浅谈深基坑降水施工难点及控制措施.doc

浅谈深基坑降水施工难点及控制措施本文针对天津市大都会4号地项目的深基坑降水施工过程中遇到的问题及得到的经验进行汇总,希望能给类似的项目带来一定的参考价值。天津市大都会4号地项目基坑面积28660m2，开挖深度19。85m，局部深坑24.90m，属超深超大一级基坑。支护形式为地下连续墙加三道环撑，墙厚1000mm，墙深-44。5m。采用半逆作法施工,首道环撑为临时支撑，顶标高-4.1m，第二道支撑为地下二层底板，顶标高为-11。25m,第三道支撑为地下三层底板,顶标高为14。85m.根据本基坑降水设计，坑内疏干降水井数量为117口,备用降压井数量为6口，基坑外布设潜水观测井18口.本基坑开挖深度超过14m，属于超深基坑，对周围环境影响要求较高,降水井均应在围护闭合后进行施工。在降水井施工时，现场其他影响降水施工，尤其是影响降水井成井质量的施工工序均应全部结束,如可能的坑内地基加固等施工工序。避免对成井降水造成影响。 1、基坑降水目的根据本基坑开挖深度、地层的水文地质条件、支护体系及地连墙截水设计方案、基坑周边环境，基坑降水施工的主要目的为：(1)满足基坑施工需要：通过井点降水疏干的方法，减小坑内土体中的含水量、提高坑内土体的强度,以满足中心岛式开挖边坡稳定性及土方开挖机械设备及人工施工作业安全环境的要求。（2)满足基坑自身稳定性要求:通过降水,降低下部承压含水层水头高度,减少坑底隆起和围护结构的变形量,防止基坑底部突涌的发生，确保施工时基坑的稳定性.(3）满足周边环境安全的需要:按照“按需降水、按需降压”的原则,编制合理的降水施工方案，施工中采取有效措施，既满足施工安全及基坑稳定的要求，同时还行满足对周边环境的保护,把基坑降水对周边环境影响减少到最小，确保周边环境的安全. 2、成井施工（1)测放井位根据设计提供的降水井平面布置图测放井位,采用全站仪来确定井位.井位测放完毕后应做好井位标记，方便后期施工。降水井位均匀布于基坑内,并要躲避工程桩。若布设的井点存在地面障碍物，应当设法清除，以利于打井进行.若地面障碍物不易清除或受其他施工条件的影响，无法在原布设井位进行打井时，应与设计及时沟通，必要的时候可对井位作适当调整。（2)埋设护口管埋设护口管时，护口管底口应插入原状土层中，管外应用粘性土或草辫子封严，防止施工时管外返浆，护口管上部应高出地面0。10m0.30m。(3）安装钻机安装钻机时，为了保证孔的垂直度,机台应安装稳固水平，大钩对准孔中心,大钩、转盘与孔的中心三点成一线，弯曲的钻杆不得下入孔内.（4）成孔施工施工机械设备选用专用工程钻机及其配套设备。成孔时采用正循环回转钻进泥浆护壁的成孔工艺.（5）钻进成孔上部钻进时采用轻压慢转，当钻头钻入深层粘土层时，钻具阻力会加大，进度缓慢。这时，不可加大压力和加快转速，以免造成钻孔偏斜。泥浆循环宜在泥浆池中进行循环，在现场不具备泥浆池的条件下，可考虑在基坑中开挖一个小泥浆池进行泥浆循环.(6)清孔换浆钻孔钻进至设计标高后，在提钻前将钻杆提至离孔底0。50m，进行冲孔清除孔内杂物，同时将孔底沉淤小于30cm，直至返出的泥浆内不含泥块为止。（7)下井管(钢制井管与无砂砼管）无砂砼管：采用钢绳托盘下管法。无砂井管属于易损材料,施工过程中当小心搬运,无砂井管壁厚不是十分均匀，在下井管工程中应当按照“内部对齐原则”。每口井的第一根井管底部要进行封堵。此项目采用比较经济的圆形拼接木板进行封堵。使用钢丝绳向下送井管，操作时为保证井身垂直，钢丝绳需要缓慢松放，遇到井管由于受到浮力影响很难下降时,可以适当逐渐调轻泥浆比重,或者使用重物压住，逐渐缓慢下送井管。钢制井管：滤水管缠绕好滤网之后，将最底下的滤水管，底部用圆形铁板焊接封堵，封堵铁板厚度不小于6mm，顶部接口处焊接三根15cm左右的钢筋棍，用于下一根井管拼搭焊接，焊接要确保焊接无缝隙。井管下去的后用卡盘卡住井管上口，准备焊接下一根井管。下管时为保证滤水管居中，在滤水管上下两端各设一套直径小于孔径5cm的扶正器（找正器），扶正器采用梯形铁环，上下部扶正器铁环应1/2错开，不在同一直线上.（8）埋填滤料（及密封材料）填滤料前在井管内下入钻杆至离孔底 0。30m0.50m，井管上口应加闷头密封后，从钻杆内泵送泥浆,进行边冲孔边逐步调浆使孔内的泥浆从滤水管内向外由井管与孔壁的环状间隙内返浆，使孔内的泥浆密度逐步调到 1.05，然后开小泵量按井的构造设计要求填入滤料，并随填随测滤料的高度，直至滤料及密封性良好的粘土球和粘性土下至预定位置.填滤料时，根据孔口返水情况调整泵量.填滤料过程中要跟踪滤料上返高度,当滤料密实到设计高度后，用粘土块填孔密实,防止泥浆及地表污水流入井内。（9）洗井在提出钻杆前利用井管内的钻杆接上空压机先进行空压机抽水,待井能出水后提出钻杆再用活塞洗井.活塞直径与井管内径之差约为5mm左右，活塞杆底部必须加活门。洗井时，活塞必须从滤水管下部向上拉，将水拉出孔口，对出水量很少的井可将活塞在过滤器部位上下窜动，冲击孔壁泥皮，此时应向井内边注水边拉活塞。当活塞拉出的水基本不含泥砂后，可换用空压机抽水洗井,吹出管底沉淤,现场随时检查出水中的含砂率。洗井完毕后，试抽成功则代表成井完成。 3、疏干降水运行施工应结合土方开挖特点,根据土方开挖步骤，实施降水施工,关键是“按需降水”，坑内地下水位应降至土方开挖各步骤的开挖面标高以下0.5m1m即可,不允许多降。（1）降水运行前，降水井应合理布设排水管道并便于接入施工现场排水设施根据本工程特点，采用沉淀池收集各降水井水量,沉淀后排入市政管道。（2）降水运行前做好降水供电系统，配备独立的电源线，施工现场配备备用发电机，保证停电10min内能将确保降水井正常运转,避免影响降水效果甚至危害基坑安全。（3）所有抽水井应在供电电箱插座、抽水泵电缆插头及排水管上做好对应的标示，并在每次发生变动时进行相应的标示变更,便于抽水运行管理；供电电箱应定期进行检查并备有检查记录。（4）降水正式运行前降水工人应熟悉水泵开启、电路切换，以确保降水连续进行，避免因供电原因造成井底突水；(5)降水前各降水井均应测量其井口标高、静止水位并进行相关记录.（6）正式降水前必须进行试运行，进一步检验供电系统、抽水设备、排水系统及应急预案能否满足降水要求；试运行结果进行记录并备案，根据试运行结果，对于无法满足降水要求的部分进行相应整改。（7）降水系统满足要求后，需进行单井试抽水.选取具有代表性的地段的一部分井进行单井试抽水，实测单井出水量，以校核设计时的出水量。（8)疏干井成井一口投入降水运行一口，确保能及时疏干基坑开挖范围内土体并降低其水位在当前开挖面以下0。5m1。0m。（9）疏干井抽水时，抽水泵开启间隔时间自短至长；抽水井内水抽干后，在5min10min应立即停泵，防止电机烧坏；在停泵30分钟左右再开启抽水泵进行抽水；对于出水量较大的井每天抽水的次数相应增多。(10）基坑开挖后，疏干井割管时应及时测量井深，及时采取清淤措施.（11）降水停止并提泵后应及时将井封闭，补好盖板。 4、备用降压井的开启运行管理理论上分析，若在疏干降水过程中,坑内降压井水位也随之发生下降，并无上升表现，且坑外承压观测井水位无明显变化，则表明地连墙止水效果良好，坑内外承压含水层无水力联系。一旦发现坑内外承压水水位变化异常,如开始下降，后期上升，一旦达到突涌安全水头，即开启备用降压井抽水降压，同时通知建设单位、设计单位、监理单位，及时分析原因,同时应会同以上各单位就异常情况商议解决办法。结合本工程实际情况,首先要明确第一承压含水层已经被截断无需考虑其突涌可能性，根据抗突涌稳定性验算，第二承压含水层对普遍开挖深度的基坑满足安全要求，针对局部深坑不满足规范要求，因此要了解各局部深坑的具体深度，绘制开挖深度与安全水头的关系曲线。应将实测水头埋深值与临界开挖深度通过换算，按0.2m的步长制作数据表格及曲线，形成“突涌判定数据表”,由水位监测技术人员随身携带.根据以往的施工经验,在疏干基坑内地下水时，第二承压含水层水头将有较大的降深，因此，在局部深坑开挖前以每天2次3次监测频率,观测坑内备用降压井中第二承压含水层的实际水头，依据“突涌判定数据表”判定局部深坑开挖到底是否需要开启备用降压井，或者开挖到哪个深度时需要开启，并将判定结果以书面形式上报有关单位。 5、本工程难点分析及解决方法（1)重难点分析本项目开挖深度大（普遍开挖深度19。85m,主楼区域开挖深度为21.6524。90m。）且基坑周边环境复杂.所以本次基坑降水过程中,对周边环境的保护是降水工作中的一项重难点.根据大都会4号项目基坑支护设计图看出，基坑普遍开挖深度的标高恰为2粉质粘土底和1粉土层顶的交界区。由于该两层土在基坑范围内有一定起伏，在基坑开挖到基坑底标高及局部深坑区域时,很有可能受到1粉土层(第一微承压含水层）的影响，使得基坑槽底局部出现槽底土体软弱或冒水现象.所以1粉土层土体降水也是本次基坑降水工作的一项重点。地连墙施工揭穿了第二层微承压含水层,在基坑降水时对备用减压井的保护和启用亦是本次基坑降水工作的重难点.（2）解决方法 对于坑外承压水观测井GY1GY16和备用减压井的施工，不仅要严格按照设计图纸施工，还应合理的根据详细勘察报告查找坑外承压水观测井所在位置的周围距离观测井最近勘探孔显示的地层资料,合理填放滤料及密封性良好的粘性土，避免造成降水井滤料层因封堵不严导致的串水，造成基坑外承压水头观测数据的不真实性。确保观测井观测数据的真实、可靠和备用减压井的减压效果.对坑外观测井及时观测严格填写水位数据，及时了解坑内降水对坑外水位的影响.紧密关注第三方监测单位对周边环境监测的数据资料,建立“信息交换”模式，如周边建筑物沉降监测数据达到警戒值时,立即启动我方的应急预案.降水工作做到分层降水、及时降水、按需降水,配合土方施工，在土方每一步开挖前提前做好降水工作,确保将水位降至开挖深度0.5m以下，便于土方开挖的干作业.开挖至底标高时，提前做好应急准备工作,如相应的堵漏材料，以备槽底局部发生冒水现象之用。在基坑降水过程中没有项目部应急通知不得擅自启用备用减压井，如发生基坑槽底突起或突涌现象时，当第一时间处理现场，控制局面，避免事故扩大,同时立即通知相关单位，多方共同决定启用备用减压井同时启用其他应急预案.局部深坑边坡位于1粉土层中，如若降水不利,可能出现流砂现象，为确保局部深坑边坡稳定，应确保局部深坑处的降水满足要求。6