泵站基坑（精选6篇）
泵站基坑 篇1
摘要：任何一座建筑物要能够树立稳固都离不开基坑的功劳。假如说建筑物站立稳固凭借的是本身的根基是不是牢稳,那么其根基是不是牢稳就依赖于基坑的功劳。目前水利项目以及排水项目的建筑中,大规模水泵和泵体组被普遍运用,泵站就成为大规模工程的活动关键,因为泵体自身会伴随着作业活动出现一定频率的震动,设备在正常标准范围内的震动还有作业条件导致的不合理的设备震动,在一定的情况下对动力产生影响,所以泵站在建筑时,不光要求基坑能够确保建筑物的牢稳,还要符合在投入使用后泵体工作会带来震动所需要的抗震能力。文章主要讲述了建筑泵站存在的特殊性,简单的讲述了泵站建筑中基坑建筑的撑持措施和运用探索。
关键词：基坑,泵站,特殊性,稳定,支护技术
1 施工技术应遵循的基础条件
1.1 项目需求前提
项目需要是泵站项目基坑建筑的前提要求,就像解答一道数学题目按照已经知道的内容去解答需要的。如泵站项目的建筑起止点是坐标轴中x、y,计算出最佳答案;项目中所采用的水管长度、水管直径、水管埋藏多少都要清楚,同时以建筑图纸为根据。另外,还要罗列出和泵相关的具体数据,例如泵的计划流量和真实流量,还有进水以及断水的形式。
1.2 地质解析前提
对地质情况进行解析,能够协助基坑项目建筑所使用的建筑方案。地质解析主要是解析地质是怎样的构造:岩层、土层还是砂石层;地质层的构造,地质层渗漏情况,地质承载强度等。地质解析取得的成果和基坑所挖的深度、使用的建筑物料和使用的建筑构造方法有着直接联系。
2 基坑施工的关键技术———支护技术
深基坑的支护技术是泵站工程基坑施工关键技术的重点和难点。深基坑的支护技术大概有钢板桩、横列挡板、深层搅拌桩水泥土墙、加筋水泥土墙、地下连续墙、钻孔注浆旋喷桩等多种方式,下面就这几种支护技术做一简单的介绍。
2.1 钢板桩。
使用的钢板桩按照钢板的制作构造种类能够划分为两种类别。一种槽钢材质钢板桩,一种是热轧钢锁扣钢板桩。钢板桩之间的连接:槽钢之间横截面相互锁扣抑或钢板正反扣相联接构成。同时使用打入的方法打入土中,相互之间联接,组成城池体系。这样的支撑保护构造能够用很长时间,坚硬牢靠,同时在撑持保护作业结束后还能够拆下收回,能够反复利用。钢板桩撑持保护构造不光能抵挡松土还能够挡水。一般来讲这种支撑保护构造都在基坑深度不到十米的地方使用。如果钢板桩能够使用多层钢撑持,还能够放置在软土层的地基中。但是在运用时适当增加钢板桩的坚硬性和强度,避免因为振动造成的土体位移而出现塌陷情况。
2.2 横列挡板桩。
横列挡板支护结构主要选用型钢做挡板围护墙,挡板围护墙由工字钢与横挡板组成,加上围箍与支撑,便形成了一种整系支护体。实施操作步骤首先要以一个固定值作为打桩间距,再用工字钢或者H型钢按照所设定的间距打桩,随后在一边挖土的同时一边增加横挡板,有点类似编筐的方法。要求横挡板的长度要参考桩的间距进行选择,厚度要根据图纸计算的公式进行选择,一般情况下选用半厘米或者60mm的密度模板或者混凝土板。这种支护体系也是可以拆卸反复运用的,通常在泵站设立点的水位较深或者土质条件不错的情况下运用。
2.3 深层搅拌土泥挡墙。
这种支护方式的结构就如同名字一样是属于将土与水泥进行搅拌而形成的土泥桩。当土泥桩混合完毕硬结后就相当于一道坚硬的土泥挡墙。这种支护方式虽不及钢板桩与横列挡板那般可反复拆卸使用,但是就其自身的较硬强度与抗振动强度来说,是前两者不可比的。尤其是那种在日常的工作也会产生振动的泵站建设中更为适用,并且土泥桩对环境的要求比较低,施工时没有剧烈的振动与噪音,防水与止水性好,造价也经济实惠。这种支护方式最好在软土地区使用,挖坑深度在5米左右。
2.4 地下连续墙壁。
地下连续墙壁是很多水利项目以及排水项目中泵站建筑的基坑项目建筑中最多使用的支撑保护方法,由于大多广泛的在大规模泵站建筑中使用,基坑深度都有十米上下,最深不能达到十二米。地下连续墙壁的支撑保护构造主要在地下组成拥有强度和硬度都足够高的钢筋混凝土墙壁。地下连续墙壁的厚度至少一米,地下连续墙壁在建筑时产生的噪音以及震动都不大,拥有高强度以及高硬度,抗震性能好,不会出现渗漏的现象,防水效果好,同时确定了建筑地点就能够就地进行灌制建筑,对周边环境没有太大的不良作用,是现在支撑保护构造中最实用的,构造最坚固的一种撑持保护形势。地下连续墙壁在软土地基中也经常会用到,广泛运用到建筑泵站的位置地质条件繁杂,并且泵站的领域广,基坑开挖较深,对附近环境不能有太大干扰的深基坑。这里,使用的逆筑以及半筑建筑方式能够在建筑高品质的地下连续墙壁,使用时间长,不过成本大多比较贵,对建筑的设施也有专门的要求。
2.5 加入钢筋的水泥墙。
加入钢筋水泥墙的支撑保护构造就是把型钢抑或钢管插进水泥土桩里。这样的组合能够增强土桩承载符合的能力,防水性也有所增加,这就建成了拥有双重性能的保护层。同时这种支撑保护构造特别适合沙土以及粘土土质的构造中,其构造的刚性以及强度都较高,又能够在比较深的基坑里运用,在情况允许下还能够代替地下连续墙壁进行运用,同时插进土桩内的型钢抑或钢管还能够收回下次使用,减少了成本。
2.6 钻孔注浆旋喷桩。
钻孔注浆旋喷桩的支护结构是由径长六米到十米,桩长十五米到三十米的钢筋混凝土柱桩连成排,形成柱排桩墙,并在其顶部浇筑钢筋混凝土形成圈梁。这种支护结构多用于基坑深度达到十五米的深基坑。这种深基坑的支护结构虽然在噪音与振动的影响上都不太大,但是它的接头止水性较差,在进行使用时要结合注浆、旋喷等方法解决止水问题,对施工工艺的要求也较为严格。
3 基坑施工的关键技术———工程维护泵站工程的基坑施工技术不仅仅是支护结构,它的防水隔渗设施与降水井、排水井以及土方开挖的实施也很重要。
工程维护被列为保护这些其他施工内容的技术关键。主要就是掌握施工前期地表与地下水的情况,对可能会发生渗水的情况要及时采取措施做好排水,还要对泵站周围环境、泵站基础的埋置深度、泵站周边建筑等做相应的了解,其目的就是保护基坑施工时的环境安全以及选择最佳的支护方式,这是尤为重要的。
4 结束语
尽管泵站项目的建筑因为本身的独特性对基坑的建筑手段规定的特别严格,不过综合泵站的施工特征以及泵站建筑点的地质解析,建筑基坑选择使用的支撑保护构造并不难,最关键的是搞好建筑前的准备以及建筑计划的研究,就算再好的手段假如没有选对方式也会有始无终,再加上后期的项目监管以及维修养护,就能够防止因小的问题而酿成大祸。仅仅依靠手段撑持是没有办法建筑好一个项目的,就像连环计是每一个步骤相互连接的。建筑前做好准备工作,建筑中使用中强硬手段,完工后细致的检验,才能够建筑出一座达标的项目。
参考文献
[1]卢向.泵站工程基坑施工关键技术[J].天津建设科技,2012(05):14-17.
[2]张志国.异型地下连续墙施工技术简述[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2008(07):19-21.
[3]吴■,肖备,谢建民.软土地区某深基坑支护失稳分析[J].施工技术,2011(10):20-22.
泵站基坑 篇2
1、深基坑支护工程的基本特点
深基坑的支护形式比较多样化, 它属于临时的施工措施。但是它的施工周期比较长, 规模一般较大, 造价也相当高。一般它所面临的施工环境也相对复杂, 施工难度大。深基坑的支护作用是防止塌方, 让基坑的四壁更稳定。一般深基坑的周边都会存在其他的建筑物或者是构筑物, 用给深基坑加支护的方法还可以避免对周边建筑物的破坏。
2、深基坑支护工程的技术特点
要掌握不同地基防水、加固、降水的施工方案, 确定好最适合的施工设备, 熟悉上述的内容后可以对同期的工程有个对比, 不论是质量还是工期的长短, 还是造价的多少都要做到心里有数。深基坑的支护形式有很多种, 我们在设计施工方案时可以根据具体情况选择适合支护形式, 还可以考虑同一基坑使用一种或多种支护结构共同施工的方式, 例如放坡开挖和支护结构相结合。
3、深基坑支护的施工特点
有了好的深基坑施工方案和科学的支护技术, 还要加强施工的监测, 保证施工质量。所以, 施工单位应该有一个成熟的监管机制, 让施工技术确实的满足施工方案设计要求。一定要让施工人员认识到施工技术质量的重要性, 严格按照施工方案进行, 让工程的质量可以有保证。各个部门的施工安全都要有相应的规范, 便于施工技术人员的施行, 还便于对施工质量的监管, 把施工中可能出现的问题尽可能的扼杀在萌芽状态。在工程施工时, 不能随便变更设计要求, 对于没有把握的方面要及时和设计人员沟通, 满足施工设计要求施工是我们一定要做到的事情。
二、深基坑支护施工应注意的问题
1、深基坑支护的开挖不一定要在地坪以上才能进行, 在地坪以下可考虑在原有地坪1.5m~2.0m的位置也可以施工, 一般施工可以先挖1.5m~2.0m土方。除去地下可能存在的障碍物, 便于后面的支护工作的进行。
2、对于护壁桩加锚杆体系这种支护方法, 开挖要分层进行, 第一层土开挖后, 第一层土需要挖到第一层锚杆下0.5m标高的位置, 这种开挖方法不会让护壁桩独立高度太长, 还为第一层锚杆施工预留了一定的工作面。并且后面几层的开挖也按照这种方法进行。
3、基坑支护的施工设计不能忽略水位的因素, 在基坑涉及到到工作面要考虑好排水系统的位置。有的工程基坑会遇到水流量过大的问题, 支护的施工很难进行, 想要解决这个问题, 需要想办法降低地下水位的位置, 对于地下水位较高的工程, 可以采用降低地下水位的方法。
4、在对基坑设计时还要想到不可抗拒的因素, 例如季节降雨、地形振动等环境对施工的影响, 如何设计才能让基坑的四壁具有稳定性, 都是设计者要考虑好的问题。
三、深基坑施工过程中的安全管理措施
1、深基坑的工程开挖以前, 需要施工单位建立健全相关的监管机制, 对于施工的各个环节都要一一检查, 确保施工质量的达标, 对于不合格的施工部位要写好相关意见要求, 便于后期快速的改正。
2、深基坑开挖以前要做情况预测分析, 针对相应的状况写好解决方案。根据调查显示, 在深基坑开挖时一般会遇到流砂、管涌、施工周边环境塌陷、围护体的坍塌这些险情。这些阻碍因素都存在着可大可小的变化, 具体会阻碍施工到什么程度需要有一个预测, 最好能够一切顺利。对于突发状况的应对措施, 要有一定的可行性, 不管是应对方案的合理性还是需要的应急物资都要准备充足。遇到非常难解答的问题可以找一些专家对其进行专业探讨, 尽可能的解决遇到的施工问题。对于施工质量的安全需要每天都核对, 遇到不符合施工质量规范要求的部位及时做出调整, 尽可能的保证施工质量。
3、深基坑的开挖工程和工程安全监管时期, 不能离开设计规范, 开挖需要分层, 开挖和四周支护要按照设计尺寸严格进行。开挖分层进行的目的是为了减少边坡土层的压力。在这个环节的施工过程中, 也不能疏忽工程的监管, 一定要按照施工规范进行, 才能保证施工质量。
4、对于管理层来讲, 施工单位的整个项目部门一定要有项目经理、施工技术负责人、工程安全员、工程质量员、工程技术员、工程施工员及材料、机管、资料等管理人员和必要的特殊岗位人员;对于监理单位来说, 项目监理机构不能缺少总监理工程师、安全监理工程师、质量监理工程师及信息管理工程师等这些职位。上面提到的职业人员都要有相关职业资格证书才能上岗。
5、开挖深基坑所涉及到的材料, 项目经理首先要对材料的质量进行检查, 并且按照对应的流程向监理机构进行报审, 这份报审资料应该有进场材料数量、用的部位、和材料的质量保证等。工程涉及到的全部材料、施工比例都要进行审查, 符合要求才能使用。
6、让信息数据也应用到工程中, 例如施工之前的环境预测、信息采集与反馈、控制与决策等这些环节都能利用数据信息。因为深基坑开挖时, 四壁的开挖有很大的风险, 可能会出现许多安全问题, 这就更需要我们加大监管力度, 及时调整设计方案或者解决方案, 尽可能的把这些风险降到最低。
四、结束语
建筑深基坑的开挖与支护结构属于相当复杂的工程体系, 它涵盖了工程地质、水文地质、工程结构、建筑材料、施工工艺和施工管理等相关的专业知识技能。上述的各个专业领域都或多或少的影响着深基坑施工质量控制, 一个细小的环节出现差错就有可能导致整个开挖工程失败。带来财产和人员安全的损伤难以估计, 所以加强各个环节的施工质量是必须要贯彻落实的内容。
摘要：泵站工程的施工质量与其施工深基坑开挖与支护措施有着密切的关系, 关系到工程的安全系数。根据施工的环境来制定施工的方案, 来保证安全施工的进行, 当然在满足以上条件的同时最好能施行简单的施工方案, 尽量的缩短工期, 节省资金投入, 还要注意施工给周边环境造成的影响, 尽量把这些不利因素都降到最小化。本文主要论述厦门市地质特点采用分级放坡开挖, 网喷砼支护的问题。
关键词：深基坑支护措施分级放坡挂网喷射砼
参考文献
泵站基坑 篇3
1 泵站深基坑支护类型
1)在基坑四周设悬臂式挡土桩,主要用于基坑埋深较浅(约5 m～7 m)的工程,桩采用钻孔灌注桩或打入式钢管桩。2)挡土桩与锚杆相结合。3)采用逆作法施工。先沿地下室外墙间隔一定距离设钻孔灌注桩或人工挖孔扩底桩,再逐层往下进行逆作施工。这种方案较经济,将支护措施与地下工程的主体结构相结合是其优点,但施工难度较大,逆作部分人工挖土速度较慢。4)为不设锚杆,沿基坑外侧设闭合的挡土拱圈。5)在挡土桩的上端设内支撑或外拉杆,使悬臂桩的上端由自由端变成铰支端,减小桩身弯矩及桩顶侧移。该方案的使用范围受基坑及四周施工场地的面积约束。
2 工程实例计算方法
某泵站深基坑支护工程基础埋深-11 m,所以深基坑支护成了施工中的关键,不仅要求确保边坡的稳定,而且要满足变形控制要求,以确保基坑周围的建筑物、地下管线、道路等的安全。
根据工程区实际情况,经比较采用钻孔灌注桩作为挡土结构,由于基坑开采区主要为黏性土,它具有一定自稳定结构的特性,因此护坡桩采用间隔式钢筋混凝土钻孔灌注桩挡土,土层锚杆支护的方案,挡土支护结构布置如下:1)护坡桩桩径600 mm,桩净距1 000 mm;2)土层锚杆一排作单支撑,端部在地面以下2.00 mm,下倾18°,间距1.6 m;3)腰梁一道,位于坡顶下2.00 m处,通过腰梁,锚杆对护坡桩进行拉结;4)桩间为黏性土不作处理。
2.1 深基坑支护土压力
目前,土压力的计算,仍然是简化后按库仑公式或朗肯公式进行。常用的公式为:
主动土压力:Eα=1/2γH2tg2(45°-Φ/2)-2CHtg(45°-Φ/2)+2C2/γ。
其中,Eα为主动土压力,kN;γ为土的容重,采用加权平均值;H为挡土桩长,m;Φ为土的内摩擦角,(°);C为土的内聚力,kN。
被动土压力:EP=1/2γt2KPCt。
其中,EP为被动土压力,kN;t为挡土桩的入土深度,m;KP为被动土压力系数,一般取KP=tg2(45°-Φ/2)。
由于传统理论存在一些不足,在工程运用时就必须做经验修正,以便在一定程度上能够满足工程上的使用要求,这也就是从以下几个方面具体考虑:
1)土压力参数:尤其抗剪强度C/Φ的取值问题。抗剪强度指标的测定方法有总应力法和有效应力法,前者采用总应力C,Φ值和天然重度γ(或饱和容量)计算土压力,并认为水压力包括在内,后者采用有效应力C,Φ及浮容量γ计算土压力,另解水压力,即是水土分算。总应力法应用方便,适用于不透水或弱透水的黏土层。有效应力法应用于砂层。
2)朗肯理论假定墙背与填土之间无摩擦力。这种假设造成计算主动土压力偏大,而被动土压力偏小。主动土压力偏大则是偏安全的,而被动土压力偏小则是偏危险的。针对这一情况,在计算被动土压力时,采用修正后的被动土压力系数KP,因为库仑理论计算被动土压力偏大。因此采用库仑理论中的被动土压力系数摩擦角δ,克服了朗肯理论在此方面的假定。
3)用等值内摩擦角计算主动土压力。在实践中,对于坑深在10 m内的支护计算有粘聚力的主动土压力Eα,计算式为:Eα=1/2CHtg2(45°-Φ/2)+2C2/γ。
4)深基坑开挖的空间效应。基坑的滑动面受到相邻边的制约影响,在中线的土压力最大,而靠近两边的压力则小,利用这种空间效应,可以在两边折减桩数或减少配筋量。
5)重视场内外水的问题。
结合本场地地质资料以及所选择的基坑支护形式,水压力和土压力分别按以下方式计算:
水压力:因支护桩所处地层主要为黏性土层,且为硬塑中密状态,另开挖前已作降水处理,故认为此压力采用水土合算是可行的。
土压力:桩后主动土压力,采用朗肯主动土压力计算,即:Eα=1/2γH2tg2(45°-Φ/2)-2CHtg(45°-Φ/2)+2C2/γ。桩前被动土压力,采用修正后的朗肯被动土压力计算,即:EP=1/2γt2KP+2KPCt。其中,KP=[cosΨcosδ-sin(Ψ+δ)sinΨ]2。
2.2 护坡桩的设计
2.2.1 桩上侧土压力
1)桩后侧主动土压力:因为桩后土为三层(杂填土、黏土、粉黏土),所以计算时采用加权平均值的C,Φ,γ,Φ=21.32,得:Eα=4.7H2-2.76H+108.49;2)桩前侧被动土压力:因为桩前侧土为两层(黏土层、粉质黏土层),所以计算时应采用加权平均值的C′,Φ′,γ′,得:EP=33.896 76t2+104.5t;3)均布载荷对桩的侧压力:由公式Eq=qKaH,得:Eq=18.672H。
2.2.2 桩插入深度确定
计算前须作如下假设:1)锚固点A无移动;2)灌注桩埋在地下无移动;3)自由端因较浅不作固定端,按地下简支计算。
建立方程:对铰点(锚固点)A求矩,则必须满足:∑MA=0。
所以有:KEP(23t+h-a)=Eq[23(h+t)-a]+EP(h+t2-α)q。
其中,K为安全系数,取2,得:8.31t3+82.97t2-138.75t=114.12。
插入深度及柱长计算:根据实际情况t取最小正解,t=1.99 m。
根据《建筑结构设计手册》及综合地质资料,取安全系数为1.2,所以桩的总长度为:L=h+1.2t=8.5+1.2×1.99=10.9 m。
2.2.3 锚拉力的计算
由于桩长已求出,对整个桩而言,由力平衡原理可以求出A点的锚拉力,∑FA=0,即:Eα+Eq=EP+TA,取t=1.99,解得:TA=194.35 kN。
2.3 土层锚定设计
锚固点埋深α=2 m,锚杆水平间距1.6 m,锚杆倾角18°。
土层锚杆抗拔计算:土层锚杆锚固端所在的黏土层:C=47.7 kPa,Ψ=20.72°,r=20.13 kN/m2。
土层锚杆锚非固端段长度的确定:
由三角关系有:BF=sin(45°-Φ/2)/sin(45°-Φ/2+a)·(H-a-d)代入数据计算得:BF=5.06 m。
土层锚杆锚段长度的确定:该土层锚杆采用非高压灌浆,则主体抗压强度按下面公式计算:r=C+(1/2)rhtgΨ。
其中,r为埋深h处的抗剪强度;K为安全系数,取1.5;d为锚杆孔径,取0.12 m。
锚固段长度L=17.98 m。
3 泵站深基坑支护方案的选用原则
泵站深基坑支护方案选用,应根据基坑的深度、现场的土质情况、地下水位、场地的大小以及相邻建筑的层数、荷载、埋深、间距等情况,合理的选用既安全可靠、技术先进又经济合理的方案。设计时对深基坑四周地下管道的设置情况应充分调查清楚,以免发生意外。
由于泵站深基坑工程施工周期较长,而且从开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程,常常会遭遇降雨、周边堆载、振动等诸多不利影响,安全保障度的随机性大,技术复杂性远甚于永久性的基础结构或上部结构。基坑本身的深度、平面形状随着时间的推移及外界条件的变化,对其稳定性和变形会有较大的影响。泵站深基坑支护系统的选型影响因素众多,无论采用何种形式的支护结构,对支护结构的强度、嵌入深度、支护受力及构造都应进行设计和详细的验算,并且对施工过程实施跟踪监测,将信息及时反馈。
深基坑支护结构系统的选型设计应满足安全可行、经济合理、保护环境、施工便捷这四个基本原则要求,在作详细结构设计时还应对这四个基本要求选择各种具体的评价指标来评价深基坑支护系统方案的优劣。
4 结语
由于该泵站在设计阶段充分考虑了各方面因素,使深基坑支护施工取得了较好的效果。泵站深基坑支护工程是近十几年来随着城市规划建设而发展的一门新的实践工程学,它还有待于理论上的完善和验证,如何选用一种在经济和技术上都合理的支护类型就必须充分考虑现场环境、工程地质条件以及工程要求。
参考文献
[1]赵丽君,张大群,陈宝柱.污泥处理与处置技术的进展[J].中国给水排水,2001,17(6):23-25.
[2]尹军,谭学军,任南琪.城市污水污泥处理与处置[J].中国给水排水,2003(8):15-22.
[3]董利华,杨兔德,徐绍仲,等.某大厦深基坑支护方案的修改与施工[J].嘉兴学院学报,2004(3):15-16.
[4]金炯球,洪禧,黄国平.广州某深基坑支护优化设计实例分析[J].山西建筑,2005,31(19):36.
[5]GB 50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].
泵站基坑 篇4
关键词：深基坑,支护设计,周边环境,安全
0 引言
我国大量的深基坑工程始于20世纪80年代,随着城市高层建筑的建设而迅速发展。近几年,由于城市地铁、水利、立交桥等工程的迅速发展,地铁车站、地下泵房、下穿立交等都存在着基坑开挖问题。如何安全、合理地选择合适的支护结构并根据基坑工程的特点进行科学的设计是基坑工程要解决的主要问题。以下就合肥工业大学排水泵站的深基坑工程实例,谈谈深基坑支护的设计思想及几点体会。
1 工程概况
2004年3月,笔者设计了合肥工业大学排水泵站。该工程位于合肥工业大学校内,紧邻马鞍山路(城市主干道),周边分布有教师宿舍楼(砖混,5层)、研究生院教学楼(框架,6层)、横穿马鞍山路人行地道等构筑物,泵站平面位置如图1所示。从平面位置来看,场地狭小。现场地面标高为18.9 m～20.1 m,而泵房基底设计标高为10.1 m,埋深接近自然地面下约9.0 m,为保证交通及施工安全需设挡土结构。
2 地质条件
根据地质钻探资料,场地内分布有杂填土、淤泥质杂填土、黏土,黏土层的物理力学指标见表1。该场地地下水类型为上层滞水和黏土层中少量孔隙水,无一定自由水面,水量不大。
3 基坑支护设计
因该工程位于高校内,且周边分布有教师宿舍、教学楼、城市交通主干道,安全问题极其重要。经综合分析现场地质及施工条件,决定采用人工挖孔桩支护。
承受水平荷载的桩其受力状态类似一根竖直的弹性地基梁。根据文克尔假定:深度z处的水平抗力σz等于该点的水平抗力系数Kz与该点水平位移x的乘积。一般忽略桩土之间的摩阻力以及相邻桩基的影响,根据“m”法原理,Kz随深度成正比增加。根据材料力学中梁的挠曲微分方程原理,并考虑水平抗力系数有:
其中,α为变形系数,
式(1)为按“m”法分析桩基水平承载力的基本微分方程,利用幂级数积分可求得微分方程的通解,引入端点的初参数概念可导得桩身任一截面处的变位及内力的计算公式。如考虑桩顶部自由、下部固端并且在桩顶荷载作用下,则有[1]:
其中,Mz,Qz,σz分别为桩身z深度处的弯矩、剪力、地基反力;xz,ϕz分别为桩身z深度处的水平位移及转角;F0,M0分别为桩顶部的水平力及弯矩;EI,b0分别为桩身的弯曲刚度及计算宽度;Axz,Bxz,Amz,Bmz,Aϕz,Bϕz,AQz,BQz,Aσz,Bσz分别为和支座有关的无量刚系数,可查表计算。
按照式(2)可计算桩身任一截面处的变位及内力。
考虑到施工时为梅雨季节,根据合肥市的工程实际经验,设计时黏性土的内聚力值取C=50 kPa,内摩擦角ϕ=16°,按朗肯理论计算土压力[2,3,4,6]。计算公式为:
其中,Ka为主动土压力系数;KP为被动土压力系数;ϕ为土的内摩擦角;q0为地面均布荷载;h0为考虑黏性土的内聚力时桩的主动土压力与被动土压力相等处至桩顶的距离。
抗倾覆系数:
K=(P3×y3+P4×y4)/(P1×y1+P2×y2) (4)
其中,y1,y2,y3,y4分别为相应Pi对桩底的力臂,经计算K>1.3。支护桩计算简图见图2。
根据抗倾覆计算可确定支护桩埋深T=1.2×t。
桩体弯矩的极值位于剪力值为0处,此时P3+P4-P1-P2=0,据此即可求出桩体最大弯矩,确定桩截面配筋。按照桩身任一截面处的变位计算公式可求得基坑底部桩的水平位移x0和转角ϕ0。
根据计算结果,确定桩直径d=1.0 m,混凝土强度等级为C25,桩护壁厚度为100 mm～150 mm,混凝土强度等级为C15,桩中心距为1.5 m,桩深5.0 m,桩顶标高根据实际情况略有不同,桩长H=13.8 m,12.4 m,11.9 m。为加强桩的整体性,在桩顶设1 000 mm×500 mm的冠梁。共有36根桩,要求施工时交错施工,并进行现场监测。
人工挖孔桩从2004年3月底至2004年4月中旬施工完毕,泵池已于2004年8月底竣工。施工期间未出现异常情况,较好地实现了设计期望。
4 设计体会
1)钢筋混凝土桩的施工一定要确保质量,不能迁就,以免后患。特别要控制好桩间距、深度、垂直度等,决不允许露桩。2)因合肥地区主要以黏土为主,设计时应根据实际情况,选取合理的内聚力值,该值对桩的埋深影响很大。本次设计内聚力设计值采用地质报告提供的内聚力值的60%,是考虑到其所在位置存在自来水管漏水(原因难以查明)及施工期在梅雨季节。若场地土较好,内聚力值按照合肥地区工程经验可取试验值的80%左右,经济效益明显。3)当场地土较好时,支护桩护壁用素混凝土即可,但若有地下水时,应采用钢筋混凝土。4)支护桩顶一定范围内应避免堆积荷载,对较大型的施工机械(如塔吊等)应尽量避开支护桩或另行设计基础,因为桩顶荷载q0对桩的抗倾覆性影响较大。5)基坑开挖完成后对支护桩应保持实时监测,地面应做好排水,防止大量积水,以确保基坑施工、周围管线及邻近建筑物的安全。
5 结语
基坑支护是一种特殊的结构方式,具有很多的功能。挡土的方法有很多种,主要有深层搅拌水泥土围护墙、高压旋喷桩、槽钢钢板桩、钢筋混凝土板桩、钻孔灌注桩、人工挖孔桩、地下连续墙、土钉墙等。基坑支护形式的合理选择,是基坑支护设计的首要工作,应根据地质条件,周边环境的要求及不同支护形式的特点、造价等综合确定,而基坑支护最重要的是要保证周边环境的安全。
参考文献
[1]范文田.地下墙柱静力计算[M].北京:人民铁道出版社,1978.
[2]GB 50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].
[3]蔡伟铭,胡中雄.土力学与基础工程[M].北京:中国建筑工业出版社,1991.
[4]黄强.深基坑支护工程设计技术[M].北京:中国建筑工业出版社,1995.
[5]朱新勇,周石喜.软土基坑开挖与支护施工技术[J].山西建筑,2008,34(4):151-152.
泵站基坑 篇5
1 泵站深基坑施工概述
1.1 泵站深基坑施工中常见的问题。
泵站深基坑工程属于水利工程项目, 在施工的过程中需要应用多种材料以及技术, 而且涉及的领域以及学科比较广泛, 施工单位采用的施工技术对工程质量有着直接影响, 其中挖土与支护项目是泵站深基坑防渗工程中难度较大的环节, 也是比较容易出现质量问题的环节。另外, 泵站深基坑施工还可能对周围环境造成一定影响。为了避免质量以及环境问题的出现, 施工单位必须改进技术, 还要做好设计优化工作, 在土方开挖中要应用适合的技术, 这样才不会对周边环境造成污染或者影响。施工人员如果缺乏安全意识, 还可能使工程存在较大的安全隐患。泵站深基坑在较大的水土压力下, 有时会出现支护结构不稳定现象, 这增加了渗漏现象出现的概率, 还可能引起流沙或者土涌等问题。引起渗漏的原因很多, 比较常见的是地下水位升高, 施工质量不过关等。施工单位一定要采取有效的措施防止此类问题的发生, 这会影响泵站的正常运行, 还会增加工程返修的资金成本, 不利于提高泵站基坑防渗工程的经济效益。
1.2 地下连续墙的施工技术。
地下连续墙在泵站基坑防渗工程中发挥着重要的作用, 其可以提高支护结构的强度以及稳定性, 在深基坑支护施工中, 需要利用连续墙技术, 随着水利工程的不断发展, 这项技术越来越完善。应用地下连续墙施工技术, 可以优化泵站基坑防渗工程的施工工艺, 这项技术应用在水利工程中的时间比较早, 距今已有几十年的历史, 并且应用这项技术的水泵仍然有较好的质量, 处理渗漏的情况比较少。随着我国泵站工程的增多, 地下连续墙技术应用的次数越来越多, 施工设计人员也结合工程实际对这项技术进行了改进。地下连续墙支护技术最大的优点是对周围环境影响小, 而且不会产生噪音污染, 所以, 对周围居民的正常生活不会产生太大的影响。总之, 地下连续墙是一项先进的技术, 在泵站基坑防渗工程的应用中收到了良好的效果, 可以降低水泵出现渗漏现象的概率, 还可以延长水泵的使用寿命, 值得大力推广。
2 泵站深基坑地下连续墙的施工流程
地下连续墙的施工是目前泵站工程项目中采用最为广泛的基坑支护技术之一, 其在施工中以新型节能环保材料为主要的材料使用目标和施工技术模式, 因此其在施工的过程中通常都是有以下几个关键环节组成:
2.1 导墙修筑。地下连续墙施工技术中, 导墙是一种新型的工作模式和工作方式, 是工作中存在的一项主要连续墙成槽的导向基准, 也是在施工的过程中用来储蓄混凝土水泥浆和控制水泥浆液位的主要手段和方法。在目前, 导墙的修筑与施工不但可以保持土层的稳定性, 防止泵站施工中产生一定的渗流现象, 而且还能够在工作中有效的保障支撑面的荷载要求。
2.2 泥浆制作。
泥浆具有护壁、携渣、冷却和润滑的作用, 抵抗槽壁的侧压力, 防止槽壁的坍塌和剥落, 同时提高抗渗的性能, 减轻钻具的磨损。泥浆护壁的技术处理方法如下:a.泥浆的选用, 控制泥浆中黏土、膨胀土、名羧基纤维素、分散剂、碱粉等成分, 提高泥浆的性能和质量控制指标。b.泥浆的制备, 一是确定泥浆的配合比, 即控制泥浆中各材料成分的用量比例, 主要是根据原材料的性能和泥浆的技术要求, 通过准确的计算, 调配出能够满足工程技术经济指标的泥浆。二是对原材料进行试验, 拟定混合料的配合比, 试验泥浆的比重、失水量、精切力、胶体率、泥皮厚度等, 然后确定泥浆的配合比。c.泥浆的制作结合工程的整体问题, 一般将新配置的泥浆放置24小时, 经过充分发酵后才投入使用, 同时在成槽之前, 将旧泥浆回收利用。为了提高泥浆制作的效率, 在泥浆回笼后, 直接进行新浆的拌制, 拌浆时用准备的清水箱加快供水的速度, 以节约拌浆的时间。
2.3 挖槽。
地下连续墙施工, 挖槽是工期最长的工序之一, 因此必须控制挖槽的效率和质量。首先是槽段的划分, 主要综合地质的条件、地面的荷载、起重机的起重能力、单位时间内混凝土的供应能力和泥浆池的容量, 确定地下连续墙每一个槽端的单元长度, 譬如为了防止槽壁的坍塌, 应该减少单元槽端的长度, 缩短槽壁在泥浆中的暴露面时间, 再如为了保证槽壁的稳定性, 减少单元槽端的长度, 以适应较大的地面荷载。其次是根据不同的地质条件, 选择挖斗式、冲击式、回转式的挖槽工具。再次是对挖槽的质量进行严格控制, 包括控制槽壁的垂直度, 根据地质的具体情况和成槽的实际需求, 选择合适的施工设备和确定合适的工期, 满足开槽速度的基本要求。
结束语
泵站基坑防渗工程中应用地下连续墙技术, 可以提高工程的质量, 泵站工程是我国一项重要的水利工程, 可以改善人们的生活质量, 但是如果泵站基坑的施工质量比较差, 可能会出现渗漏等问题, 不但会影响泵站效用的发挥, 还会造成水资源的浪费。应用地下连续墙技术, 不但可以提高基坑支护结构的防渗效果, 还可以减小对周围环境的破坏以及污染。施工单位的管理人员一定要结合工程实际改进与创新技术, 做好施工材料及设备的质检工作, 这样才能保证地下连续墙的应用效果。
参考文献
[1]姚志全.潮州供水枢纽工程地下连续墙施工[J].广东水利水电, 2004 (3) .
[2]黄毅义地下连续墙施工技术在供水改造工程中的应用[J].山西建筑, 2005 (6) .
泵站基坑 篇6
沙寮口引水泵站工程位于广东省佛山市南顺第二联围北线乐从堤段沙寮口水闸内江侧, 细海河入口处。工程任务是在枯水期当外江水位较低、水闸无法利用潮汐自流引水时, 可开启水泵进行抽水, 达到改善内河涌水质, 确保区内农作物及鱼塘的正常用水、优质用水的目的。该站选用2台1200ZQB-125潜水轴流泵机组, 总装机容量440 kW, 设计排涝总流量8.12 m3/s。
引水泵站位于水闸内江侧, 纵轴线与水闸一致, 泵站前沿距离水闸下游摆手末端25 m, 横轴线与纵轴线垂直。泵站由引渠、前池、进水池、泵房、出水池组成, 泵房沿横轴线方向长15.8 m, 纵轴线方向长15.0 m。二台水泵进水室之间为自流灌溉孔 (节制闸) , 孔宽5 m与水闸一致 (图1) 。泵站西岸为拟拆除的水利会权属建筑物, 东岸为某单层砖砼结构家具生产厂房。本工程的设计开挖边坡为1∶1.5, 最大坑深8.1 m, 由于基坑较深、地下水位较高而建基面为粉砂地基, 且基坑边距已有建筑物很近, 为了保护已有厂房建筑物不致因开挖基坑和抽水而带来房屋沉降、开裂等问题, 需对该处开挖采取支护措施。
2 工程地质概况
2.1 土层结构
根据广东佛山地质工程勘察院提供的工程地质勘察报告, 站址地层自上而下可划分为11层:①填筑土;②粉质黏土, 层厚2.50 m, 层顶标高为0 m;建筑物底板位于③粉砂层, 松散～稍密, 层厚为9.90～25.7 m, 层顶标高为0.0～-5.5 m;以下为④淤泥、淤泥质土层, 饱和, 流塑, 属高压缩性土层;⑤粉土层, 稍湿, 密实;⑥中砂层, 饱和, 中密;⑦淤泥质土层, 饱和, 流塑, 属高压缩性土层;⑧粉砂层, 饱和, 中密;⑨卵石层;⑩中风化粉砂质泥岩; (11) 微风化粉砂岩。其中⑶层为轻微～中等液化土, 液化土层厚度5.1～23.4 m。
2.2 水文地质条件
地下水位测得为1.2～1.6 m, 地下水位标高为0.4～0.8 m。地下水类型为潜水, 地下水主要赋存于第③层粉砂、第⑥中砂、第层⑧粉砂及基岩裂隙水, 含水量较丰富, 具承压性。
土层渗透等级为“极微～微透水”的土层为相对隔水层, 渗透等级为“弱透水”的土层为相对含水层, 含水层的地下水具承压性;黏性与砂土渗透比均大于2, 它们之间会产生接触冲刷与流失。
3 截渗方案的比选
本工程基坑位于堤内, 基坑面积不大, 由于建基面为砂质地基, 地下水位较高, 且临近厂房, 为保证施工顺利安全进行, 需在泵站开挖基坑外围设置截渗墙。根据经验, 本地区较常用的主要有水泥土搅拌桩和钢板桩连续墙两种截渗形式。
本工程泵房底板基面高程-4.90 m, 施工期间控制基坑外地下水位不高于0.50 m, 设计截渗墙桩顶高程0.50 m, 为防止粉砂地基出现渗透破坏, 初步估算连续墙垂直深度约12 m。分别按双排水泥土搅拌桩和钢板桩布置, 其中, 水泥土搅拌桩连续墙方案共需12 m长Φ500深层水泥搅拌桩880根;钢板桩截渗墙共需临时租用12 m长拉森Ⅲ钢板桩2 112 m2约3个月, 共328.42 t。
按当时的造价估算, 水泥土搅拌桩方案较钢板桩方案造价高出约47%, 钢板桩截渗墙方案投资较省, 但钢板桩存在因施工质量等因素造成连接不紧密漏水的问题。而水泥土搅拌桩适用于处理无流动地下水的饱和松散砂土, 根据岩土工程勘察报告, 站址处③粉砂层为液化层, 但仅为弱透水性, 可保证水泥土搅拌桩的成桩质量, 且水泥土搅拌桩连续墙为永久建筑物, 在引水泵站放水前可截断水闸与泵站基坑之间的渗透通道, 放水后可作为基础的四周围封, 防止地震液化对泵站基础的破坏, 并可增加泵站的垂直防渗长度等有利因素。
考虑到水泥土搅拌桩方案造价较高, 以及沙寮口水闸的施工记录反映站址处基坑的实际透水量比较丰富, 水泥土搅拌桩的成桩质量存在一定的未知性。且引水泵站作为水闸的二级挡水建筑物, 作用水头不大, 泵站的水平防渗长度已满足规范要求, 故基坑外围选用拉森Ⅲ钢板桩截渗墙防止地基的渗透变形, 通过施工过程中加强质量控制, 克服钢板桩连续墙的不利影响。
4 钢板桩截渗墙的结构设计
4.1 场地土的设计参数
根据工程勘察报告, 表1列出了泵房部位地质钻孔场地土层的主要设计参数。
4.2 钢板桩连续墙稳定计算
泵房基坑开挖平面布置图如图2所示。基坑开挖分两次进行, 开挖边坡1∶1.5, 一次开挖至引渠底-2.00 m高程, 施工钢板桩截渗墙和建筑物基础预应力管桩, 同时在基坑外围设置排水沟和集水井;预应力管桩施工完成后, 二次开挖泵房及进水池基坑至设计基底高程-4.90 m高程, 并于建筑物边线外围另设排水沟和集水井。
选取高差最大的1-1剖面进行计算, 如图3所示。采取某工程计算软件计算基坑各项安全系数, 根据以往工程经验, 坑内0.50～-4.90三角形锥坡的被动土压力按1/3高度折算, 所得内力图如图4。
按《建筑基坑支护技术规程》[1]规定要求分别按是否考虑坑内加固土计算各项安全系数结果见表2, 均满足规范要求。
4.3 钢板桩连续墙截面验算
根据弹性法及经典法所得内力包络图计算的最大弯矩验算钢板桩抗弯强度。
拉森Ⅲ钢板桩截面参数[3]:
钢板桩强度验算:
弹性法
经典法
式中:f为钢板桩抗拉强度设计值, Q235钢材取f=215 N/mm2;γ为截面塑性发展系数, 取1.00 (不考虑型钢的塑性发展势) 。
4.4 基坑用水量估算
为保持基坑干燥, 使主体工程在干地施工, 应具备足够的抽水容量, 进行经常性排水。流入基坑的涌水量按“基坑四周设有不透水的板桩围堰支护时的涌水量计算公式”[4]计算:
式中:Q为基坑总涌水量, m3/d;K为渗透系数为1.87～4.33×10-5 cm/s=1.62～3.74×10-2 m/d;s为围堰周长, s=176 m;H为稳定水位至不透水层底的深度, m;q为单位渗流量, 即每延米基坑周长在单位水头 (等于1) 作用下, 当渗透系数为1时的渗漏量, 其值由表[4]查得, q=0.25。
故:Q=K H s q=3.74×10-2×12.5×176×0.25=20.6 m3/d
为避免基坑边坡因渗漏压力过大, 造成边坡失稳产生坍塌事故, 基坑开始排水降速以0.5～0.8 m/d为宜, 接近抽干时可允许达1.0～1.5m/d, 在施工中可用试抽法来确定设备容量。
5 效果及结论
为确保施工安全, 防止事故发生, 本工程制订了基坑开挖的监测方案。通过设置观测点对钢板桩水平位移、基坑外围建筑物沉降等数据进行观测, 及时掌握基坑的安全状况, 必要时采取降水、卸载、基坑回填等工程措施确保基坑安全。施工阶段监测结果表明, 坑外邻近厂房等建筑物无明显变位;基坑二次开挖前后, 钢板桩桩顶最大变形量<8cm, 基坑变形位移较小;施工期间坑内涌水量均匀, 无管涌现象, 钢板桩连续墙截渗效果良好。
实践证明, 钢板桩连续墙截渗方案, 可满足粉砂地基条件下泵站开挖的稳定要求, 方案设计合理、经济, 该设计成果对其他工程具有一定的借鉴意义。
参考文献
[1]JGJ120-99, 建筑基坑支护技术规程[S].
[2]SL265-2001, 水闸设计规范[S].
[3]SJG05-96, 深圳地区建筑深基坑支护技术规范[S].