5个大气压以上, 为满足注水压力的要求, 现场一般应设置高位水箱, 利用水位差重力自流灌入土中。4) 回灌水尽量采用抽出的原水, 但必须经常检查灌入水的污浊度及水质情况, 防止机油、有毒有害物质、化学药剂、垃圾等进入回灌水中。5) 回灌井点必须与降水井点同时使用, 当其中有一方因故停止工作时, 另一方应停止工作, 恢复工作亦应同时进行。

5.3 定期监测水位、流量

在整个降水、回灌过程中, 要对降水井、回灌井、观测井水位及流量进行观测, 每昼夜不少于6次。在每口井边设置稳固的标高, 并用水准仪在各标杆上测一等高的水平线, 每次从该水平线向下量测, 并记下数据。

监测内容:1) 降水前降水井内的水位;2) 降水稳定时井内最低水位;3) 单井抽水流量;4) 各观测井降、灌前后的水位变化;5) 回灌前回灌井内的水位;6) 各回灌井的回灌流量;7) 回灌井内水丘最高水位。

5.4 回灌量的调整

回灌水量应根据地下水位的变化及时调整, 尽可能保证抽灌平衡, 既要防止灌水量过大而渗入基坑, 又要防止灌水量过少, 使地下水位失控。

回灌量调整根据上述监测结果进行, 当各观测井降、灌前后水位差超过1.0m时, 应通过阀门调整回灌量, 控制回灌量的方法有两种:

1) 调整回灌水丘高度控制回灌量:通过上面的设计可知, 只要控制回灌井内水丘稳定时的最高水位与未降、灌前观测井内的正常地下水位差在设计值时, 就可以控制回灌量, 满足降灌平衡。并用流量计记下此时的流量, 与设计的理论回灌量进行对比。2) 通过建筑物附近的水位观察井控制回灌量:在原来建 (构) 筑物附近设置若干水位观测井, 固定专人定时观测地下水位并做好记录, 使原有建筑物下的地下水位在抽灌前后要基本保持不变, 从而达到控制沉降的目的。否则就要通过阀门进行控制, 并记录流量。

这两种途径以第二种控制为主, 第一种辅助控制。

5.5 基坑及周围建筑物监测

1) 应委托具有相应岩土工程监测资质的单位, 进行基坑及周围建筑物稳定性监测, 并且在基坑工程开工之前根据设计及有关规范, 编写出基坑监测专项方案。2) 监测主要内容为:原有建构筑物沉降;坑顶水平位移和垂直沉降;支护结构变形。监测时间从基坑土方开挖开始至地下室回填完成。3) 监测频率:基坑开挖过程中:一般1～3d测一次;降、灌水前后水位差过大、或雨后测试数据变化大及开挖后期, 应加密监测;地下室封底及底板完成后, 可延长监测时间间距。

参考文献

[1]建筑基坑支护技术规程.JGJ120-99.

[2]建筑与市政降水工程技术规范.JGJ/T111-98.

降水技术 篇2

【关键词】基坑;降水;计算机控制;动力载波通讯

城市中深基坑工程常处于密集的既有建筑物.道路桥梁.地下管线.地铁隧道或人防工程的近旁，虽属临时性工程，但其技术复杂性却远大于永久性的基础结构或上部结构，稍有不慎，不仅将危及基坑本身安全，而且会殃及临近的建(构)筑物.道路桥梁和各种地下设施，造成巨大损失。

因此，深基坑的设计，在设计时也应进行方案比较，设计出既安全可靠，又具有相对合理造价的深基坑。

一、基坑降水的作用

1.有效防止基坑坡面和基底的渗水，使基坑在开挖期间保持干燥状态，从而有利于机械化施工;

2.增加基坑边坡的稳定性和基坑底板的稳定性，防止边坡上或基底土层的流失。这是因为基坑开挖至地下水以下时，周围的地下水向坑内渗流，从而产生渗透力，对边坡和基底产生了不利影响。

降低基坑周围地下水位至开挖面以下时，不仅保持了基底的干燥，而且消除了渗透力的影响，防止流沙的产生，从而增加了边坡和基底的稳定性;

3.减少土体含量，有效提高物理力学性能指标，减少支护体系的变形，提高土体固节强度，增加土中有效应力。对于放坡开挖而言可提高边坡的.稳定性;对于支护开挖可增加被动区土抗力，减少主动区土体侧压力，从而提高支护体系的稳定度和强度保证，减少支护体系的变形。

降低地下水位，减少土体含水量，提高土体固结程度，减少土中孔隙水压力，增加土中有效应力。

4.保护降水基坑周围环境，如保护周边建筑物和地下管道等的安全。

二、传统基坑降水的控制方法

传统基坑降水系统的组成;系统由潜水泵，水位控制器、交流接触器、空气开关等设备组成，潜水泵一般采用1.5～2.2KW，三相380V，水位控制器采用强电控制方式，由中间继电器和探测水位的导线组成，导线插入井中，遇到水导通，接通中间继电器的控制回路，中间继电器吸合，控制交流接触器启动潜水泵工作，水位下降后，中间继电器断开，使交流接触器断开，潜水泵停止工作。

传统基坑降水的控制方法的弊病是显而易见的，没有事故报警系统，潜水泵故障、开关故障致使水泵停止工作不容易被发现，不能实时地监测各个降水井的水位，检查降水井工作状态只能靠人工巡井，靠人来发现故障，而巡井人员每天只能巡井几次(人的责任心)，夜间则无法巡井，这样就给降水系统的可靠性带来许多问题，有时还会出现工程事故。

三、计算机控制基坑降水的控制方法

计算机控制基坑降水系统的组成;计算机控制基坑降水系统由电子水位传感器、现场控制器和管理计算机、打印机等组成。

电子水位传感器：

电子水位传感器是一种压电器件，测量深度为0～10m，传感器根据水中的压力与空气中的压力差把液位高度变换成压力差，再把压力差转换成微弱的电信号，该微弱的电信号经放大器放大后送A/D变换器，单片机接收到数字信号后进行相应的处理。

本系统采用的传感器对精度要求的不是很高，这主要是考虑系统成本的问题。

现场控制器：

现场控制器是以单片机系统为核心(见图1)，由单片机外围电路、与电子水位传感器接口电路、A/D变换电路，与管理计算机通讯接口电路、与潜水泵连接的驱动电路和双向可控硅开关电路组成。

现场控制器可以独立工作，负责根据水位传感器的信号控制潜水泵的起停，也可以接受管理计算机的指令，向管理计算机传送潜水泵的工作状态和水位高度等信息。

管理计算机：

管理计算机负责与现场控制器通讯，接收现场控制器发来的潜水泵的工作状态，为现场控制器发送指令，设置控制参数，根据各井水位情况分析地下的水分布，统计各降水井故障情况、维修记录、打印报表等工作，对降水井进行实时监测和控制。

图1 现场控制器原理图

四、现场控制器的功能设置

现场控制器为每个降水井配置一个，既可以独立控制潜水泵的起停，也可接受管理计算机的指令来控制潜水泵，现场控制器的主要功能为：

1、将水位传感器的电讯号转换为数字讯号，并计算出降水井的水位高度值。

2、根据水位高度控制潜水泵的起停。

3、根据潜水泵的工作电流及电压，监测潜水泵的工作状态。

4、与管理计算机通讯，报送水位高度及各项工作状态。

五、管理计算机软件功能设置

管理计算机控制着所有现场控制器的运行，他的主要功能为：

1、为现场控制器发送初始参数设置，为降水井编号。

2、发送巡查指令，检查各降水井的工作状态，并保存到数据库中。

3、报警功能，发现降水井工作状态异常，可发出报警信号，并给出出现异常的降水井的编号或在屏幕上显示出报警井的位置、作出故障分析。

4、根据各井水位高度情况绘制现场水位分布图，供施工参考。

5、强制降水井启动或停止工作。

6、对所有降水井巡回监测检查。

7、为每一个降水井建立运行档案数据库，记录运行状态，工作时间，故障时间，维修情况，故障原因等数据。

8、对上述情况打印报表，作为施工记录。

六、管理计算机与现场控制器的通讯方式

目前作为控制总线可分为有线与无线两种，有线通讯有485总线、CAN总线等，无线方式有GPS、ZigBee等方式，还有介于两种通讯方式之间的动力载波通讯，本方案就是采用这种通讯方式。

动力载波通讯是利用现有的动力线做通讯信号的载体，不用再设通讯线路，这种通讯方式安全可靠，安装方便，特别适合建筑工地的场合。管理计算机可以安装在任何地方，只要现场控制器和管理计算机共用一个变压器，就可实现它们之间的通讯，由于本文主要介绍计算机控制基坑降水技术的应用，对于动力载波的实现方法和原理在此就不过多的阐述了。

七、计算机控制基坑降水技术的优势

基坑降水工程的重要性前面已经介绍了，因此，实时的检测降水井的工作状态就显得十分重要了。

计算机控制基坑降水技术保证了基坑降水工程的顺利进行，能够实时地报告降水井的工作状况，这是人工巡井所做不到的，管理计算机如果联网，网上的任意一台计算机经过授权后，都可以实时地看到所有降水井的工作状态和运行情况报告。这对建设单位，政府监管部门和监理单位对基坑降水工程的监管都提供了新的手段。

深基坑止水和降水技术设计及应用 篇3

帷幕止水及降水方案

基坑止水帷幕方案原拟采用深层搅拌桩，但考虑灌注桩在施工中流砂对桩基施工的影响，而大口径井降水对周围一定范围内的土体进行了降水，使场区土的有效应力增加，土体进一步固结，从而使深层搅拌桩难以施工。根据场地深基坑强透水层特点，决定采用高压旋喷桩止水帷幕。既能达到理想的止水效果，且旋喷桩与支护灌注桩相结合，使逆作施工更加安全可靠。

在基坑逆作施工中，止水帷幕虽能起到止水作用，但考虑到周围土体含水丰富，水压大，水位高的情况下，止水帷幕可能在一些部位发生渗水、漏水、管涌现象，给基坑施工带来困难，所以决定对周围及坑内土体采取降水措施。根据抽水试验，确定采用大口径井降水方案。

止水帷幕与降水井设计

止水帷幕采用高压旋喷桩施工，在不同深度分别采用高压摆喷和定喷。高压摆喷是在某一角度范围内进行喷射，桩体固结体断面呈扇形，定喷是改变喷射方向，桩体固结成板状。根据本工程的地质情况，决定止水帷幕采用摆喷和定喷两种方法。钢筋混凝土支护桩间距为1.2m，旋喷半径定为0.7m，旋喷钻孔间距定为1.25m，使喷射体能够相互重叠，形成封闭墙体。标高18.5～31m范围采用摆喷，31～34.5m范围采用定喷。摆喷角度分225°和180°两种。

经计算参数出各含水层的总涌水量后，分类确定单井抽水量和降水井的数量。设计大口径井深度定为16.8m，降水井井距为20m，水流上游西南向另布置5口井；坑内设8口井。降水井共设26口。

降水井采用机械钻井，成孔直径600mm，井管采用直径300m无砂混凝土管，滤水段井管加扎钢丝或棕网片，孔壁与井管之间填粒径为3～24mm砾石作为过滤层。抽水采用深井潜水泵。

止水帷幕与降水井施工工艺

止水帷幕施工采用3重管高压旋喷，即用高压泵产生20Mpa左右的高压喷射水流，同时在其周围环绕一股0.8Mpa左右的圆筒状气流，进行高压水喷射流和气流同轴喷射冲切土体，形成土体中最大的空隙，然后由泥浆泵注入压力为2～5Mpa的水泥浆填充，喷嘴作旋转和提升运动，最后水泥浆在土中凝固成固结体。施工参数见表1。

施工程序为：

插管作业钻机成孔一拔出芯管一换旋喷管，插入到预定深度，插管过程中边射水边插管，以防止泥砂堵塞喷嘴，水压一般控制在1.0Mpa左右。

喷射作业喷射作业应注意检查控制浆液初凝时间，喷射介质流量、压力，旋转及提升速度等参数使其符合要求，并做好记录，绘制作业过程曲线。本工程施工中高压泵用水为地下水，水中有细小砂粒，为防止砂粒堵塞或划伤喷嘴，采用特细丝网对水提前进行过滤。

穿江隧道沉井降水技术研究 篇4

在天然条件及人为因素的影响下，区域性地面标高的降低，称为地面沉降。影响地面沉降的主要因素，可以分为天然影响因素及人为影响因素，其中，地下水位波动对地面沉降具有重要的影响。

人为因素的地面沉降与地下水的超量开采密切相关，只要地下水位以下存在可压缩地层，由于孔隙水压力降低，有效应力增加，孔隙度降低，受到压密，即会引起地面变形。对于砂砾类岩土基本呈弹性变形，待孔隙水压力恢复后，砂层大体上仍能恢复原状。如果同样的压密发生于黏性土层中，由于黏土释水压密时结构发生了不可逆转的变化，即使孔隙水压力恢复，黏性土基本上仍保持其压密状态，所以黏性土是以塑性变形为主。

本文以西气东输二线长江盾构接收竖井工程为例，详细论述了承压完整井群降水水位降深和降水水位差值引起的地面沉降理论计算公式，采用Matlab分析计算排水下沉地下水位变化曲面和地面沉降曲面，同时提出了减小降水地面沉降的措施。

2 工程实例

西气东输二线长江盾构接收竖井工程采用沉井工法施工，沉井深16m，由于地下水位丰富，采用排水下沉施工，要求沉井内水位降至地面以下16m，以满足下沉施工要求。施工区附近覆盖层以第四系冲、洪积层为主，岩性复杂，黏性土、砂性土、砾砂均有分布。沉井井筒穿越表面粉质黏土，进入细砂层，地基承载力低，透水性大，地层较复杂。施工区域为长江漫滩，沟渠较多。地下水埋藏较浅，地下水埋深在6.0m～6.5m，地下水类型为承压水。勘察地质土体参数如表1所示。

为了降低地下水位达到施工要求，需要确定降水井的位置、数量及降水量。根据本工程的特点、场地的工程地质和水文地质特征，沉井周围共布置8口降水井，降水井直径为250mm，过滤网管为12m，井点管总长度为32m，距离套井边缘2.5m，如图1所示。

3 降水水位和地面沉降计算

地面降水设计的原理是基于地下水动力学中井的渗流理论。目前，一般采用稳定流和非稳定流两种理论方法进行设计，要进行降水地面沉降预测，必须计算出相应时间的地下水位降深。由于稳定流理论只能计算地下水最终降深，所以不能进行实时预测，要解决这个问题只能采用非稳定井流理论计算方法。

3.1 抽水某时刻的水位降深的确定

根据非稳定井流理论，降水过程中地面任一点、任意时刻的水位降深可按照下列方法确定[1]。承压完整井群公式为：

式中，Stw为周围某点降水t时刻水位降深；Qi为第i井出水量；M为承压含水层厚度；K为渗透系数；n为降水井数量；W(ui)为井函数，可以采用积分公式计算：

井函数W(ui)中的ui可采用如下公式计算：

式中,ri为计算点至各井点的距离；ui为参变量；S为贮水系数；T为导水系数；t为时间。

井点排水量为800m3/d，渗透系数K=12m/d，给水度μ=0.156，平均倒水系数T=64，根据上述非稳定井流单井计算公式计算承压含水层抽水降深与井距、时间和抽水降深与井距关系如图2所示。

由上述三维曲面关系可知，单井降水主影响半径在50m，随着降水时间的持续，水位基本保持稳定，水位达到平衡。

根据上述非稳定井流多井计算公式，可以随时了解沉井8口降水井抽水开始后任意时间、沉井周围任意点的水位降深值和地面沉降量。图3和图4为降水水位保持平衡时地下水位纵向分布图和整体分布图。

计算过程中根据三维曲面分析，在降水井内侧地层中的来水都被降水井阻挡住，内侧水位低，降水井外侧水位坡度大，水位曲线分布随着与降水井的距离增大而变化明显，在抽水达到一定时刻地层来水量与排水量相平衡时，竖井内水位降至距离地面16m以上，成功辅助沉井排水下沉施工。

3.2 地下水位差值下地面的沉降量计算

地下水是贮存于土层孔隙之中，当地下水位具有一定的水力坡度时,地下水将产生流动，水位下降根据有效应力原理，土层将出现沉降固结。计算抽水引起的地面沉降的理论方法主要有弹性理论、黏弹性理论等，实际运用中多根据弹性理论计算。对于多层土体采用一维固结理论，将各水头作用下所产生的每层土的变形量叠加起来即为地面沉降量。

3.2.1 黏性土地表沉降计算[2]

式中,S降∞为某一水位差作用下引起的地面固结沉降量，mm;avi为i层土的压缩系数，1/kPa;eoi为层土的初始孔隙比；n为水位降深范围内的土层数；ΔHi为水位下降范围内第i层黏性土的厚度，mm。

计算某时间每一水水位差(应力增量)作用下的沉降量St

式中，St为某时间黏性土层降水引起的地面的固结沉降量；ut为固结度，是时间t的函数。

式中，Tv为时间因数，且有：

式中，ΔH取降深范围内黏性土类土层厚度的一半;eoi为土的初始孔隙比；av为土的压缩系数。

3.2.2 砂土地表沉降计算

砂土类、碎石土类不存在孔隙水压力消散滞后问题，变形可在短时间完成，水位降深达到稳定状态，土层固结即完成，因而可应用一维固结公式计算沉降量[3]。

式中：ΔS为砂层的变形量，mm;H为砂层的原始厚度；Δh为地下水位变化值；Es为土的体积压缩模量。

3.2.3 地面某时刻沉降总量

采用一维固结理论以总应力法将各水头作用所产生的每层土的变形量迭加起来即为地面沉降量，所以地面总沉降量S总为

根据非稳定井流计算公式计算的水位降深，利用有效应力原理计算降水水位差值地面沉降三维图如图5所示。

从地面沉降三维曲面分析，地面沉降曲面的变化趋势与水位分布趋势是一致的。由于降水过程中水位分布是井内侧水位低，所以在降水井内侧地面沉降量大，沉降量在20mm～30mm之间，降水井外侧随着与降水井距离的增大沉降量逐渐减小，沉降量在15mm～20mm之间。

4 防止降水地面沉降措施

由降水引起周围地面沉降机理、水位降深和地面沉降三维曲面分析可知，防治降水地面沉降的措施主要是控制沉降区的地下水位，减低地面的差异沉降主要是减少水位的差异性降深[4]。因此，控制地下水位降深的措施也就是控制地面沉降的措施，概括起来有：

1)采取小流量，慢速法降水减小地面差异沉降；

2)采取非对称布井方案，控制局部重点区的地下水位；

3)取局部井点回灌方案，控制沉降区的地下水位，从而控制沉降量。

5 结论

为保证盾构沉井施工顺利下沉,必须对场地承压水进行有效治理。利用非稳定井流理论及土力学基本原理,对地下水位分布和降水引起周边环境沉降进行实时预测,通过水位分布曲面和沉降曲面分析知,地面沉降曲面的变化趋势与水位分布趋势是一致的,控制地面沉降的主要措施就是控制地下水位降深。

参考文献

[1]吴林高.工程降水设计施工与基坑渗流理论[M].北京:人民交通出版社,2004.

[2]王智勇,周群建.深基坑降水对周边环境影响分析[J].地下工程与隧道,2000(3):33-35.

[3]许锡金,李东霞.基坑降水引起地面沉降计算方法研究[J].岩土工程技术,2004,18(4):194-196.

降水技术 篇5

关键词：隧道斜井；富水砂岩；超前深孔真空降水

程儿山隧道穿越成岩作用差的第三系富水砂岩地层时，砂岩含水率较大，局部存在股状水带砂涌出，开挖扰动后围岩易软化失稳，初支易变形坍塌，处理不当甚至会发生工程事故.在其他类似地质隧道中一般采用真空轻型井点降水技术[1]，因受降水管材、设备、布管参数等局限性影响，在程儿山隧道富水砂岩应用效果不理想，且降水和开挖工序相互干扰较大.经过多次对降水管材、布管参数摸索优化及论证，最终形成了超前深孔真空降水技术，有效降低了砂岩含水率，降水后砂岩处于基本稳定状态，有效保证了施工安全、质量和进度要求.

1工程概况

程儿山隧道位于宁夏固原市郊，是中铝宁夏能源集团有限公司投资建设的原州区至王洼铁路运煤专线控制性工程，设计技术标准为地方铁路I级，单线隧道，建设单位为宁夏六盘山铁路有限公司.程儿山隧道地处黄土梁峁区，进口位于清石河右岸，出口位于大庄沟边，隧道正洞起讫里程为DK5+345～DK11+788，全长6443m（6m明洞），进出口埋深较小，最小埋深为9m，平均埋深130~140m，最大埋深290m.隧道设2座斜井辅助施工，1#斜井长1038m，2#斜井长1036m，斜井综合纵向坡度为10.6%，最大坡度为12%，隧道正洞及斜井均穿越第三系富水砂岩地层，斜井进入正洞后形成4个掌子面向前掘进，斜井及时穿越第三系富水砂岩地层进入正洞Ⅳ级围岩施工，是保障隧道按计划工期贯通的关键所在.程儿山隧道斜井围岩主要为第四系上更新统风积砂质黄土、第三系富水砂岩.地下水为裂（孔）隙水，大气降水通过沟谷及第四系孔隙垂向渗入补给深层基岩裂（孔）隙或沿基岩面径流，季节性变化较明显，局部砂岩胶结不均，地下水从胶结较差的砂岩处涌出，水路无规律性，常出现较大的集中涌水涌砂情况.第三系富水砂岩在含水率低或无地下水地层，围岩稳定性较好，开挖支护顺利，当砂岩含水率增大，原状砂岩迅速恶化，呈流砂状外涌，开挖扰动后砂岩结构迅速破坏，工程性质迅速恶化，砂岩呈饱和的细砂状，围岩稳定性迅速变差，开挖支护困难.1#斜井斜4+64～斜1+90段为第三系富水砂岩区，由于斜井为12%反坡，砂岩整体含泥量低，渗透性强，四周地下水汇集到掌子面，砂岩随渗涌水被带出，形成较大的空洞，拱部及边墙易变形及坍塌，且危及施工人员及设备的`安全.根据现场水表测水量得出：砂岩最大涌水量为1570m3/d，平均涌水量为800~1000m3/d.

2降水设计方案

2.1超前深孔真空降水

超前深孔真空降水断面布置见图1和图2.（1）上台阶拱部降水管布置：沿拱部开挖线布孔，管长12m，环向间距0.3m，沿开挖线外插角15°~30°，每4m设置1环.（2）上台阶核心土降水管布置：管长12m，横向间距0.5m，向上倾角15°~30°，每4m设置1环.（3）上台阶底部降水管布置：管长12m，横向间距0.5m，向下倾角15°，每4m设置1环.（4）下台阶边墙降水管布置：沿上台阶拱脚两侧斜竖向各设1排，管长9m，纵向间距0.5m，向外倾角30°，向前倾角30°，每4m设置1环.（5）断面截断降水管布置：垂直下台阶边墙两侧横向布控，管长6m，间距1m，每隔20m设置1排.（6）降水管连接方法：主管采用准75mm钢管，按间距0.2~0.5m沿管身设置支管连接口，支管（准32mm）和主管之间采用32mm钢丝软管连接，采用10#铅丝绑扎牢固，密封胶布缠紧，并在连接部位加设阀门，控制井管降水，主管每1.5m一节，管一端采用8mm钢板密封焊接牢固，一端采用准75mm钢丝软管和真空泵连接，真空泵悬挂于距操作面高度1.5m左右的两侧边墙上，并整齐摆放固定好.（7）降水管加工：降水管每根长6~12m，采用每节长1.5m的准32高频焊管分段包扎焊接连接而成.降水管壁钻8mm透水孔，间距10cm梅花形布置（管端1.5m不设透水孔），并包双层过滤层，即土工布包裹一层，再包100目滤网一层，降低砂岩的流失率，包完后每间隔20cm采用扎丝绑紧.准32mm降水钢管采用准25mm钢管作为每节管接头，焊接连接.管头底端采用3mm钢板封底，并焊接准8mm圆钢（图3）.（8）降水要求：①降水前应进行试抽水试验，确认无漏水和漏气异常现象，降水过程中，真空负压控制在-0.06MPa以下，真空泵压力控制在55kPa以上，为保证连续不断抽降水，应备用双电源，以防断电[1]；②降水必须根据掌子面开挖及时推进，降水班组与开挖班组必须做好配合工作；③在隧道开挖过程中，将隧道底部潜水位降至隧道底以下不少于1m的深度，防止仰拱开挖涌砂涌水；④加强对隧道内水位的观测，每天观测水位，及时掌握水位变化情况，以指导降水运行及隧道的开挖；⑤当砂岩渗透系数变大，涌水量增加时，宜将真空管间距适当加密；⑥集水总管标高宜尽量接近地下水位线，水泵轴心与总管齐平.

2.2掌子面后方截排水

斜井为12%反坡，如果掌子面后方渗涌水汇集到掌子面，会破坏围岩稳定性，影响降水效果，因此需对后方自流水经横纵向截排水沟汇集到集水井，再由泵站排出洞外，横纵向截排水沟及集水井尺寸按汇水量大小确定（图4）.

3降水成果

3.1未采取降水措施前施工情况

第三系富水砂岩含水率高，开挖扰动后呈淤砂状态（图5），砂岩在水的作用下工程性质迅速变差，基本无自稳性，开挖时涌水涌砂现象严重，初支易变形、背后易形成空洞，仰拱底部淤沙厚，承载力降低，存在很大的安全质量风险.施工过程中采取了旋喷桩、帷幕注浆、轻型井点真空降水等施工方案措施均未达到预期效果，现场基本处于半施工半停工状态.

3.2采取降水措施后施工情况

经过各参建单位不断摸索优化，采取了超前深孔真空降水措施后（图6），将富水砂岩含水率控制在砂岩塑性变形含水率10%以下，使围岩基本处于稳定状态（图7），初支变形减小，降水后采用常规隧道施工技术就可以正常掘进，每月进尺由原来5m提高至15~20m.4结论（1）在第三系富水砂岩地层施工中，地下水处理是重中之重，只有采用合理的降水措施才能保证正常开挖掘进，避免因地下水造成围岩结构破坏、围岩软化变形，甚至发生工程事故[2].（2）超前深孔真空降水措施解决了第三系富水砂岩地层施工难题，有效降低了砂岩含水率，保持围岩处于基本稳定状态，降水后砂岩基本达到潮湿状态，易于开挖支护，施工安全系数高，并有效保证了施工安全、质量和进度要求.（3）超前深孔真空降水技术打破了常规的真空轻型井点降水施工工艺的思路，沿两侧已支护拱墙及底部布孔，大大降低了开挖过程中降水管的影响，确保了边开挖、边降水的效果，工序相互影响小.（4）在坡度较大的斜井施工中，掌子面后方汇集水严重影响掌子面砂岩稳定性及降水效果，利用横纵向截排水系统很好地解决了此问题.（5）超前深孔真空降水技术效果理想，很好地解决了程儿山隧道第三系富水砂岩开挖支护困难等技术难题，1#斜井成功穿越富水砂岩地层，于1月份进入正洞Ⅳ级围岩施工.

参考文献：

[1]李志军，王光伟，王建军.真空轻型井点降水技术在富水粉细砂岩隧道施工中的应用[J].施工技术，（增刊1）：410-413.

[2]祁卫华.第三系富水砂岩铁路隧道施工技术[J].现代隧道技术，，52（1）：176-183.

[3]中铁隧道集团有限公司.TZ331—：铁路隧道防排水施工技术指南[S].北京：中国铁道出版社，2009.

建筑施工中的基坑降水技术探讨 篇6

关键词：建筑施工过程；基坑降水技术；技术应用

引言

我国自改革开放以来，无论是大型企业工厂还是各类建筑物的兴建开始进入一个鼎盛时期，随着人们安全意识的不断提高，对建筑物兴建需要运用到的技术要求也都在提高。基坑出现问题主要是对地下水的处理不到位造成的。由此可以看出，基坑降水技术对于建筑物的建设十分重要。

1.建筑施工过程中各种基坑降水技术应用分析

1.1深井井点基坑降水技术：深井井点基坑降水技术主要应用在当基坑降水深度大、管井深度大，使用普通的水泵无法进行作业时换成特制深井泵的情况下。特别是当渗透系数大、透水层厚度较大和土粒较粗时，利用这种技术可以较好的进行施工作业。深井井点基坑技术的另一优势就是可以将其设置在基坑施工范围外，这一优势使得深井井点基坑降水技术得到更加广泛的运用。

1.2轻型井点类基坑降水技术：轻型井点类基坑降水技术的优势在于操作便利、成本较低和安全性能比较好。这项技术要点是利用真空吸力使基坑内的水分与空气形成水气混合液，将水气混合液从基坑上部的管路系统输送到水气分离器中，利用分离器排出空气，用离心泵将水从水管排出。这类技术主要应用在基坑面积较大、地下水位较浅的基坑施工中。应用这类技术需要注意的是当土层的渗透系数较小导致整个系统的真空度降低时，应在井点管顶部加强气密性，才能提高降水效果。

1.3管井井点类基坑降水技术：管井井点类基坑降水技术的应用主要是当采用轻型井点类基坑降水技术遇到不能有效解决且渗透系数大于0.1和地下水比较丰富的砂质土层、粉土层和碎石土层的问题时，管井井点类基坑降水技术可以有效的解决这些问题。其技术要点是利用钻孔成井的方式围绕所开挖的基坑，在间隔为20-50米的位置设置一个配备独立水泵的管井抽取地下水。其优势在与维护成本低、排水效率高。

1.4综合井点类基坑降水技术：综合井点类基坑降水技术的特点就是综合性强，成本投入较低。因其综合性比较强，在实际施工中采用的是多类基坑降水技术，在一定程度上可以加快施工进度。综合井点类基坑降水技术应用要求需要根据实际施工情况采用针对性的办法[1]。

1.5喷射井点类基坑降水技术：喷射井点类基坑降水技术的优势在于能够有效降低地下水深度。主要利用高压水泵达到有效降水。在使用这类技术时因根据实际需要针对性的选择。

1.6明沟加集水井类基坑排降技术：明沟加集水井类基坑排降技术的要点是在基坑内部设置明排水沟与集水井，直接利用抽水机通过集水井将地下水抽出，派出基坑内部的地下水。

下圖主要是通过总结性的图表形式形象的向大家阐明各类井点降水的适用范围。

2.建筑施工过程中应用基坑降水技术的注意事项

建筑施工过程中涉及的各类技术数量庞大，特别是基坑降水技术的应用，维系着整个建筑物的安危。所以在采用基坑降水技术时，应该着重注意以下几点问题。（1）在进行抽水作业开始之前应该认真检查有无井点管淤堵的死井，检查方法为观察管内水流声、管子表面是否潮湿进行判断[2]。当发现死井数量达到一定比例时，应及时采取高压水反复进行冲洗，防止影响降水效果。（2）在雨量较大的季节，为保证路基的稳定在其两侧建设的边坡很容易因为雨水的冲刷发生塌方、流砂、坑内严面用重积水等现象，相关工作人员应该提前将塑料薄膜覆盖在边坡上，在积水过程中及时将雨水排出坑外；在寒冷天气应该做好管道的保温工作防止出现管道冻裂的现象[3]。（3）在进行降水作业时，应考虑到降水过程中可能出现的建筑物及周围路面、管线出现沉降的现象，及时在建筑物、路面、管线以及降水井点管设置回灌井点，不断补充地下水，将降水井点的影响半径保持在回灌井点范围内，保证降水作业安全进行。

3.结语

总而言之，基坑降水技术作为建筑施工过程中的一个重要技术的应用，进行深刻探讨对于此方面的发展有一定意义。基坑降水技术的良好应用不仅能够防止塌方事故的发生，在保障施工人员人身安全和建筑物建设安全方面都具有一定意义。

参考文献

[1]曹正伟，胡玮玮.关于高层建筑施工中沉降观测技术应用的探讨[J].地质学刊，2010，13（19）：425-426.

[2]何桂林，王永进，刘毅.浅谈基坑降水技术在建筑工程施工中的应用[J].科技导报，2011，11（7）：33-34.

[3]周小华，蒋文友.井点降水施工在具体工程中的应用[J]. 地质学刊，2012，15（11）：206-207.

基坑边坡支护及井点降水技术总结 篇7

1.1 基本概况

拟建场地位于克市白碱滩区原采油二厂采油办公楼旁。本工程为一栋生产科研楼, 呈L形, A区地上7层, B区地上5层, 框架结构, 其中A区基坑深度约6.7 m, 基坑设计边坡支护并井点降水, 支护面积约1 400 m2, 降水井个数16个。

1.2 地质概况

①杂填土、②角砾、③粉质黏土、④砂岩和泥岩。现自上而下描述如下:第①层杂填土:层厚1.0 m, 主要由角砾组成, 且含较多粉土和少量植物根系, 结构松散。第②层角砾层:厚度0.7 m～2.1 m, 湿～饱和, 松散～稍密, 主要矿物成分为石英、长石, 级配一般。第③层粉质黏土层:埋深0.0 m～2.1 m, 厚度3.1 m～6.5 m。第④层砂岩层:场地内均有分布。埋深范围6.5 m～11.0 m。第⑤层泥岩层:场地内均有分布。埋深范围5.8 m～11.0 m。

1.3 场地水文地质条件

拟建场区地下水位埋深1.5 m～2.4 m, 为潜水, 其水位变幅主要受大气降水及周围地区绿化用水渗入影响, 水位变化幅度为1.0 m左右。

2 分部工程施工方案

2.1 降水井的施工方法

1) 施工放线:建筑物外墙线由总包单位负责放出, 因现场施工位置有限, 降水井具体位置可根据现场情况调整。2) 人工成孔:降水井采用人工成孔, 成孔直径为800 mm。孔口上部采用钢护筒护壁, 以防孔口土层塌孔。孔内中下部根据现场土质情况可采取钢护筒或木板结合钢筋笼护壁。3) 安装滤管:现场制作钢筋笼滤管, 立筋及受力箍筋直径均不小于16, 外侧缠2层密目网和竹帘一道, 以防石子等杂物落入管内。4) 回填滤料:滤料采用20 mm～40 mm的卵石, 回填时密封好孔口, 以免卵石落入管中。5) 洗井及降水:回填滤料后, 将大功率淤泥泵放入井底, 连续作业数小时后当抽出的地下水由泥浆浑浊变为稍清时, 可将水泵更换为清水泵继续降水, 抽水作业时间直至边坡支护完成。后续抽水工作可交付主体施工单位完成。施工要点:成孔深度达到设计要求, 滤管安装到位, 做好卵石过滤层。

2.2 基坑土方开挖

1) 土钉应按设计规定的分层开挖深度按作业顺序施工, 土方开挖应在基坑上口降水井完全施工完毕开始抽水时方能进行, 开挖时应与边坡支护施工积极配合, 在完成上层作业面的土钉与喷射砂浆之前, 不得进行下一层深度的开挖。2) 当用机械进行土方作业时, 严禁边壁出现超挖或造成边壁土体松动, 应采用人工用铁锹进行切削清坡, 以保证边坡平整并符合设计规定的坡度。3) 支护分层开挖深度和施工的作业顺序应保证边坡修整后的裸露边坡能在规定的时间内保持自立并在限定的时间内完成支护, 及时设置土钉和喷射砂浆面层, 基坑在水平方向的开挖也应分段进行, 可取10 m～20 m。

2.3 基坑排水系统的施工方法

1) 土钉支护宜在排除地下水的条件下进行施工, 包括基坑上口的井点降水和基坑内的地表盲沟排水。2) 地下水流量较大时, 在边坡支护面层背部可插入400 mm～600 mm, 直径不小于40 mm的水平排水管, 其外端伸出支护面层, 间距可为1.5 m～2 m, 以便将喷射砂浆面层后的积水排出。3) 为排除积聚在基坑内的渗水和雨水, 沿坑底四周做盲沟一道, 沟内填入大颗粒石子, 在四大角挖集水坑, 将水泵放入坑内直接抽水排入基坑外集水池内。

2.4 边坡支护的施工方法

2.4.1 施工方法

1) 土钉制作:用内径40焊接钢管做土钉, 在钢管前钻ϕ8 mm孔, 梅花状布置, 间距30～50, 以便土钉注浆, 在角砾层部分可用ϕ52锤尖冲击成孔。2) 土钉施工:土钉施工采用QC-150锚杆机, 以12 m3空压机作动力, 冲击成孔, 将土钉打入地层中, 土钉与Φ12钢筋连接时用2Φ12焊接。钢筋与土钉焊接处加焊一钢筋堵头, 牢固钢筋与土钉的焊接质量。3) 修土挂网:用人工修平坡面, 表面挂密孔钢板网片, 搭接长度20 cm, 钢筋间连接采用焊接方式。4) 喷射砂浆施工:用12 m3空压机作动力, 喷射机喷水泥砂浆。水泥砂浆标号为M10。5) 压浆:压浆机用0.4 MPa～0.8 MPa压力对土钉注浆, 以增强土钉抗拔力。注浆材料及喷射砂浆材料内可按水泥重量掺3%早强剂。水灰比1∶0.45, 可根据施工现场情况, 上下浮动5%。

2.4.2 施工质量控制点

1) 土方工程:坡面角度。2) 土钉、喷射砂浆工程:土钉入土深度、喷射砂浆厚度。3) 钢筋工程:钢筋、规格、间距、数量以及钢筋的焊接。4) 产品检测、试验, 材料化验、试验全部委托当地有资质的试验室进行。

3 确保工程质量的技术组织措施

1) 严把原材料的购入关, 进场的钢材、水泥、砂石料等, 选择信誉好的生产厂家, 签订合同, 对进场后的材料经现场监理见证, 及时送检, 严把质量关。2) 土钉应按设计长度进行锤击打入, 当遇到下列情况之一时, 可进行避让调整并应根据现场土质情况和周边环境进行相应的设计变更:a.当土钉端部遇到相邻建筑基础、地下管沟、地下障碍物时;b.当第一排土钉前端露出地面时;c.当土钉遇密实碎石土侧摩阻力增大, 连续施打其贯入速率低于10 cm/20 min时。3) 钢筋工程。本工程设计钢筋骨架加强筋为3B12, 面层为4 mm厚菱形钢板网, 土钉端部与加强筋之间采用“L”形短钢筋进行焊接, 焊缝长度不小于5d, 并不小于100 m, 土钉接长采用3根短钢筋进行绑条焊接, 焊缝长度不小于5d, 并不小于100 m。面层钢筋网片搭接长度不小于200 mm, 加强钢筋采用焊接连接。4) 现场人工干拌和喷射砂浆配合比应通过送检材料的试验结果确定, 粗骨料最大粒径不宜大于8 mm, 水灰比不宜大于0.45, 遇特殊情况应通过外加剂来调节所需早强时间。5) 为保证施工时的喷射砂浆厚度达到设计规定值, 可在边壁面上垂直打入短的钢筋段作为标志, 当面层厚度超过80 mm或坡面较陡, 一次喷射砂浆厚度难于保证时, 可采取二次喷浆, 每次喷射厚度宜为40 mm～50 mm。6) 土钉注浆。土钉采用压力注浆, 对每一土钉应逐一进行压力注浆, 仔细记录每一土钉的注浆量、注浆时间, 避免漏孔, 一般采用二次注浆工艺, 第一次注浆为低压注浆 (0.4 MPa～0.6 MPa) , 第二次注浆时可采用高压注浆 (0.8 MPa～2 MPa) , 注满后保持压力3 min～5 min。

4确保安全施工的技术组织措施

1) 施工中统一指挥, 各岗必须服从号令, 严肃劳动纪律, 坚持正确使用个人安全防护用品, 增强自我保护意识。2) 锚杆机作业时, 非操作人员应注意保持距离, 禁止在钻架时下面站人。3) 机械设备必须安装水平、稳固、牢靠, 各类电器、设备必须有接地保护装置。4) 施工现场各干道及危险处要设立安全警示标志, 降水井成孔结束后应及时封孔口, 以防人员陷入, 对预埋的护筒口要加盖防护。5) 电力线路应架空或埋设, 电源需配置安全保护设施。配备电柜、闸刀、开关应按有关安全规定设置, 非电工不得从事电气设备的安装与检修工作。6) 起重机要由专人操作, 并由专人指挥。起吊重物应稳、慢, 严防过急过猛。7) 现场施工人员上班必须戴安全帽, 高空作业必须系安全带, 不得穿拖鞋、背心上班, 上班之前不得酗酒, 穿戴好劳动保护用品。8) 严禁非作业人员进入施工场地。

5结语

1) 基坑边坡注浆支护能够起到有效保证边坡开挖稳定性的作用。2) 注浆支护操作工艺简单、施工工期短、工程造价低。

摘要：通过新疆油田公司克市采油二厂新建办公楼工程实践, 总结了在工程中基坑边坡支护及井点降水的施工技术, 详细介绍了土钉注浆、喷射砂浆及压浆等工艺, 并提出了技术安全及质量保证措施, 以确保边坡开挖稳定、安全。

关键词：基坑边坡支护,井点降水,施工方案,技术报告

参考文献

上海台达深基坑降水技术应用 篇8

关键词：深基坑,搅拌桩截水,真空降水井,降水运行,封井

1 深基坑概况

上海台达能源技术(上海)有限公司研发生产配套大楼工程位于浦东新区上川路、华东路口。基坑周长约345.9 m,开挖面积约为8 000 m2,呈不规则四边形;基坑开挖深度为13.65 m,电梯井局部深度达到15.25 m。基坑上层为素填土,下部为淤泥质粉质粘土;本场地地下水有浅部土层中的潜水和⑦层中的第一承压水两种类型;上海地区潜水水位一般埋深0.3～1.5 m,年平均高水位埋深0.5～0.7 m,水位随季节、气候、潮汐等因素而有所变化;据上海地区地下水监测资料,第一承压含水层(⑦砂质粉土、粉砂)地下水位埋深一般3.0～11.0 m,地下水位呈周期性变化,高水位期(丰水期)一般在12月至第二年1月,低水位期一般为9月,本工程基坑围护采用钻孔灌注桩和两道钢筋混凝土内支撑、外加双排水泥搅拌桩截水。

2 基坑突涌可能性评价

对于承压含水层,在评价其对基坑工程的影响时,根据其动态规律,按最不利原则考虑,采用安全系数法:

式中:Fs——安全系数,取1.05;

Pcz——坑底开挖面以下至承压含水层顶板间覆盖土的自重压力(kPa),地下水位以下按饱和重度计算;

Pwy——承压水压力(kPa)。

根据设计资料,本基坑开挖深度为13.05 m(坑底设计标高-14.95 m)。以C8号孔为例,承压含水层(⑦1层)层顶埋深34.40 m,水位按不利原则考虑,取埋深3.0 m。经计算,得:

因此,理论和经验认为,本基坑开挖过程中突涌可能性极小,暂不需对承压含水层中的地下水进行降水减压。

3 基坑降水施工

3.1 降水目的

根据本基坑开挖度和基础底板结构施工要求,其降水目的为:

1)疏干开挖范围内各土层中的地下水,防止基坑积水,方便挖掘机和工人在坑内施工作业,保证基坑开挖施工安全、快速进行;

2)加固基坑内和坑底下的土体,提高土体强度,增加坑内土体抗力,提高地基抗剪强度,防止开挖面的土体隆起和开挖过程中的纵向滑坡,从而减少坑底隆起和围护结构的变形量,防止坑外地表过量沉降。

3.2 潜水疏干井的选择

采用真空深井井点。

3.2.1 布置原则

潜水疏干降水井的布置,按上海地区单井有效降水面积的经验值结合拟建工程场区土层特征、基坑平面形状、尺寸确定。根据上海地区降水施工经验,单井有效降水面积为150～250 m2,根据本工程开挖深度区域特点,在开挖深度范围内,取约230 m2/口。

3.2.2 降水井布置方案

按照前述布置原则,采用下式计算确定:

式中:n——井数(口);

A——基坑面积(m2);

a——单井有效降水面积(m2)。

按上式计算,开挖区域的布井数量如下:开挖面积约6 818.72 m2,n=6 818.72/230=29.64口,根据此区域形状,共布设潜水疏干井30口,见图1。

3.3 降水井结构

为保证井管具有一定的强度,并满足降水要求,现场井管采用DN300 mm×3 mm钢管,管身打孔作滤水管;主要参数如下:

终孔直径:井径Φ800 mm;

井口:高出地面0.3～0.5 m,防止污水进入井内,井壁外围采用优质粘土或水泥浆封闭,其深度不小于2.00 m;

井管:采用DN300 mm×3 mm钢管,直径(内径)Φ300 mm;

滤水管:直径Φ300 mm,外包50目滤网;

砾料:各井从井底向上至地表以下3.00 m围填瓜子片;

沉淀管长度:与滤水管同径,长度0.50 m。

3.4 成井施工工艺及技术要求

3.4.1 施工工艺

采用泥浆循环钻进、机械吊装下管成井施工工艺(图2)。

3.4.2 施工技术要求

1)测放井位:根据井点平面布置,使用全站仪测放井位,井位测放误差小于30 cm。当布设的井点受地面障碍物影响或施工条件影响时,现场可作适当调整。

2)护孔管埋设:护孔管应插入原状土层中,管外应用粘性土封堵,防止管外返浆,造成孔口坍塌,护孔管应高出地面10～30 cm。

3)钻机安装:钻机底座应安装平稳,大钩对准中心,大钩、转盘、与孔中心应成三点一线。

4)钻进成孔:疏干井开孔直径均为φ800 mm,一径到底。开孔时应轻压慢转,以保证开孔的垂直度。钻进时采用自然造浆钻进,遇砂层较厚时,应人工制备泥浆护壁,泥浆相对密度控制在1.10～1.15。当提升钻具和临时钻停时,孔内应压满泥浆,防止孔壁坍塌。钻进时按指定钻孔、指定深度内采取土样,核对含水层深度、范围及颗粒组成。

5)清孔换浆:钻至设计标高后,将钻具提升至距孔底20～30 cm处,开动泥浆泵清孔,以清除孔内沉渣,孔内沉淤应小于20 cm,同时调整泥浆密度至1.10左右。

6)下管:直接提吊法下管。下管前应检查井管及滤水管是否符合质量要求,不符合质量要求的管材须及时予以更换。下管时滤水管上下两端应设置扶正器,以保证井管居中,井管应对接牢固,下到设计深度后井口固定居中。

7)回填滤料:采用动水投砾。先将钻杆提至滤水管下端,井管上口加闷头密封,从钻杆内泵送泥浆,使泥浆由井管和孔壁之间上返,并逐渐调小泵量,待泵量稳定后开始投放滤料。投送滤料的过程中,应边投边测投料高度,直至设计位置为止。

8)止水与回填:潜水疏干降水井在地表以下回填2.00 m厚粘性土。

9)洗井:采用活塞和空压机联合洗井法。先采用活塞法洗井,通过钻杆向孔内边注水边拉动活塞,以冲击孔壁泥皮,清除滤料段泥砂,待孔内泥砂基本出净后改用空压机洗井,直至水清砂净为止。

10)安装抽水设备:成井施工结束后,下入井泵并联接真空管路、排设排水管道、安装真空泵、接通电源,安装完毕后进行安装效果检查。

11)抽水:先采用真空泵与潜水泵交替抽水,真空抽水时管路系统的真空度不小于-0.06 MPa,以确保真空抽水的效果。

12)标识:为避免抽水设施被碰撞、碾压受损,抽水设备须进行标识。

13)排水:洗井及降水运行时排出的水,通过管道或明渠排入场外市政管道中。

3.4.3 成井施工质量控制标准

1)井深误差:小于井深的2‰;

2)孔斜:每50 m小于0.5°;

3)井水含砂量:抽水稳定后,小于1/20 000(体积比)。

4)井中水位降深:抽水稳定后,井中水位处于安全水位以下。

3.5 抽水试验

降水井施工完成后,选择2～3口降水井进行抽水试验,通过1孔抽水另一个孔观测进行非稳定流抽水试验,获取水文地质参数。

试验过程中抽水井与观测孔同步观测水位,水位观测时间为:1,2,3,4,6,8,10,15,20,25,30,……(min);以后每30 min观测一次,直至抽水结束;抽水结束后,观测恢复水位,观测时间间隔与抽水试验相同,至水位恢复后结束。流量观测时间间隔为30 min。

3.6 降水运行

3.6.1 试运行

1)运行前准确测定井口、地面标高及地下水位;

2)启动抽水设备,检查抽水设备、排水系统运转是否正常;

3)抽水系统经检查符合要求后,开始抽水。

3.6.2 降水运行

1)潜水疏干降水井运行可在基坑开挖2周前开始,降压井的抽水时间根据施工进度情况确定;

2)抽水运行过程中应随时检查设备运行状况,发现故障及时排除;

3)潜水疏干降水井抽水时,潜水泵抽水间隔时间由短至长,降水井抽干后应立即停泵,以免烧坏电机;

4)抽水过程中应做好记录,内容包括井涌水量(Q)、水位降深(S),并绘制流量(Q)、观测孔水位、各监测点观测资料与时间的关系曲线,以掌握动态,指导降水运行,不断优化降水运行方案;

5)降水工作现场应备有双电源,确保降水的连续运行;

6)降水结束后,应及时将井孔注浆封闭,补好盖板。

7)井口、井管设置醒目标志,做好标识工作;

8)做好井管保护工作。

3.7 降水监测

1)水位观测:降水运行初期,每2 h观测一次,运行稳定后每日观测两次,水位观测精度±0.1 cm。

2)流量监测:监测次数与水位同步,观测精度±0.01 m3。

3)其它监测:孔隙水压力、沉降等监测内容,借助于基坑监测资料。

3.8 封井

封井采取在井管内先填瓜子片然后注浆再灌注混凝土的封堵方法,基本操作顺序及有关技术要求如下:

1)底版浇捣前,在基坑底开挖面以上50 cm处,在井管外焊一个环形钢板止水板,止水板外圈直径φ1 100 mm。

2)降水运行结束封井前,先预搅拌1.00 m3左右的水泥浆,水灰比0.4～0.5。

3)井管内填入瓜子片,瓜子片的回填高度在基坑底板以下4.00～5.00 m左右。

4)井管内下入注浆管,注浆管的底端下入深度为瓜子片的回填高度以上0.5 m左右。

5)在井管内设置一个压板,与注浆管连接并由注浆管送入井内,压板的放置深度为瓜子片回填的回填顶部。

6)正式注浆前井管口用钢筋作支撑,将注浆管固定,然后开始注浆,注浆时要将水泥浆通过瓜子片的空隙渗入底部滤水管的周围将滤水管的缝隙堵死,要将预拌的水泥浆注完。

7)注浆完毕,水泥浆达到初凝的时间后,抽出井管内压板以上的残留水,并及时观测井管内的水位深度或标高的变化情况。观测2～4 h后,井管内的水位无明显的升高,说明注浆的效果较好。

8)当判定已达到注浆的效果后,即向井管内灌入微膨胀抗渗混凝土,混凝土的灌入高度略低于基坑底板混凝土面约10 cm。混凝土灌注结束,及时观测井管内水位的变化情况。

9)待井管内混凝土的初凝能符合要求,并能确定封堵的实际效果满足要求后,即可割去所有外露的井管。

10)井管割去后,在管口要用铁板焊封,采用8mm厚钢板与钢管焊接,封死孔洞,管口低于基底混凝土面以下10 cm左右。

11)管口焊封后,用水泥砂浆填入孔洞抹平,封井工作完毕。

3.9 降水应急措施

为避免降水过程中由于降水井损坏等原因造成降水中断,引发基坑施工安全性问题,增加布置一定数量的观测井兼备用井,以备在个别降水井降水中断时,能够立即开启备用井,保持降水工作的正常进行。

尽管计算认为突涌可能性极小,为防止坑底涌沙发生,考虑在基坑中部留出1～2口承压井位置,一旦出现紧急涌沙情形,快速成井降压。

4 结束语

地铁车站深基坑降水技术探讨 篇9

关键词：地铁车站,深基坑,降水设计,减压井

在地下水位较高的地区开挖地铁深基坑时, 由于含水层被切断, 在压差作用下, 地下水必然会不断地渗流入基坑, 如不进行基坑降排水工作, 将会造成基坑浸水, 使现场施工条件变差, 地基承载力下降, 在动水压力作用下还可能引起流砂、管涌和基坑失稳等现象。同时若降水处理不当, 会引发施工险情, 并严重滞后工期。因此, 为确保基坑施工安全, 必须采取有效的辅助降排水措施, 基本保证无水作业, 确保地铁施工安全、质量和工期。

1 降水作用

根据地铁施工特点, 一般采用管井降水, 主要作用防比坑壁和基底渗水, 保证基底干燥, 便于施工, 同时减少孔隙水压力, 提高土体固结强度, 增强土体抗剪强度, 在有承压水头的基坑, 减少承压水头对基坑底板的顶托力, 防比基坑突涌。在颗粒级配均匀而细的砂性土等符合流砂和管涌条件的软弱富水地层, 选择合适的降低地卜水或水头的方法, 可以有效的避免流砂、管涌、基底隆起等病害, 防比坑壁土体的坍塌。

2 降水方法

常用的基坑降水方法有集水明排、轻型井点及多级轻型井点、电渗井点、真空井点、管井 (深井) 等方法, 采用哪种方法与渗透系数、降水深度及适应地层有关。管井 (深井) 降水降深一般大于10m, 渗透系数大于6~10, 适合粉质薪土、砂质薪土、各类砂土、砾砂、卵石等地层, 在地铁施工中广泛使用。

地铁基坑降水一般分坑内降水、坑外降水及坑内外结合。基坑围护不设比水帷幕, 群井设在坑内或坑外无明显差别, 为施工方便一般采取坑外降水。当带有比水帷幕的围护结构深入降水目的的含水深度小于3m~6m, 并小于含水层厚度的20%~30%, 一般坑内、外降水差别不大, 当群井放在坑外时过滤器顶部应放在围护结构底部以卜;当比水帷幕的围护结构深入降水目的的含水层深度达10m~15m或15m以上, 或占含水层厚度的30%~80%时, 或当比水帷幕的围护结构深入降水目的的含水层底板以卜, 一般采用坑内降水。

3 地铁降水设计的原则

由于地铁建设工程降水其复杂程度远远大于一般基坑降水工程, 因此, 除满足一般降水规范要求外, 还必须遵循以下原则:

1) 根据地铁降水工程的特点, 以“安全至上、质量第一”为准则确保施工安全;

2) 降水井布置重点考虑对交通、周边环境的影响, 减少降水施工、抽水所占用的地面空间;

3) 降水井布置要避开地下管线、地下构筑物, 控制距桥梁、建筑物基础的距离;

4) 必须有效控制降水引起建筑物沉降以及对地下水环境的影响;

5) 必须要考虑降水工程实施的可行性, 施工工艺成熟, 完成设计的可靠性, 对地下水资源的保护, 降低降水工程成本;

6) 降水结束后, 对降水设施的处理必须符合市政管理的有关规定。

4 降水方案的设计

降水方案的设计一般分为制定阶段、优化阶段、运行阶段。在降水方案的制定阶段, 应搜集已有的地质、水文资料, 根据基坑情况 (面积、深度、支护形式、施工时问和周期) 、周边环境 (周边建筑物情况、管线、排水等) , 并结合临近工区类似降水情况制定降水方案。进入优化和实施方案阶段应通过现场抽水实验取得实测的水文地质参数, 一般应通过单孔抽水或布置1个和多个观测孔的非稳定流抽水实验来获取含水层的参数, 作为优化的设计依据。根据优化的设计方案, 进行部分降水井的群井抽水, 将实测资料和设计资料比较, 调整参数, 并根据群井抽水的环境监测资料, 制定运行方案。

5 降水井施工工艺

5.1 成孔

由于地层中卵石粒径较大, 反循环钻机施工有可能会产生斜孔或卡钻导致无法施工, 可采用旋挖钻机钻孔。确保孔径不小于设计孔径考虑抽水期间沉淀物沉积的影响, 成井深度略大于设计深度。钻孔过程中做好成孔记录, 并采集土样, 核对含水层所在部位和土的颗粒组成。

5.2 清孔

井管下入前进行清孔作业, 清孔采取注入清水置换, 利用砂石泵抽出沉渣, 并测定井深。

5.3 下井管

井管采用无砂硅滤水管, 在预制混凝土管鞋上放置井管, 同时水位以下包缠尼龙滤网, 缓缓下放, 当管口与井口相差200mm时, 接上节井管。井管要高出地而不小于200mm, 并加盖防水雨布临时保护。

5.4 填滤料

下管后立即填入滤料。采用人工方法沿井孔四周均匀连续填入。滤料填至井口下lm处, 其上用粘土回填夯实。

5.5 洗井

回填滤料完成后, 要及时进行洗井, 防止井底沉渣厚度过人或无砂管孔隙堵死;洗井时间不少于3个台班, 要求基本达到水清。洗井结束后应进行单井试抽水试验, 当出水量小于预计水量时, 应采取其它处理措施以增人出水量, 必要时应重新施工降水井。

5.6 水泵安装

将潜水泵及泵管吊放至井底以上1.5m处。安装并接通电源, 做到一井一泵一闸一漏, 检查水位继电制动抽水装置和漏电保护系统。

5.7 试抽

洗井后, 对井管进行单井试抽, 如有异常情况, 重新洗井, 并再次进行抽水试验。

5.8 排水管路安装

沿基坑边缘设置排水管沟, 将每个降水井的排水管汇入排水管沟, 利于维修、监控;管路过路段设置保护套管, 避免重车碾压破坏管路, 造成渗漏。

6 降水施工及运行质量保证

根据降水井设计要求, 土方开挖前在东西基坑围护结构外侧分别施工24, 28眼降水井, 与一期暗挖段建成的降水井封闭成环, 为保证后期降水效果, 降水井施工及运行过程中严格控制降水井施工质量。

6.1 确保降水井深度

降水井钻孔完毕后山专人进行量测, 确保井深满足要求, 保证接触而积进而保证降水井透水性能和效果。

6.2 严格控制滤料质量

降水井采用洁净的滤料从井底向上至地表以下3m, 在井管与孔壁之间的空隙均匀围填。滤料规格为含水层筛分粒径的5~10倍, 且最人粒径5cm, 级配良好。滤料按照设计要求严格筛选, 选取粒径合适的级配碎石, 反复清洗干净;严格控制滤料回填的时间及高度。

6.3 洗井要彻底

洗井是成井工艺中重要的一道工序。一口井能否发挥作用, 取决于洗井的质量。在滤管四周填滤料后立即进行洗井, 清除停留在孔内和透水层中的泥浆与孔壁的泥浆。疏通透水层, 并在井周围形成良好的反滤层。洗井过程中观测水位及出水量变化情况。

6.4 做好试抽工作

试抽应连续进行, 不应中途间断。需要维修或更换水泵时, 应逐一进行。抽水开始后, 应逐一检查单井出水量、出水含砂量。当含砂量过人, 可将水泵上提, 如含砂量仍然较人, 应重新洗井。

6.5 提前降水

按照施工进度计划, 在基坑开挖前15天提前进行降水, 以保证能及时降低基坑内的地下水位。

6.6 降水维护与动态监测

施工中要做好严格的监测管理工作, 通过动态的信息管理, 对监测数据及时处理并及时反馈以指导施工。如有异常情况, 应及时通知有关各方采取有效的应急措施, 防止工程事故的发生。

7 结语

降水施工在深基坑明挖施工中占据主导地位, 它控制着施工进度与基础工程的安全。合理的设计和一流的成井质量是降水成功的关键。通过大井法计算承压水作用下基坑涌水量是可行的, 能准确地确定井深、井数和井距布置。合理的设计思路和布井模式又是降水成本控制的重要环节。

参考文献

[1]刘国彬, 工卫东.基坑工程手册[[M].北京:中国建筑工业出版社, 2009.

[2]陶春艳.武汉地铁循礼门车站基坑施工稳定性分析[J].科技资讯, 2011 (11) .

浅谈基坑降水工程施工技术 篇10

南京铁道职业技术学院浦口新校区综合办公楼总建筑面积10083m2;建筑物层数6层, 其中地上5层, 地下1层;建筑物高度20.4m, 地下室面积2518.7m2, 场地标高-0.8m, 基坑开挖深度约4.65m, 基坑支护设计为南京岩土工程技术有限公司, 监理单位为天京建筑工程监理事务所。

该工程位于长江北岸河漫滩地, 地层大致分为:0A层, 素填土 (Qm1) ;0B层, 淤泥 (塘泥) (Q41) ;1A, 粉质粘土 (Q4a1) ;1B层, 淤泥质粉质粘土 (Q41) ;1B1层, 粉土 (Q4a1+1) 。本工程开挖区在1A到1B层面。场地内普遍存在地下水, 测得丰水期地下水稳定水位埋深1.4~2.5m, 平均2.01m。

2 方案对比

施工方案一:由设计单位提出, 采用喷射井点降水。喷射井点系统由喷射井管、高压水泵及管路系统组成。喷射井点降水是在井点管内部装设特制的喷射器, 用高压水泵或空气压缩机通过井点管中的内管向喷射器输入高压水 (喷水井点) 或压缩空气 (喷气井点) 形成水气射流, 将地下水经井点外管与内管之间的缝隙抽出排走。喷射井点降水适合于基坑开挖较深, 降水度大于6m, 土渗透系数0.1~200.0m/d的降水。

施工方案二:由施工单位提出, 采用深井井点降水。深井井点降水就是在基坑周围埋置深于基坑的井管, 使地下水通过井管内的潜水泵抽走, 使地下水降到设计要求的深度。深井井点具有排水量大、降水深 (15~50m) 、不受土质限制等特点, 适用于地下水丰富, 基坑深 (>10m) , 基坑占地面积大的工程地下降水, 但是一次性投入大、成本高且成孔要求高。

施工方案三:由监理及建设单位提出, 采用轻型井点降水。所谓轻型井点降水就是沿基坑四周每隔一定间距布设井点管, 井点管底部设置滤水管插入透水层, 上部接软管与集水总管进行连接, 集水总管为Φ150钢管, 周身设置与井点管间距相同的Φ40吸水管口, 然后通过真空吸水泵将集水管内水抽出, 从而达到降低基坑四周地下水位的效果, 保证了基底的干燥无水。本方法设备较简单, 排水深度大, 基坑土方开挖量少, 施工快, 费用低。

通过对三个方案的对比, 最终设计、监理、施工单位一致认为方案三是可行的, 既能节约建设成本, 又能缩短工期, 该方案三被采纳。

3 方案实施

3.1 施工工艺

(1) 放出基线用挖掘机开挖沟槽; (2) 用冲孔设备冲井点管孔; (3) 埋设井点管, 回填粗砂滤层; (4) 敷设集水总管; (5) 连接抽水设备, 进行试抽; (6) 检查是否有死管; (7) 用机械拔除井点管。

3.2 施工技术措施

(1) 在开始井点降水前, 合理安排好场内地表水的排水沟槽。 (2) 冲孔时, 井点管管距为1200m, 井孔冲成后, 应立即插入井点管, 并在管壁间填粗砂, 以防孔壁塌土。 (3) 布设集水总管前, 要对总管及其它部件进行检查、清洗, 井点管与总管之间用橡胶软管连接, 确保其密闭性。 (4) 井点系统安装完毕后, 必须及时试抽, 并全面检查管路、出水状况及机械运转等情况, 如发现漏气和死井, 应立即处理;试抽合格后, 井点口到地面下1.0m的深度范围内, 用粘性土著填塞严密, 以防漏气。 (5) 开始抽水后一般不应停抽, 时抽时停, 滤网易堵塞, 且易抽出土粒, 并会引起附近建筑物沉降开裂;正常抽水应是细水长流, 出水澄清。 (6) 开始抽水后, 井点施工队应派人24小时值班, 定时观测流量及水平降低情况并做好《轻型井点降水记录》及《井点施工记录》。 (7) 质量通病的防治。

结束语

基坑开挖的井点降水方案很多, 但应结合工程的实际情况, 采用省钱、省时、安全可行的方案是参建各方共同追求的目标。

摘要：随着我国经济不断向前发展, 建筑行业突飞猛进, 建筑物越建越高, 房屋基础越挖越深。在基坑开挖过程中, 如何处理地下水是我们工程技术人员要解决的一个重要难题。本文通过工程事例探讨地下降水可行的施工方案, 为同行介绍一种既经济又能保证工程质量的基坑降水施工方法。

降水技术 篇11

人教版七年级上册地理教材第三章“天气和气候”第三节“降水和降水的分布”是天气要素的分解诠释，是对第一节“多变的天气”的自然延伸，也是今后学习分区地理的基础，在本章中起着承上启下的作用。教材从对学生有用的地理知识进行选材，涉及大量的基本概念和图表操作，有助于培养学生对图表的阅读和分析能力，同时让学生学会观察生活，树立地理就在我们身边的思想，体现地理学科以人为本的出发点。

二、设计思路

以“学习生活中的地理”的教学理念为指导，充分发挥学生的主体作用；以学生参与活动为形式，在学生的亲身体验、研究探索中培养其创新精神和实践能力；以学生合作学习为方式，由学生集体探究合作完成相关主题，培养其团结协助精神；以学生兴趣为出发点，提高其参与热情，增强课堂生动性。

三、教学目标

知识与技能：知道降水的概念；阅读降水量柱状图、世界年平均降水量分布图，知道降水的时空分布规律；根据降水的数字资料，绘制出降水量逐月分配图，并依据这些气候资料说出降水特点。

过程与方法：学会阅读和绘制降水量柱状图；通过阅读世界年平均降水量分布图，了解纬度、地形、海陆位置的不同对降水分布的影响，把握世界降水分布规律。

情感、态度与价值观：体会降水的意义、降水与生活的关系；通过降水的学习,对学生进行辨证唯物主义教育。

四、教学重难点

重点：降水的季节变化；世界降水的分布。

难点：通过阅读降水量分布图，说出世界年平均降水量的分布规律。

五、教学方法

启发式、探究式、体验式与合作学习相结合的教学方式；借助多媒体教学，使活动教学与传统教学相结合，让学生愉快学习。

六、教学过程（表1）

降水技术在东海路过街道的应用 篇12

1 工程概况

东海路过街道位于青岛市市南区,横穿东海路,北出口与佳世客商业步行街相接,南出口位于2008年奥运会帆船基地西北角。本工程结构总长约320 m,明挖结构标准段宽30 m,最宽84 m,为单层框架结构;跨东海路段为暗挖,长44.94 m,宽18.9 m,复合式衬砌、单层三跨混凝土结构,覆土厚度3.8 m,采用竖向三层、横向四洞的“CRD”中洞法施工。

2 降水方案设计

2.1 降水方法的选择

2.1.1 地下水影响分析

本工程主要受到第四系孔隙潜水的影响。空隙潜水主要赋存于第②层中粗砂、第③层细砂、③1层中粗砂、⑤层粗砂土层中,水位埋深约1.9 m～2.3 m,在东海路过街道开挖范围内,对结构施工将会造成重大影响。过街道穿越的粉细砂层、中粗砂层在有水状态下表现为流砂,无自稳能力。为保证结构的顺利施工,需要将上层空隙潜水降到结构底板以下不小于500 mm,并采用强超前支护和进行土体固结,方能进行开挖。

2.1.2 降水方法的选择

影响本工程施工的含水层主要为第③1层,第⑤层,其渗透系数约为5 m/d,适合采用管井降水。由于东海路路面不能进行管井施工,不能形成有效的系统降水,且过街道下半断面有一层淤泥质黏土不透水层,黏土层上方一定范围内会出现滞水层,综合考虑,采用地表管井降水与洞内真空降水相结合的综合降水技术。

2.2 地表管井降水

经计算,本工程地表管井布置如下:1)管井布于过街道开挖线外1.5 m,井间距6 m～8 m,井深16 m,布于东海路人行道及绿化带,共设管井12个,观测井2个。2)管井孔径600 mm,井管ϕ400/40 mm的无砂水泥管,井管外至地面以下2.0 m回填黏土;地面以下2.0 m至井底填充粒径为2 mm～4 mm的砾料;井管外缠3层80目滤网。3)排水管主管(集水管)采用ϕ400 mm×6 mm钢管,支管采用ϕ100 mm钢管。4)采用60 m3/h潜水泵抽水。

2.3 洞内真空降水

2.3.1 洞内水平管真空降水

1)降水管布置。

北端暗挖通道上断面开挖时,采用地表管井及开挖面水平管真空降水。主要利用水平管真空降水将暗挖通道范围内地下水位降至通道上断面临时仰拱以下,以使通道上部达到无水开挖条件。

2)降水管结构。

a.在主通道左、右上分部安设真空降水系统,采用2台真空泵。b.采用SZ-2型真空泵,真空度不小于0.05 MPa。c.外降水管采用ϕ108 mm钢管,长24 m,间距1.0 m,沿砂层与粉质黏土交界面上200 mm水平布置安设,共设18根,滤孔ϕ10@200 mm。外管利用地质钻机,采用跟管钻进方式,一次成型。d.内管采用ϕ50 mm的钢花管,长24 m,外露100 mm,滤孔ϕ10@50 mm,梅花形布置。内管外包裹双层100目滤网,内外管之间填充透水性滤料。e.在管口处,内外管间空隙用钢板焊接封闭。内管外接真空降水管路,接入真空泵。

3)水平真空降水管布置。

水平真空降水管布置图见图1。

4)水平真空降水管结构。

水平真空降水管结构见图2。

2.3.2 洞内竖向真空降水

暗挖通道洞内真空降水采用垂直孔分两层进行,每层孔深位于所开挖层底板下50 cm。自①,②,⑦部内对③,④,⑧部进行真空降水;自③,④,⑧部内对⑤,⑥,⑨部进行真空降水。

真空降水管支管采用ϕ50 mm钢管,钢管外包双层100目滤网,滤孔ϕ10@50 mm,梅花形布孔。支管插入导向管,导向管孔径ϕ100 mm,滤孔ϕ10@100 mm,梅花形布孔。通道初期支护采用风钻或风镐成孔,土层中直接顶入。插入支管后,支管与导向管壁孔口间空隙用钢板焊接封闭。

2.3.3降水设计依据

分部降水井设计计算参数(以通道北段(3)部为例):基底埋深:9.1 m;水位埋深:1.90 m;降水面积A=111.8 m2。含水层渗透系数k=5.0 m/d;含水层厚度H=8.1 m。含水层水位降深S=7.2 m。井管半径r=0.2 m。过滤器有效进水长度:ι′=0.1 m。沉砂管长度:hw5=1 m。计算模型:无压完整井。

1)降水井设计计算。

基坑等效半径:

降水井影响半径:

通道涌水量计算:

单管单位出水量:

2)确定管数量。

3)确定管间距。

L=C/n=(24×2+4.3)/59=0.9 m(C为通道开挖长度)。

4)确定管深。

根据实际场地情况,相应的分部高度,取管深为H=3 m。

5)选用机械。

真空泵:2台;型号:SZ-2型。7.5 kW电机2台。

3结语

通过地表管井降水和洞内水平、竖向真空降水相结合的方法,成功地解决了东海路过街道在浅海滩地带饱和动态含水砂层的降水,为通道开挖创造了无水施工条件。该通道通过降水及洞内全断面固结注浆,采用3层12部“CRD”工法开挖,有效地维护了开挖面的稳定。

摘要：结合青岛东海路过街道的修建,就滨海区城市主干道修建暗挖过街道的综合降水技术进行了探讨,并对隧道洞内真空降水技术的应用进行了详细介绍,以期为类似工程提供参考借鉴。

关键词：真空降水,地下水,降水管

参考文献

[1]姚天强,石振华.基坑降水手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2001.

[2]郭勇刚,董春灵.南京地铁深基坑降排水施工技术[J].铁道建筑技术,2004(4):36-39.