二元結構地層基坑深井降水工法

2022-05-04 04:09:04 字數 3362 閱讀 1526

編制單位:中國建築第三工程局

批准部門:中國建築工程總公司

工法編號:gf/203014-96

主要執筆人:王國信陳荊楊會軍

目錄1 工法原理 2

2 工法特點 2

3 適用範圍 2

4 設計要點 2

5 降水井施工 3

6 抽水執行 4

7 施工機具 4

8 勞動組織 4

9 質量及安全要求 4

10 效益分析 4

11 工程例項 4

隨著城市高層建築的發展,深基坑工程越來越多。由於深基坑設計和施工受到地質、水文、環境、季節、荷載等諸多因素的影響,在二元結構地層條件下,深基坑的主要矛盾是治理地下水的問題,特別是在地下水位高、承壓含水層厚度大、水量豐富的水文地質條件下,如果對地下水治理不當,在開挖過程中極易產生流砂和管湧,影響場區周圍建築物和市政公用設施的安全。很明顯,一般的降水技術很難達到要求。

中建三局建築技術研究設計院經過幾個工程的實踐、探索,逐步形成了一整套深井降水新技術。在地質岩性構成具有明顯的二元結構沉積韻律,承壓水位距地表僅l~2公尺,層厚達30公尺的武漢國際**大廈採用了此項新技術獲得成功。並獲中建三局2023年度科技進步一等獎,同時作為武漢國貿主體綜合施工技術的一部分獲2023年中建總公司科技進步一等獎。

深井降水是在基坑開挖前,根據基坑面積大小、湧水量等因素,預先在坑內、坑外或坑內外結合,布設一定數量的管井,在管井內安裝深井幫浦,抽取地下水,達到降低基坑內的地下水位,以利於地下室在乾燥條件下順利施工的工藝方法。

2.l 降水效果顯著。

2.2 施工機具簡單多樣,便於選擇。

2.3 耗資少。

3.l 本工法適用於湧水量較大,滲透係數較大,長江流域一級階地上二元結構地層的基坑降水。

3.2 本工法對大面積、深基坑尤為適用。

4.l 降水井

4.1.l 管井結構

合理的管井結構,要求達到能使地下水暢通地流入井內,同時盡可能阻止粉細砂流入井內。

井管推薦使用鋼管,其內徑應較水幫浦外徑大50mm。上部為井壁段,中部為濾水段,下部為沉澱段。深井成孔直徑較井管大300mm左右。

4.l.2 水幫浦

根據水幫浦的放置標高和單井湧水量,確定揚程和流量,選擇適宜的幫浦型。

4.1.3 井的深度

若井深過淺則出水量小,難以滿足降深要求,因此,井的深度為所需下降水位值的2~3倍或者採用完整井。

4.1.4 井數

根據滲透係數、基坑面積、要求降低水位值等引數確定。由於岩土工程的不確定因素較多,深基坑施工的風險性較大,且出事故後往往補救較難,宜在設計時取較大的安全係數。

4.1.5 管井平面布置

根據基坑面積,形狀及周圍環境,可在坑內、坑外或坑內外相結合布置管井,原則是使水位下降漏斗與基坑重合,並使基坑內降水後的水位線盡量水平。

4.2 觀測井

觀測井用於觀測在降水過程中地下水位的變化,除在基坑內布置觀測井外,為了控制基坑外的水位變化,在坑外一定範圍內亦應布置一定數量的觀測井。

對觀測井的結構可比降水井的要求略低,但應考慮水躍值盡量小,一般成孔φ150mm,井管φ90mm的鋼管或塑料管,在管壁上鑽孔後包尼龍網即可。

4.3 水電設計

深井降水一般出水量較大,應對抽出水的排放系統進行水網設計。

降水工程要求供電不能中斷,且各臺幫浦能獨立供電,因此,要自成系統,專線供電,並備隨時能啟動的備用發電機。

5. 1 工藝流程(見圖5.l)

5. 2 施工要點

5.2.l 推薦採用衝擊鑽機成孔,清水鑽進,其他鑽機亦可,但泥漿護壁後形成的孔壁泥皮會增加洗井的難度。而洗井的質量對水路的暢通,保證湧水量有決定性的作用。

5.2.2 成孔後應立即安裝井管,井管下沉過程中用扶正器使井管中心與孔中心重合,

以保證井管周圍的填礫厚度一致。

5.2.3 用活塞洗井,直至水路暢通,再安裝深井水幫浦試抽。

5.2.4 待試抽出水清亮後,接入正式水網。

6.1 降水井施工完成以後,進入正式抽水執行階段,此階段要求保證降水的連續性,主要措施是:

6.1.l 保證供電不能中斷,若市電停止供電,備用發電機要在30分鐘內啟動併網。

6.1.2 制定嚴格的管理制度,每天三班值班,定期測量每口井的流量和水位。

6.1.3 成立搶修小組,保證裝置或管線有故障時能及時檢修或更換。

6.2 觀測

6.2.1 定期觀測水位變化,一是掌握水位是否達到要求的降深,以確定下一層土方

可否開挖;二是防止水位超過需要的降深。

6.2.2 預先布置必要的水平位移及沉降觀測點,定期觀測場區周邊的位移及沉降。

成井施工推薦用150型潛水鑽探鋼繩衝擊鑽機,觀測井用輕型迴轉鑽機。

8.l降水井施工階段,每台鑽機每台班配4-5人,包括操作工3-4人,電工(電焊工)l人。

8.2降水執行階段,每班配總值班1人,值班人員2人,搶修人員2人。

9.l 每口降水井出水穩定後的含砂量達到二萬分之一。

9.2 每口降水井的出水量達到設計出水量,否則,該口井作廢,並在其附近補井。

9.3 特殊工種人員需持證上崗。

9.4 電器裝置應有漏電保護裝置。

9.5 夜間作業應有足夠的照明,雨季作業應配相應的勞保用品。

實踐證明,採用深井降水新技術,經濟效益和社會效益顯著。

10.1 經濟效益顯著

與其它人工降水,封水技術相比,施工工期縮短,成本降低。

10.2 社會效益顯著

深井降水新技術的成功應用,解決了深基坑施工中的大面積,大深度,高標準降水難題,為建築施工技術的發展起了積極的推進作用。

本工法最早在號稱「楚天第一坑」的武漢國際**大廈深基坑工程中應用。

武漢國際**大廈高210公尺,55層,地下室2層,基坑開挖面積約4200平方公尺,主樓大面積挖深-15.7公尺,二個電梯井挖深-16.8公尺。

該工程地處武漢市漢口長江一級階地上,地表以下14公尺為淤泥質土,粘土等組成的弱含水層。以下則為粉細砂為主的承壓含水層,此層水量豐富,承壓水靜止水位在地表下2-3公尺,並與長江有水力聯絡,滲透係數從上至下隨砂粒逐漸變粗而增大。

在該工程中,布設20眼,深度42~47公尺的完整井,同時布設共18眼觀測井以觀測降水情況,為減小周圍沉降危害,擬同時採用回灌技術。

通過抽水試驗顯示:含砂量遠小於1/20000,單井湧水量大於80m3/h,深井質量達到國標要求。降水執行階段,運用嚴格、科學的管理制度及維護措施,在深基坑施工中,基坑內地下水位控制在標準要求範圍內,使坑內始終保持乾燥狀態,經對周圍建築物的沉降觀測表明:

沉降量僅為2‰左右,保證了地下工程的圓滿完成。

本工程是在基坑四周未封水,周邊環境複雜的條件下,首次在武漢地區降深達-18公尺的深井降水,取得了成功,解決了軟弱土,大面積深井降水的難題,得到了建設方及專家的高度讚揚,並獲得了顯著的技術經濟效益。

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