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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?!娟P(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?。煌诔龅耐练骄偷匦度牒呑o(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,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
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