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基坑地下水控制质量通病与防治措施

基坑工程综合控制浅析

Comprehensive control of foundation pit engineering

李洪发

摘要:基坑是一个复杂的综合性施工过程。大型的基坑施工前,必须对基坑水文地质条件进行深入调查分析、基坑降水对基坑开挖及基础结构的影响、基坑支护在越来越多房间工程涉及应用。文章结合实际工程实践进行探讨。

关键词:基坑;水文地质勘察;地下水;基坑支护;质量和安全控制

0 引言

土地是一种不可再生资源,在迅速城市化的今天,对地下空间开发的渴望也在迅猛上升。城市轨道交通的需求日益增加,各种地下工程大量涌现,基坑工程已经成为各种地下工程的关键环节和部分。在近十几年的基坑工程实践中,基坑工程在设计及施工理论方面已经成为工程建设环节的一个相当成熟的组成部分。但在基坑设计及施工过程中,也出现了一些问题,特别是在施工质量和安全方面。本文仅就基坑工程质量通病和防治措施方面进行浅析。

1 基坑工程简介

1.1基坑工程概况

该工程位于铜陵市东部新城区,主体工程有17座18~32层综合楼群组成。工程建设分三期进行开发,其中一期工程有7座18~26层高层建筑及1~2层商业裙房组成,设有一层整体大地下室;二期工程为4座18层高层建筑及一层商业裙房组成;三期工程为6座26~32层高层建筑及2层商业裙房组成,设有一层整体大地下室。本场地现有地面高883.72~889.17m,建筑±0.0标高为889.0m,场地整平高约888.5m。

1.2水文地质条件

本场地的地下水按理藏条件及性质可分为土层中的上层滞水、潜水、承压水及风化岩层孔隙水和裂隙水。

上层滞水初见水位埋深0.00~2.00m,稳定水位埋深为0.17~2.46m,水位标高约882.89~887.67m,水位变化幅度约为1~3m。

潜水和承压稳定水位埋深为 1.30~2.60m,水位标高约881.95~887.04m,水位变化幅度约为1~5m。

基岩孔隙水和裂隙主要赋存在于全~强风化岩及中等风化岩中,其含水特性手裂隙发育情况等因素影响,变化较大,在裂隙发育带内富水性及透水

1 地下水控制勘察通病与防治措施

1.1地下水控制勘察通病

对场地地下水赋存状态的了解和地下水的存在对基坑工程的影响方式,决定了基坑工程施工能否顺利的重要前提。因此,在基坑工程施工前查清和了解场地的水文地质条件是非常重要的。大部分基坑工程地下水勘察工作仅仅是单纯为施工降水服务,未考虑到基坑周边环境安全,多以岩土工程勘察来应对地下水控制的需求。但对于基坑深度大,水文地质条件复杂、场地及周边地区环境资料较少的情况下,应做更为细致深入的专门水文地质勘察。否则,往往会造成在基坑降水过程中,基坑本身与周边环境的不安全。

1.2地下水控制勘察防治措施

为了避免这类事件发生,地下水勘察工作不仅应考虑单纯的施工降水,更应该从保护地下水和地下水环境来进行施工降水。即进行施工降水和帷幕隔水的技术和经济选择,以较合理的经济投入,尽量大程度较少抽取地下水,以保护地下水资源和地下水环境。

这类水文地质勘察在单纯性施工降水的基础上应注意以下几点:

①场地周边环境条;

②场地周边一定范围内(基坑工程施工降水影响的范围)的地层分布;

③根据岩土工程勘察资料或专门的水文地质勘察,提供与降水方案设计有关的工程地质参

数;

④评价降水对基坑周边环境的影响;

⑤查明场区是否存在对地下水和地表水的污染源及其可能的污染程度,提出相应工程措施

建议;

⑥查明与基坑工程有关的各层地下水的水质,并评价施工降水方法对地下水环境的长期影

响和对策;

⑦提出适宜的最大程度减少抽取地下水资源和避免地下水污染的地下水控制方法。

2 地下水控制设计通病与防治措施

2.1地下水控制与设计通病

地下水控制方案是基坑工程方案设计的重要组成部分,需要统一考虑。但为数不少的设计

图纸在地下水控制这部分要求交简单,且对是否降水方法及数量并不明确,同时也不提供对封井、回灌等的指导意见。在这种情况下,施工单位需要对降水工程进行深入细化。但施工单位的细化方案往往仅从选择降水方法和数量入手,经过简单的抽水量计算进行配置。一般未考虑到降水对周边环境的影响及周边环境所能承受的极限,且基本忽略地下水回灌补给的内容。

2.2地下水控制设计防治措施

在地下水控制设计时,应充分分析地质勘察报告,且进行一定规模的抽水试验,在通过分析抽水试验资料反映的一些规律,推断场地及周边的水文地质条件以及与各含水层之间的关系,与地表水体的关系、隔水边界和补充边界的位置等。在此基础上,对深基坑工程而言,应尽可能进行三维地下水渗流计算;在进行地下水渗流分析时,应正确把握水文地质概念模型、渗流数值模型的可靠性;考虑到计算参数的可靠性一级地质条件的变异性,降水井施工质量及成井后的保护程度、设备运行异常的等,降水设计计算要留有一定的安全系数。

当地下水位降低引起的地面沉降对周边环境安全可能产生影响时,应在可行性研究阶段地质灾害危险性评估中对地面沉降危险性评估作为主要内容。评估报告应对采用降水法施工的深基坑工程,需要回灌的,提出采取回灌措施的建议。控制对地面沉降敏感的建(构)筑物附近含水层的影响。需要注意的是,一是敏感建(构)筑物附近含水层的地下水位应保持在一定高度(最好处于施工降水前的状态);二是施工降水井停抽后,对回灌井的水位控制扔能保持一定的时间,避免基坑周边地下水位恢复时,被保护敏感建(构)筑物附近含水层的地下水位降低。

3 地下水降水过程通病与防治措施

3.1地下水降水过程通病

地下水控制效果好或不好,不仅取决于地下水控制方案设计的合理性,而且也取决于地下水控制施工质量和管理水平。许多基坑工程地下水水位不能降低至设计要去,有相当一部分原因是降水井结构不合理,洗井效果不到位,降水井的井损较大,造成降水井内水位降低很深,在地层水位降低较小的情况,达不到降水的设计要求。施工中由于管理不到位,出现过大降低地下水位,浪费运行费用和地下水资源。未配备相匹配的机械设备与电源储备,而造成降水过程失控,对周边环境造成安全隐患。因此,地下水控制施工质量和管理必须高度重视。

3.2地下水降水过程防治措施

严格按照规范标准要控制成孔质量,满足成孔孔径与深度要求,钻探施工达到设计深度后,应及时洗井,且应选择与出水能力匹配的水泵。定时检查抽水设备和维护检查运行状况,应有一定量的备用设备,对出问题的设备能及时更换。降水施工前,应对因降水可能造成的地面沉降进行估算分析,并采取必要措施,并且应进行试抽水,根据单井用水量,水的含砂量等来验证水文地质报告中各项土层的渗透系数。一般工程宜采用双电源保证,对重大工程应采用双电源保证,必要时,电源切换与水泵启动可智能控制。降水期间应每天记录降水数据,当坑内降水数据出现异常时,应及时启动应急预案。降水运行管理中,降水井的开启与停止应贯彻“按需降水”的原则,根据基坑内水位降低情况,动态调整降水的开启与停止,且应加强降水井管和降水系统的保护,避免意外损坏,影响施工安全。同时应做好周边环境的监测工作,建立沉降观测点,降水前对建筑物进行观测,并进行记录。安装计量装置对排水量进行计量,并委托具有相应资质的监测单位监测地下水水位和地面沉降量。降水开始阶段每天应观测一次,进入地下结构施工后,可定时观测。在发生基坑周围地下水的巨幅下降,在

无法避免时,可采用局部回灌的方法,以减少和控制降水对环境的影响。

4 结语

地下水控制对深基坑工程的重要性是不言而喻的,应在工程的日常各个环节中避免许多通病现象。不仅以单纯的降水为需求,更要着眼于周边环境的安全,地下水质量及地表沉降来综合性的考虑控制,从地下水勘察、设计、施工三方面来共同控制地下水,创造一个良好的生态环境。

参考文献

【1】刘国斌,王卫东。基坑工程手册(第二版)【M】。北京:中国建筑工业出版社,2009.

【2】中国土木工程学会土力学及岩土工程分会。深基坑支护技术指南[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.

【3】姚天强,石振华,等。基坑降水手册【M】。北京:中国建筑工业出版社,2006.

【4】张永波,孙新忠。基坑降水工程【M】。北京:地震出版社,2000.