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        地下綜合管廊降水止水施工專篇(一)
        作者: 發布于:2015/10/15 16:25:11 點擊量:

         地下綜合管廊降水止水施工專篇(一)

        0. 前言

        在我國地下水豐富的南方地區,基礎設施的施工特別是地下綜合管廊的施工,經常會遇到地下水豐富、承壓性強、流砂、施工邊界水體向施工作業區大量滲水等等問題,導致地下綜合管廊施工困難甚至無法施工的狀況,以長沙為例,在近湘江和瀏陽河的地方進行地下工程施工除流砂風險還伴有管涌的危害。真空井點降水技術能夠降低地下水位的同時,還能控制上行水頭壓,控制流砂以及防止管涌的發生,是一項保安全,造價低,施工進度快,工程效果優的綠色環保施工技術方法。以下介紹瀏陽河邊典型的地下綜合管廊降水止水施工典型案例。

        長沙濱河路路基之下埋設箱型地下排水管廊工程采用

        真空井點降水施工方案及其施工效果

        降水設計施工單位:濟南魯鵬聯信水處理技術有限公司(www.codelator.com

        1、工程概況

        已建的濱河路基之下埋設箱型地下排水管廊(西龍路-長廊路段)長度1217m,管廊箱底埋深在自然地坪下7.0m,因近瀏陽河,施工作業埋設管廊的深溝基坑地下水豐富,試挖段的基坑開挖至5.5-6.0米深度的位置出現流砂,此時,土方施工受阻,因此,需要對開挖的深溝基坑進行降水止水,深溝基坑開挖上口寬約14.0-16.0m,降水井點沿深溝基坑兩側布置,降水延米為2434m。降水項目周期2013.12.10.-2014.05.15.歷時5個月。

        2、場地工程地質條件概述

        2.1 工程地質條件

        箱型管廊需要開挖土方后形成深溝基坑,基坑側壁土層主要有三層,填土、粉質粘土、粉土;深溝基底土層為粉土,粉土層位之下為圓礫。因深溝基坑近瀏陽河60-80米左右,瀏陽河為地上河,所需開挖深溝基坑底低于瀏陽河床,瀏陽河水通過圓礫土層向基坑運動,基坑內地下水呈現強承壓性質,該地段的粉性土層含砂量高,在開挖至粉性土層位時,在承壓性地下水作用下伴有流砂產生。

        箱型地下排水管廊底埋設位置處于粉質粘土和粉土層位,在坑溝開挖過程中,需要控制流砂和地下水的上行,從而保障地下排水管廊制作施工安全。

        2.2 地下水

        場地內地下水主要賦存于含砂量高的粉質粘土、粉土及圓礫土層中,地下水類型為孔隙潛水,其透水性和富水性均較好,具有一定承壓性質,承壓性質地下水至上覆粉性土層在開挖時產生流砂。本項目地質勘查資料沒有提供透水土層滲透系數,本方案參考同等條件的輝煌國際城地質勘查資料提供的圓礫滲透系數k值取100d/m

        3、降水止水方案選擇

        3.1 水文地質及工程地質特點

        為地下排水管廊開挖的深溝基坑,其邊界近瀏陽河,基坑在不截水條件下會產生滲透力,形成流砂和管涌滲透變形破壞,有可能造成周邊環境的不均勻沉降,對環境存在直接破壞作用;在不降水條件下,基坑內水量豐富,嚴重影響土方開挖和地下排水管廊制作施工。

        3.2 地下水對工程的影響

        1)對基坑邊坡和基底的影響。本工程基坑邊坡和基底大部分土質是粉性土層,本區域的粉性土層含砂量高,具有良好的滲透性。基坑垂直方向上,-3.0m以下都是粉性土層,該層位側壁滲水和坑底翻水,都會產生流砂和管涌的滲透變形危害,繼而影響基坑穩定性。粉性土層位在深溝基坑內表現出大量地下水匯聚,對土方開挖及地下排水管廊制作施工都會造成施工困難的影響。

        2)對周邊的環境的影響。在基礎工程中對地下水處理措施不當,會造成基坑周邊道路不均勻沉降性開裂,地下管線的不均勻沉降性斷裂,除影響基礎施工外,其社會影響較大。

        3.3 安全控制地下水

        粉土土層在地下水位浸潤線上、下的工程性質差別較大,地下水位線之下的(飽和土)粉土層的“細顆粒砂體”易在地下水動力作用下流動,是造成基坑失穩和周邊環境不均勻沉降的危害因素,因其良好的透水性及富水性,是影響土方開挖和地下排水管廊施工的重要干擾因素。地下水線之上的(非飽和土)粉土層位則密實、穩定;并且從地下水的運移特征來看,在粉土層位中只是地下水的垂直降落不會引起地面差異沉降,反而可加強該含水層位的土力學性能。采取有效的降水措施,并保障含水土層中的顆粒物不流失,可以避免深溝基坑不穩定風險的發生,可以保障基坑周邊環境的安全,同時保障土方工程和地下排水管廊施工順利進行。

        真空井點降水技術抽出的地下水為清水,不會造成土層中固體顆粒物的流失,因其在粉土土層層位下部降水對基坑以外沒有任何影響,降水的效果可靠,可以作為粉性土層層位避免滲透變形風險的技術措施。

        3.4 降水止水方案選擇及專家組意見

        針對本工程地質特點,考慮避免基坑可能出現的問題,于是選擇了真空井點降水止水方法,在基坑底部改變動水壓力的方向,動水壓力斜向下方向可固結場地內粉土層位中的“砂體”,即避免基坑不穩的風險;降低地下水位并截流側向補給施工作業區的地下水,該方法是主動為基坑工程施工提供無滲透變形危害的可靠成熟的技術方法。

        本項目專家組也曾考慮過使用旋噴樁止水帷幕進行止水,因帷幕的高成本,施工工期長,基坑延米長,以及地面電力設施以和污水頂管項目交叉施工等復雜原因,再就是本項目需分段和跨段施工,節點多,無法形成連續整體的幕墻,并且帷幕施工對周邊環境存在污染等多重不利因素,專家組一致放棄帷幕方案。專家組選用真空井點降水技術的原因,主要考慮了真空井點降水技術安全性可靠、成本低、工期快,施工靈活,占位少,施工無污染,體現綠色環保施工特點,并且施工能夠緊密配合該項目分段施工的特點,能夠保質快速完成各段的降水止水施工任務。

        3.5 真空井點降水止水技術特點及應用效果

        1)技術特點。真空井點降水止水技術是在基坑開挖過程中為增強基坑側壁穩定,避免地下水的因素造成的危險所采取的目前較為先進的、安全可靠的施工技術。該技術在地層中形成的“小降水漏斗”和“真空止水帷幕”能有效降低地下水位,降低含水土層的含水率、改善土體的物理學性能,增加土層的承載力,可以保障并達到安全文明施工,縮短施工周期,節省施工空間,節省工程造價的施工目標。

        2)綠色施工方法。在建立真空井點降水止水系統的施工過程中,真空井點的成孔過程對環境不會造成污染;真空井點降水系統排出的地下水為清水,該水源的再利用價值高,體現綠色施工的特點。

        3)應用效果。根據同類近河水利工程施工經驗,結合本工程實際地質情況,基坑內的粉性土層經真空井點主動抽吸其土層中的孔隙水后,該土層的凝聚力C值和內摩擦角α值能提高1倍,可增強基坑側壁的穩定性,同時固結基底的粉土,避免流砂發生。

        4、真空井點降水止水設計     

        根據我公司在同類工程施工經驗,結合本工程實際地質情況,運行中的真空井點可以在其埋設位置形成寬1m左右的止水帶,有效阻擋深溝基坑外側地下水的側向滲流,能夠有效降低地下水位至深溝基坑底的位置。采用真空井點降水止水措施,可以起到止水與降水的雙重作用,從而使地下排水管廊施工階段施工順利進行。

        根據現場已開挖探坑的實際情況,地下水的埋深標高-4.00m,坑溝挖深7.00m。水位須降至-7.50m的位置。降水深度是指地下水位從-4.00m被降至-7.50m的位置,垂直深度為3.50m

        4.1 埋設位置和真空井點埋設深度

        沿深溝基坑走向在開挖上口邊緣線上布局埋設真空井點,從自然地坪開始埋設,埋設深度8.50m(若從-2.0m平臺開始埋設,埋設深度6.50m)。

                4.2 井點計算

        1)基坑最大涌水量計算(按非完整井考慮)

        a.基坑水位降深S

        S=3.5m

        b.抽水深度H

        H8.5m

        c.降水影響半徑Ro

        Ro=2S(KH)1/2=2×3.5×(100×8.5)1/2204m

        4.4 真空井點主機設備及安裝

        本基坑擬埋設974個真空井點,根據真空井點降水止水主機系統單套日排水量600m3的功效特點,按基坑延米100米分段進行降水,每段使用2套真空井點主機設備,真空井點排出的地下水須采用自流方式排放。 

        4.5 工期

        1)安裝工期:第一個施工段深溝基坑長度約100米,真空井點需要制作100個左右,安裝2套真空降水止水系統,獨立工期約9天,以后各施工段的真空井點施工與土方、前期地下排水管廊施工形成流水化作業。

        2)設計降水工期:150天。

        5、施工中的作用

         5.1 降水止水雙重作用

         全場的974個真空井點對深溝基坑需要止水的土層橫向滲流起截流作用,即截流深溝基坑外不斷涌入的地下水,起到止水的作用,從而滿足深溝基坑止水要求;可將地下水位控制在深溝基坑底以下0.5m的位置,從而滿足土方和地下排水管廊的施工要求。

        5.2文明施工的作用

         通過真空井點設備的主動降水,土層中形成的小降水漏斗包圍的非飽和土區域提高了坑溝側壁的凝聚力C值和內摩擦角α值,提高了其支護效能。施工區的非飽和土區域可保障雨季施工安全,因施工作業區內的非飽和土體始終在含水量較低狀態下,改善了施工場地的環境,為文明施工和縮短工期創造了條件。

        5.3安全環保的作用

         真空井點抽水過程為緩慢地,降水速度可控的過程,其影響半徑小,可避免大口徑降水井、深井井點或管井井點急速陡降而產生的不均勻沉降造成的坑溝作業區周圍建筑物、道路和地下管線的危險性,從而避免鄰近建筑物產生裂縫或下陷。

        真空井點因其主動抽吸孔隙水,在含水土層中能完全做到固液分離,從而避免了粉性土流砂產生;抽出的地下水為清水,對地下排水管網無污染;抽出清水可避免因“大口徑”式抽水過程固體物流失而造成的地表不均勻沉降的危險性。

              6、投入本項目的機械設備表

        序號

        機械設備名稱

        品牌型號

        功率

        KW

        數量

        (臺)

        備注

        1

        真空井點降水

        止水主機

        SDSL-65

        7.5

        6

         

        2

        地質鉆機

        100

         

        8

         

        3

        電焊機

         

         

        2

         

        4

        切割機

         

         

        2

         

         

        7、施工效果

        在地下排水管廊施工過程中使用真空井點降水止水技術對近河深溝基坑內粉性土層進行降水止水,全面達到了預期的施工目標,即提供一個無滲透變形危害、有利于土方和地下排水管廊安全施工的空間環境;對地下水滲流進行安全、有序的控制,降水全過程保障周邊環境安全的同時保障地下排水管廊主體工程順利施工,真空井點降水技術施工效果優秀。

        熊濟清 2014.12.

         

         

        附件1 施工單位與項目負責人

        濱河路(西龍路-長廊路)第三標工程段總承包單位:湖南省沙坪建筑有限公司

        道路工程項目負責人:向志輝 1311731999

        道路工程技術負責人:戴奇石 13787263459

        道路工程成本管理負責人:文艷波13117317777

        地下排水管廊工程降水專項技術負責人:熊濟清15973199505

        濟南魯鵬聯信水處理技術有限公司負責人:戴教授15084789526


        附件2  施工圖紙(真空井點埋設剖面圖)

        附件3  施工效果圖

             

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