學(xué)士某工程深基坑降水及支護(hù)施工技術(shù)

深基坑降水及支護(hù)施工技術(shù)【摘要】文章結(jié)合本地區(qū)污水提升站及污水截流管道工程深基坑施工實(shí)例，介紹了深基坑降水、開挖及支護(hù)技術(shù)和施工方法。【關(guān)鍵詞】深基坑支護(hù)井點(diǎn)降水0前言深基坑工程經(jīng)常遇到地下水位高、土壤粘聚力指標(biāo)較低、流沙層等不利條件，因此，施工前必須了解掌握工程所在地的地質(zhì)情況，以便有針對(duì)性的制定科學(xué)合理的施工方案。為此，在大慶乘風(fēng)湖污水提升站及污水截流管道工程深基坑施工中，結(jié)合設(shè)計(jì)單位提供的工程地質(zhì)資料進(jìn)行認(rèn)真研究，制定了切實(shí)可行的施工方案，通過(guò)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐取得了很好的效果，圓滿的完成了該工程施工任務(wù)。1工程概況：1.1提升站土方開挖情況：開挖深度挖至－9.65米，局部加深至-10.96米。本工程地下水位在地表下－2.0米左右處，為防止污水池上浮池底設(shè)126根混凝土灌注樁基礎(chǔ)。粘土層粉砂層粘土層粉砂層粉土層素土層1.2.1素土層：厚度約2.2-3.2米。1.2.2粉土層：厚度3.5米，滲透系數(shù)K=1.0×10-4cm/s。粘聚力20kpa,內(nèi)摩擦角25度。1.2.3粉砂層：厚度約3.3米，滲透系數(shù)K=1.0×10-3cm/s。粘聚力為0,內(nèi)摩擦角30度。1.2.4粘土層：粉沙以下均為粘土層。1.3施工條件：1.3.1總工期緊，中間6、7月份又逢雨季，施工中重點(diǎn)考慮防雨降水措施；1.3.2地理?xiàng)l件：受環(huán)境因素所限，工程處在乘風(fēng)生態(tài)園內(nèi)，周圍是綠地樹木和園區(qū)景點(diǎn)，施工場(chǎng)地狹??；挖出的土方就地卸入湖邊護(hù)岸處，場(chǎng)地內(nèi)運(yùn)土施工難度大。1.3.3有利條件：交通方便，水電齊全。1.3.4不利條件：由于土質(zhì)情況較差，基坑挖出土方倒運(yùn)需修路；地下情況復(fù)雜，粉砂層較厚，施工中易出現(xiàn)流沙塌方滑坡。2降水、支護(hù)方案設(shè)計(jì)2.1降水降水方法有明溝排水、輕型井點(diǎn)降水、噴射井點(diǎn)降水及深井（管井）井點(diǎn)降水等，而明溝排水、輕型井點(diǎn)降水尤為常見(jiàn)，且易于操作管理。輕型井點(diǎn)降水是在工程外圍豎向埋設(shè)一系列井點(diǎn)管深入含水層內(nèi)，連接管與集水總管連接，再與真空泵和離心泵相連，進(jìn)行抽水，使地下水位降低到基坑底以下。根據(jù)本工程特點(diǎn)及施工條件，我們采用明溝排水及井點(diǎn)降水相結(jié)合，在井點(diǎn)降水的基礎(chǔ)上，在施工區(qū)域內(nèi)挖臨時(shí)排水溝，用堵、截法引排坑頂水，在深基坑內(nèi)挖集水池用潛水泵抽水集中將集水坑坑底水抽出坑外。2.2支護(hù)基坑開挖后遇軟弱土層，易滑坡塌方，故需進(jìn)行支護(hù)。深基坑開挖支護(hù)有多種，板樁是在開挖時(shí)用機(jī)械沉入土中構(gòu)成一排連續(xù)緊密的薄墻，作為基坑的支護(hù)承受土和水產(chǎn)生的水平壓力，并依靠他打入土內(nèi)的水平阻力以及設(shè)在樁上部的拉錨或支撐來(lái)保持支護(hù)的穩(wěn)定，由于其強(qiáng)度高，連接緊密可靠，打設(shè)方便，費(fèi)用低，應(yīng)用最為廣泛。在本工程中采用壓入成排鋼樁，樁間用多合板擋土的方法。3施工方法3.1輕型井點(diǎn)降水方案3.1.1施工準(zhǔn)備根據(jù)施工圖紙及地質(zhì)報(bào)告，分析降水過(guò)程中可能出現(xiàn)的技術(shù)問(wèn)題和采取對(duì)策，核對(duì)平面標(biāo)高和坑底標(biāo)高，掌握設(shè)計(jì)內(nèi)容及技術(shù)要求、質(zhì)量要求，熟悉土層地質(zhì)，水文勘探資料，搞清地下構(gòu)筑物，基礎(chǔ)平面與周圍地下設(shè)施、管線的關(guān)系。3.1.1.2組織好施工機(jī)具，并對(duì)各設(shè)備機(jī)具檢查修理。3.1.2降水施工方法3.1.2.1采用四級(jí)井點(diǎn)降水，井點(diǎn)管環(huán)狀布置。第一級(jí)在原自然地坪環(huán)狀布置安裝井點(diǎn)管，環(huán)狀邊長(zhǎng)70×70m，井點(diǎn)降水管長(zhǎng)度采用6.5m（地上預(yù)留0.3m接軟管，插入土層6.2m，濾管長(zhǎng)度0.8m）。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)定當(dāng)降水半徑在5m左右時(shí)降水坡度曲線I=1/15。第一級(jí)井點(diǎn)降水24小時(shí)后開始挖土，邊坡為1：1.5，挖土深度為-2.6m?；拥?2.60基坑底-2.60自然地坪-5.50-8.701.03.90.83.80.84.21.5一級(jí)井點(diǎn)管二極井點(diǎn)管三級(jí)井點(diǎn)管四級(jí)井點(diǎn)管鋼板樁支護(hù)-10.65.6.653.1.2.2機(jī)械挖土至-2.6米時(shí)進(jìn)行安裝二級(jí)井點(diǎn)降水管及設(shè)備，24小時(shí)降水，并修筑施工坡道，放坡1：1.3，挖土深度為-2.9m。3.1.2.3機(jī)械挖土至-5.5米時(shí)進(jìn)行安裝三級(jí)井點(diǎn)降水管及設(shè)備，放坡1：1.3，挖土深度為-3.2m。3.1.2.4在此標(biāo)高處利用機(jī)械一次性挖土達(dá)到施工標(biāo)高-8.7m，安裝四級(jí)井點(diǎn)降水管及設(shè)備，放坡1：1.3。機(jī)械挖土至-9.2米時(shí)設(shè)鋼板樁圍護(hù)。3.1.2.5井點(diǎn)濾管采用高壓水槍注射成孔，將井點(diǎn)濾管插入，連接總水管及機(jī)組。3.1.2.6把水排到建設(shè)單位指定地點(diǎn)。3.1.2.7臨時(shí)用電電纜直埋。3.1.3主要施工流程定位放線→基坑開挖→挖集水坑→井管安裝→泵集水管安裝3.1.3.1定位放線：根據(jù)建設(shè)單位指定的控制點(diǎn)及有關(guān)的施工圖確定基礎(chǔ)邊線，在根據(jù)工程的結(jié)構(gòu)尺寸及挖土邊坡，施工面系數(shù)，確定井點(diǎn)濾管位置。3.1.3.2挖集水坑：機(jī)械挖土至-9.65米時(shí)，沿池四周用人工挖寬0.5米深1.0米一條排水溝，在四角設(shè)置集水坑，放置直徑為50的污水泵，24小時(shí)抽水。3.1.3.3井管安裝：檢查每根濾管是否堵塞，濾布包扎嚴(yán)緊，井管通過(guò)高壓水槍噴射成孔后將濾管插入地下，井管間距為1米。井點(diǎn)沖孔深度應(yīng)比濾管底深0.5米左右，保證抽水通暢，防止漏氣，最后接通總管。3.1.3.4設(shè)備安裝：檢查、試驗(yàn)降水設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)是否良好，每50根井管為一臺(tái)機(jī)組，設(shè)備安裝牢固，必要時(shí)采用擋土板，防止塌方。井點(diǎn)全部安裝后，必須先試驗(yàn)，檢查接頭有無(wú)漏氣，有無(wú)淤塞，出水是否正常，如有異常情況，立即檢修好，運(yùn)行后要連續(xù)抽水，不要時(shí)抽時(shí)停，防止濾管堵塞；控制時(shí)間，使抽水均勻，正常出水規(guī)律是“先大后小”“先渾后清”如不出水或出水較渾、有清有渾應(yīng)立即檢查修理。3.1.3.5明溝排水：為防止降雨進(jìn)入基坑，在總管外側(cè)挖集水溝、集水坑，坑內(nèi)設(shè)有臨時(shí)水泵，及時(shí)檢查整個(gè)降水情況和效果并做好檢查記錄。輕型井點(diǎn)降水計(jì)算：3.1.4.1井點(diǎn)級(jí)數(shù)計(jì)算根據(jù)已知條件，基坑井點(diǎn)系統(tǒng)采用環(huán)圈布置，距坑口邊緣1.0米設(shè)置井點(diǎn)連接集水總管及一級(jí)降水井點(diǎn)管，要求降水深度為10.65米以上。由于井點(diǎn)最低設(shè)置至不透水層粘土層，H=10.65+2.3＝12.95米，井點(diǎn)管長(zhǎng)選用6.5米，濾管長(zhǎng)0.8米，可按無(wú)壓完全井進(jìn)行計(jì)算。自然水位在-2.0m處一級(jí)井點(diǎn)降水管插在自然地坪處，管總長(zhǎng)6.5m土層上方露0.3m,濾管長(zhǎng)0.8m,每級(jí)距邊坡水平寬度0.8m，土層內(nèi)管有效長(zhǎng)為5.4m；粉土層厚度約為-6.7m，基坑降水深度要求不少于=10.65+0.5=11.15m粉土層滲透系數(shù)K=0.09m/d粉沙層滲透系數(shù)K=0.9m/d，降水坡度曲線I=1/15，一級(jí)井點(diǎn)降水底面長(zhǎng)寬均為70m,降水曲線距基坑高度0.5m，井點(diǎn)管有效長(zhǎng)度=6.5-0.3-0.8=5.4m。一級(jí)挖土深度=井點(diǎn)管有效長(zhǎng)度-降水半徑×降水坡度曲線I-0.5=5.4-70/2×1/15-0.5=2.6m；放坡寬度=2.6×1.5=3.9m。二級(jí)挖土深度=井點(diǎn)管有效長(zhǎng)度-降水半徑×降水坡度曲線I-0.5=5.4-（68/2-3.9）×1/15-0.5=2.9m；放坡寬度=2.9××1.3+0.8m=4.6m。三級(jí)挖土深度=井點(diǎn)管有效長(zhǎng)度-降水半徑*×降水坡度曲線I-0.5=5.4-（68/2-3.9-4.6）×1/15-0.5=3.2m；放坡寬度=3.2×1.3+0.8m=5m，基坑降水深度=8.7+0.5=9.2m。四級(jí)挖土深度=10.65-（2.6+2.9+3.2）=1.95m。故采用四級(jí)井點(diǎn)降水可以滿足施工要求。3.1.4.2井點(diǎn)管計(jì)算影響半徑R=1.95×SHK=20.3m降水深度S＝10.65+0.5-2.0＝9.15米滲透系數(shù)K＝1×10-3cm/s=0.9m/d假想基坑半徑x0=F＝70×70＝39.5米π3.14抽水影響半徑R＝1.95SHK＝1.95×9.1512.95×0.9＝1.95×9.15×3.414＝55米（2H-S）S1.366×0.9×（25.9-9.15）×9.15基坑總涌水量Q＝1.366K×4=lgR-lgX0〔lg55-lg39.5〕188.4188.4===1256m3/d1.74-1.590.15φ48管線滿足該井點(diǎn)降水流水量單井出水量q＝65πdL3K＝65×3.14×0.042×0.8×30.9＝65×3.14×0.042×0.8×0.965=6.6m3/dQ1256井點(diǎn)管根數(shù)＝1.1q＝1.1×6.6=209根（70+70）×2井點(diǎn)管間距D＝=1.3米209考慮地下土質(zhì)情況不均勻土壤疏松透氣性較大等不利因素，井點(diǎn)降水管間距取為1米。（70+70）×2（60.2+60.2）×2（51+51）×2井點(diǎn)管數(shù)為n＝+++111（39.5+39.5）×2+16=280+267+204+158+16=925根原三級(jí)井點(diǎn)降水為（45+45）×2×3/1=540根增加量為925-540=385根由于第二層、第三層土質(zhì)分別為粉土層、粉沙層，考慮其土壤疏松，透氣性較大，不利井點(diǎn)降水，為了保證降水質(zhì)量，故將井點(diǎn)降水管間距縮小。3.2土方支護(hù)方案3.2.1施工流程測(cè)量放線→分層開挖→排水→修護(hù)邊坡→鋼樁支護(hù)→人工整平。支護(hù)方案3.2.2.1在四層土結(jié)構(gòu)中第三層粉砂層厚約3.3米，靠近坑底，地質(zhì)報(bào)告提供該土層粘聚力為c=0；依據(jù)挖方放坡最大高度計(jì)算理論，當(dāng)邊坡的坡度角大于土的內(nèi)摩擦角，粘聚力c=0，此時(shí)邊坡的任何高度都將不穩(wěn)定，易產(chǎn)生滑坡。當(dāng)邊坡的坡度角小于土的內(nèi)摩擦角，邊坡土體才能相對(duì)穩(wěn)定。因此必須改變?cè)蟹凵皩悠陆欠娇煞乐够碌痊F(xiàn)象。根據(jù)地質(zhì)資料顯示，第三層粉沙土的內(nèi)摩擦角為23。，考慮如果施工時(shí)，大放坡使坡度角小于23。，但由于施工現(xiàn)場(chǎng)操作面不夠，所以考慮用鋼樁擋板支護(hù)。對(duì)粉砂軟弱土層根據(jù)邊坡失穩(wěn)時(shí)推力大小、方向、作用點(diǎn)等支擋結(jié)構(gòu)，具體如下：采用4米長(zhǎng)20#槽鋼用挖溝機(jī)打入地下2米，地上留2米作擋土樁（保證粉砂土坡度角28.6o小于土的內(nèi)摩擦角30度），間距0.5米，在槽鋼之間用20mm厚多和板加60mm×90mm支撐三道，見(jiàn)下面簡(jiǎn)圖。2m多和板20#槽鋼粉砂層粘土層2m多和板20#槽鋼粉砂層粘土層28.6o3.3m2.5m2m編制袋圍堰基底3.2.3護(hù)坡支護(hù)槽鋼強(qiáng)度復(fù)核：被動(dòng)土荷載q=γHK=18×1.5×0.333=8.99KN/m2彎矩M=1/6qH2=3371250KN-mm20#槽鋼抵抗拒W=17800mm3計(jì)算應(yīng)力f=M/W=189.4N/mm2<215N/mm2Q235鋼許用應(yīng)力，滿足要求。4安全保證措施4.1土方（深基坑）開挖前要進(jìn)行專項(xiàng)安全技術(shù)交底。4.2土方開挖后按現(xiàn)場(chǎng)安全防護(hù)要求在基坑的周圍設(shè)置安全保護(hù)警戒，避免人員跌落基坑，并設(shè)專職安全員全天看護(hù)基坑的土壁是否有松動(dòng)防護(hù)措施，做以記錄，根據(jù)具體情況，另外制定相應(yīng)的安全措施，確保安全施工。4.3基坑開挖時(shí)，挖土機(jī)間距應(yīng)大于10米，在挖土機(jī)工作范圍內(nèi)，不許進(jìn)行其它作業(yè)和停留閑