浅谈施工降水在地基施工中的应用

浅谈坑外大直径井管井点降水在地基施工中的应用05108128李爽摘要：在坑外合理布置了降水井,有效地降低了基坑范围的潜水和承压水,成功地降低了地下水位,较好地解决了深基坑开挖和施工中的具体困难,减少对外围建筑物、管线及地面沉降等的影响.本文介绍施工井点降水在地基施工中的应用。包括其工艺流程，施工要点及经验。关键词：施工井点降水地基大直径井点管一、前言在土方开挖过程中，当基坑、管沟底面低于地下水位时，由于土的含水层被切断，地下水会不断地渗入坑内，这样会使施工条件恶化，地基土被水泡软后，容易造成塌方并使地基的承载能力下降，后果非常严重。因此，为了保证工程质量和施工安全，在基坑开挖前或者开挖的过程中，必须采取措施降低地下水位，使地基土在开挖及基础施工时保持干燥。在实际工程中，井点降水应用广泛，而对于深基坑，坑外大直径井管降水使用效果非常好，有效地保证了施工安全，维持施工的正常进行。二、工程概况笔者于2011年7月18日至8月16日在由浙江中天房地产集团有限公司第三建筑分公司负责的西京医院高新干部住宅楼施工现场进行了为期四周的实习，学到了很多知识，了解很多工作中的东西。1、工程基本概况：西京医院高新干部住宅楼位于西安市高新区高新四路，工程设计概预算12709万元，设计总面积33705平方米，结构为框架剪力墙结构，设计总高度97.75米（不含地下16.7米），1至4层为商用，总面积5349平方米，5到31层为住宅，总面积23415平方米，地下两层为车库，总面积4940平方米。设计住宅总套数162套（分两种户型，分别为148平方米和152平方米），停车位192个。2、土方、桩基工程概况基坑面积，根据图纸所示，面积为2786.55平方米，不含西边坡道土方量。土方开挖，根据不同标高16.4m、16.75、17.6m、17.75m，土方量为10270.07立方米。根据地勘报告，地下水位标高为-12.3m，2010年护坡桩开挖后经测量，地下水位上升至-11.00m时，工程试桩施工降水，目前地下水位-17m，土方工程-12.8m一下为饱和土。此次工程的降水方案及设计原则①：1）采用坑外大直径井管降水,降水井沿围护结构布置。2）降水作业深度要求降至基坑底最低点以下1m,保证基坑在没有明水的条件下开挖土方和进行地铁结构施工。3）及时降低基坑下部承压含水层的承压水水头,防止基坑底部突涌的发生,以确保施工时基坑底板的稳定。4）降水过程应伴随主体结构施工过程的始终,待顶板覆土后方可停止降水三、坑外大直径井管井点降水工艺流程、施工要点此次的项目采用坑外大直径井管降水,降水井沿围护结构布置。其施工工艺，注意事项如下。①西京医院高新干部住宅楼降水施工原则1、施工工艺②：1）钻孔：降水井开孔孔径为800mm,一径到底。钻孔时保证垂直度,采用孔内自然造浆,钻进过程中泥浆浓度控制在1.1～1.15。2）清孔换浆：钻孔至设计标高后,在提钻前将钻杆提至离孔底0.5m,进行冲孔清除孔内沉淀物,同时将孔内的泥浆浓度逐步调至1.1、孔底沉淤20cm、返出的泥浆不含沉淀物为止。3）下井管：井管进场后,检查过滤器的缝隙和测量孔深,符合设计要求后开始下井管。下管时在滤水管上下两端各设一套直径小于孔径5cm的扶正器,以保证滤水管能居中,井管焊接要牢固、垂直,下到设计深度后,井口固定居中。4）填砾料：井管下入后立即填入滤料,其规格为含水层筛分粒径的5～10倍,且最大粒径≤5cm,级配良好,无杂质泥土等。其中,降水井采用洁净的粗砂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;减压井采用颗粒磨圆度较好的粗砂,从井底向上至滤水管顶部以上2～4m围填。5）封孔：在降水井和减压井粗砂的围填面以上采用优质粘土围填至地表并夯实。6）洗井：在提出钻杆前,利用井管内的钻杆接入空压机先进行空压机抽水,待井能出水后提出钻杆再利用活塞洗井,当活塞拉出的水基本不含泥砂后,再下泵抽水,直至水清不含砂为止。注意洗井在成孔8h内进行,以免时间过长,护壁泥皮逐渐老化,影响渗水效果。2、井点降水的施工要点如下③：1）土方挖掘运输车道不设置井点，这不影响整体降水效果。2）在正式开工前，由电工及时办理用电手续，保证在抽水期间不停电。抽水应连续进行，特别是开始抽水阶段，时停时抽，会导致井点管的滤网阻塞。同时由于中途长时间停止抽水，造成地下水位上升，会引起土方边坡塌方等事故。3）轻型井点降水应经常进行检查，其出水规律应“先大后小，先浑后清”。若出现异常情况，应及时进行检查。4）在抽水过程中，应经常检查和调节离心泵的出水阀门以控制流水量，当地下水位降到所要求的水位后，要减少出水阀门的出水量，尽量使抽吸与排水保持均匀，达到细水长流。5）真空度是轻型井点降水能否顺利进行降水的主要技术指数，现场设专人经常观测？若抽水过程中发现真空度不足，应立即检查整个抽水系统有无漏气环节，并应及时排除。6）在抽水过程中，特别是开始抽水时，应检查有无井点管淤塞的死井，可通过管内水流声、管子表面是否潮湿等方法进行检查。如“死井”数量超过10%，则严重影响降水效果，应及时采取措施，采用高压水反复冲洗处理。7）在打井点之前应勘测现场，采用洛阳铲凿孔，若发现场内有旧基础、隐性墓地等应及早上报。8）如粘土层较厚，沉管速度会较慢，如超过常规沉管时间时，可增大水泵压力，但不要超过1。5MPa。9）主干管流水坡度流向水泵方向。10）如在冬季施工，应做好主干管保温，防止受冻。四、切身施工经验1、这次主要实习主要接触的是操作降水的工作，使降水正常进行，有以下几点原则：1）基坑土方开挖前20d开始降水,降水运行过程中,做好各井的水位观测工作,及时掌握②西京医院高新干部住宅楼降水施工方案③西京医院高新干部住宅楼降水施工方案承压含水层水头的变化情况。2）在降低下部承压水头的降水运行过程中,当承压水头降至设计要求时,可适当调控减压井的抽水量,或者调整减压井的运行数量来控制承压水水头的下降幅度,以减少因降水而引起的地面沉降。3）主体结构底板混凝土浇筑完并达到相应强度后,底板与围护桩连成整体共同作用,其抗剪强度和抗弯强度经验算能够满足大于下伏承压水浮力的要求,可停止降承压水。4）降水运行过程中对降水运行的记录及时分析整理,绘制各种必要的图表,以合理指导降水工作,提高降水运行的效果。5）降水工作与开挖施工密切配合,根据开挖的顺序、进度等情况调整降水井的运行数量。2、对于降水中可能出现的问题及防范是一个很重要的工作，主要是观察降水过程中观察降水是否困难、基坑周围是否出现地面沉陷以及基坑边土出现坍塌。1）降水困难④：在降水过程当中,降水后的水位满足不了到基底以下1m的要求,降水工作困难,产生这种现象的主要原因如下:①降水井的滤料质量不好、洗井不彻底,引起降水井工作不正常;②降水井的深度不够、井径太小或井间距过大,引起降水后水位达不到设计标高。解决方法如下：①滤料必须经过筛选,选取粒径合适的级配碎石,一般粒径≤50mm,所筛滤料碎石进行清洗,严格控制滤料回填的时间及高度;采用活塞往复洗井的方法,利用活塞往复运动产生的压力把孔内沉渣清出,然后再下泵抽水,抽水过程中注意观测,时刻注意井管出水量及排出水的情况,抽水直至达到水清砂净为止。②降水井钻孔完毕后由专人进行量测,确保井深满足要求;加大井径以增加接触面积,可以有效改善其透水性能;在地下水很丰富时减少井间距可较大提高降水效果。2）基坑周围出现地面沉陷⑤基坑周围地表出现沉陷,对周围建筑物、地下管线及路面等周边环境造成影响,其主要原因是:①减压井大量不间断抽取承压水,使承压水头大大降低,从而减小承压水层的孔隙水压力,土体被压缩固结下沉;②由于井管滤网和砂滤层结构不良,抽水时把土层中的粘土、粉土颗粒甚至细砂连同承压水一同抽出地面,而引起地面沉陷;③由于基坑的土方开挖,引起地面沉陷。解决方法如下：①减压井持续大量抽取地下承压水,对基坑周围建筑物、地表和地下潜水水位等均会产生不利影响,在保证基坑底板稳定的前提下,严格控制抽取承压水的水位高度和抽水量,采取调整增开相邻部位的减压井的方式,最大限度减少因降承压水对周围环境的影响。②防范抽水时带走土层中的细颗粒,在降水时要随时注意抽出的地下水中是否有混浊现象,抽走的水中带走细颗粒不但会加大周围地面的沉降,还会使井管堵塞失效。为此,首先应根据土层的情况选用合适的滤网,同时重视埋设井管时的成孔和回填砂滤料的质量。优先采用泵吸反循环工艺,严格控制泥浆密度,确保井壁稳定,防止因抽取地下水带出地层细颗粒物质而造成地面沉陷,抽出的水含量控制为:粗砂.1/5万、中砂.1/2万、细砂.1/1万。③围护结构、桩间喷射混凝土及钢支撑等严格按设计要求施工,严格监控量测制度。施工时一方面要保证基坑开挖施工的顺利进行,另一方面又要防范对周围环境的不利影响,采取相应措施,减少因基坑开挖而对周边环境造成影响。④《现代施工降水技术》作者：陈水西安建筑科技大学出版社p34⑤《现代施工降水技术》作者：陈水西安建筑科技大学出版社p363）基坑边土出现坍塌⑥在降水和基坑开挖过程当中,出现开挖面没有明水,而基坑边土扰动突然出现坍塌的现象,其主要原因是潜水含水层底板凹凸不平或存在局部粘性土夹层,在含水层底部会产生层间滞水,这部分水若处理不好将带出地层中大量的细粒物质,使基坑边土扰动而出现坍塌或地面沉降。若出现这种情况要放慢开挖速度,及时采取注浆堵水和插管引流措施,防止水流将基坑边土的细粒物质带走而造成扰动。五、结语经历了这次为期四周的生产实习，感觉受益匪浅，第一次把书本上的内容应用到实际当中去。进了工地才知道，真正的工程施工远比课本上写的要麻烦很多。本次生产实习主要研究了坑外大直径井管井点降水，这种降水方法在深基坑中应用广泛，适用于软土地区、砂(粘)质粉土、粉质粘土及淤泥质粘土等土层中的深基坑施工。而且效果很好，能确保降低并疏干深基坑中的地下水，在不断发展的深基坑施工中将得到广泛的应用。⑥《现代施工降水技术》作者：陈水西安建筑科技大学出版社p38