基坑工程地下水位控制方法研究.docx

基坑工程地下水位控制方法研究赵连源 1浩 2雄 3常刘( 1. 抚顺县公路管理段 ,抚顺 113006; 2. 中铁七局集团有限公司 ,郑州 450052;3. 中铁七局集团郑州工程有限公司 ,郑州 450052 )摘 要 :重点讨论了目前地下水控制的一些常规方法 ,介绍了地下水处理不当引发问题原因的分析 ,主要围绕地下水处理方法即降低地下水位法和堵截地下水法进行概念性阐述 ,同时对地下水处理方法做出对比分析 。关键词 :基坑工程 ;地下水 ;降水 ;堵截 ;方法对比中图分类号 : u445. 55 + 3文献标识码 : b文章编号 : 1673 - 6052 ( 2009) 03 - 0110 - 031 前言基坑工程必须对地下水进行有效控制 ,而地下 水的控制同时也是基坑工程的一个难点 。尤其对于 土方开挖底面位于地下水位以 下的 地铁 站 点深 基 坑 ,必须通过对地下水处理来获得作业环境 ,工程上对地下水的处理方法有降水 、排水 、截水 、堵水 ,这里从概念上可归纳为四个字 ,即降 、排 、截 、堵 。其中降 水 、排水可以被认为是同一个范畴 。然而对应于地铁站的大型深基坑 ,主要以降水 、排水为主 ,截水 、堵 水为辅 。因此 ,对基坑进行降水主要有以下几个方面的作用 :有效防止基坑坡面和基底的渗水 ,使基坑在开挖期间保持稳定状态 ,从而有利于机械化施工 ; 防止边坡上或基底土层颗粒流失 ;减少土体含水量 , 有效提高土体物理力学性能指标 ,减少支护体系的 变形 ,提高土体固结强度 ,增加土中有效应力 ; 不影响临近的建筑物和地下管线的正常作用 。2地下水处理方法为了防止出现流砂 、基底涌砂隆起 ,并且确保基 坑开挖及地下结构施工期间的作业 ,一般需将地下 水位降至基坑底以下 0. 5 1. 5m ,而控制地下水的 方法主要有降水 、截水两种形式 ,这两种形式既可以单独使用 ,也可以组合使用 。这两种方法各有其利 弊 ,降水方法费用可能低于截水方法 。降水后对边坡稳定也有一定 的 好处 。但降 水必 须 持续 很长 时 间 。如果不能降水 ,则只能采用截水隔渗 。2. 1降低地下水位法降低地下水位方法有集水明排和井点降水两大 类 。( 1 )集水明排 。集水明排属于重力降水 (如图 1所示 ) ,它是在基坑内 (或外 ) 沿基坑周围开挖排水缝的产生 ,为保证桥梁结构的安全奠定了基础 。足以说明只要我们在具体施工中多分析 、多总结 ,结合采取多种预防处理措施 ,混凝土的有害裂缝是完全可以避免的 。con tro l of c rack o ccu rring in con struc tion of m a ssive conc re tfoo ting of h uanghe road b ridge in chaoyang c itya b strac tthe p ap e r sho rtly ana lyze s m a jo r rea son s fo r m a ssive conc re te c rack. a nd in the ligh t of con struc tionp rac tice of h uanghe road b ridge foo ting it ana lyze s the techn ique fo r c rack con tro lling in the con struc tion from con2 tro l of the a sso rtm en t and quan tity of cem en t, the adm ixtu re and add itive. the aggrega te, the de sign and the con struc2 tion e tc. in add ition it advance s som e gua ran tee ing m ea su re s. a bove w ill p rovide a given refe rence fo r con strcu tion of m a ssive conc re te.key wo rd s m a ssive conc re te; c rack; con tro l第 3 期赵连源等 :基坑工程地下水位控制方法研究111水降至设计深度 ,保证基坑开挖能在较干燥的施工环境中进行 。此法降水效果比较好 ,适用于具有不 同几何形状的基坑 , 它 有克 服流 砂 、稳 定边 坡的 作 用 ,能够降低承压水位 ,防止坑底隆起与破坏 ,改善 基坑的砂土特性 ,加速土的固结 ,是一种行之有效的现代化施工方法 。对于在地下水以下的含水量大 、渗透系数也偏 大的土层中开挖深基坑 、深基槽 ,采用一般的排水沟 集水井方法排水会引起一系列危害 。首先是地下涌 水量大 ,难以排干 ,无法浇捣混凝土 ,其次是遇到粉 质粘土 、粉土 、粉细砂时 , 还会出现严重的翻浆 、冒泥 、流砂现象 ,不仅使基坑无法开挖 ,而且还会造成 大量水土流失 ,使维护边坡失稳 ,或严重渗漏 ,造成 基坑附近地面出现塌陷 ,影响周围房屋和道路管线 的安全 。故当可能出现这种情况时 ,应采用人工降 低地下水位的措施 井点降水法 。2. 2堵截地下水 在城市中心区建筑密集的地区开挖基坑 ,降水时还要考虑对周围环境的影响 。当因降水造成的土 体固结下沉 ,会危及地上建筑物安全与使用时 ,宜采 用截水的方法来控制地下水 。目前 ,国内外对地下水进行堵截的方法主要有防渗垂直帷幕法 、防渗水 平帷幕法 、钢板桩 、地下连续墙 、稀浆槽 、夹心墙及冻 结法等 。( 1 )垂直防渗帷幕法 。防渗垂直帷幕也称“落 地式 ”隔渗 ,是在基坑四周采用高压喷射注浆 、压力注浆或渗透注浆和深层搅拌等技术方法 ,在地下形 成一道连续的墙幕 ,既可以起到很好的防渗阻水效 果 ,又能有效地支撑边坡 ,截水帷幕的底部宜插入不 透水层 。此法简单 ,适用广泛 ,在国内得到了广泛的 应用 。( 2 )防渗水平帷幕法 。防渗水平帷幕法是在基 坑底部采用高压注浆 、搅拌方法 ,形成一道地下水平 连续帷幕 ,用于基坑底的防渗和抗坑底隆起 、变形等 。 一般用于防渗垂直帷幕不能解决问题的工程中 。( 3 )钢板桩 。在开挖前 ,将钢板桩打入地下 ,能有效地堵截地下 水 , 且 对边 坡起 支 撑护 坡的 作 用 。 为能较好的阻水 ,需将钢板桩打入基坑下部的隔水 层中 ,并将其连成一体 。此法适用于淤泥质砂和粘 土质砂等地层 。( 4 )地下连 续墙 。连续 墙为 钢 筋混 凝土 结 构 ,有一定的入土深度 ,它既能承受较大的侧土压力 ,也 能防止地下水入侵 。对于软弱 、透水性小的土层止 水效果较好 。图 1 集水明排示意图沟 ,并每隔一定距离设置集水井 ,使基坑内挖土时渗 出的水经排水沟流向集水井 ,然后用抽水设备将集 水井中水排至坑 外 。排 水沟 与 集水 井保 持 一定 高 差 ,集水井比排水沟应低 0. 51. 0m ,排水沟底比挖 土面应低 0. 30. 5m ,随基坑开挖逐步加深 ,沟底和 井底均保持这一深度差 。集水井一般设置在基坑角 或每 30 40m 设 置 一 个 , 其 半 径 一 般 为 0. 7 0. 8m ,深 1. 0m。井壁可用挡土板 、水泥管或砖作临 时支护 ,井底 铺 0. 3m 厚 的 砾 石 , 以 防 泥 砂 堵 塞 水 泵 。抽水设备多用潜水泵 , 此法设备简单 、施工方 便 、费用低廉 ,在施工现场应用得最为普遍 。但是这种方法的缺点是 , 地 下 水沿 边坡 面 、坡脚 或 坑底 渗 出 ,使坑底软化或泥泞 : 当坑底开挖深度较大时 ,如 果土的颗粒较细 ,在地下水动水压力的作用下 ,还可能引起流砂 、管涌 、坑底隆起和边坡失稳 ,因此 ,集水明排在深基坑工程中单独使用有一定的条件 ,在高 水位地区基坑边坡支护工程中 ,这种方法往往作为阻挡法或其他降水方法的辅助降水措施 ,它主要排出潜水 、施工用水和雨水 ; 在地下水较丰富地区 ,若 仅单独采用这种方法降水 ,由于基坑边坡面渗水较多 ,坡面稳定难于保证 ,因此 ,这种降水方法一般不单独应用于高水位地区基坑边坡支护中 ,但当基坑 不深 、涌水量不大 、坑壁土体比较稳定以及不易产生 流砂 、流土 、潜蚀 、管涌 、掏空和坍塌等现象的粘性 土 、砂土 、碎石土的地层时 ,可以在低水位地区或土 层渗透系数很小及允许放坡支 护的 工程 中 单独 应用 。集水明排应重视环境影响 ,必须调查基坑周围 地表水是否可能对基坑边坡产生冲刷 、潜蚀作用 ,必要时宜在基坑外采取截水 、封堵 、导流等措施 。( 2 )井点降水 。井点降水是应用最广泛的降水 方法 ,是高地下水位地区基坑工程施工的重要措施之一 ,它是在拟建工程的基坑四周埋设能渗水的井 点管 ,配置一定的抽水设备 ,在不扰动土的结构的情 况下 ,不间断地将地下水抽走 ,使基坑范围内的地下 1994-2015 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 112北方交通2009( 5 )稀浆槽 。即 在基 坑 四周 挖一 槽 沟 , 向槽 中灌入膨润液 ,并用不透水物质回填 ,使膨润液在槽壁 上形成一层滤饼 ,可以防止或减少地下水向坑内渗 流 ,达到止水的目的 。该法虽有止水作用 ,但不能起 到支撑的作用 ,一般用于具有施工场地的浅基础施工 。( 6 )夹心墙 。是 在稀 浆 槽中 再挖 一 条沟 槽 , 在 槽内灌注混凝土 ,形成防渗挡土墙 。该法造价较高 , 一般也用于具有施工场地的浅基础施工 。( 7 )冻结法 。采 用冷 冻 技术 , 将 基坑 四 周的 土 层冻结 ,达到阻水和支撑边坡的目的 。可用于淤泥质砂和粘土质砂及砂卵石土 ,但技术和设备要求较 高 ,使用较少 。3各种地下水处理方法对比分析在地下水的处理中 ,降水的方法要优于其他方 法 。而不同的降水方法又有着各自的优缺点 ,这就要求我们在施工中根据实际情况选择合适的方法 。 为了达到降水的目的 ,在实际的工程中 ,根据各自处 理方法的优缺点 ,往往采取不同降水方法相互结合 的办法 ,互相而不是单一的选择某一种方法 。地下 水处理方法及其各自优缺点见表 1。4 地下水处理不当引发问题原因分析在基坑开挖期间 ,一些最坏的情况都是出现在 地下水位以下 ,这样会使施工作业条件变得恶劣 ,当 对基坑地下水处理不当时 ,常能造成基坑坍塌 ,地面 沉降等事故 ,分析地下水处理不当造成不良现象的原因 ,可归纳如下 :表 1地下水处理方法对比表地下水处理效果处理方法适用条件主要优点缺 点渗 透 系 数 较 处 理 少 量 残易 造 成 地 层施工简单 ,较集水明排 小 , 较 薄 的 地 留 水 有 一 定颗粒流失 ,降经济层作用水深度有限设 备 的 设 置 应用范围广 ,适合于各种土 地 下 水 处 理成 本 及 保 养井点降水 层降水深度大 , 费 用 较 集 水效果显著经济明排高复杂地层或周 能 够 起 到 一 处 理 局 部 复围环境复杂不 定 的 堵 水 效堵水截水 适合集水明排 果 ,或者降低 杂 地 层 或 周 费用较高围环境复杂和井点降水渗透系数( 1 )在基坑开挖排水过程中 ,边坡产生较大的水力坡度 、地下水向坑内渗流产生管涌 ;( 2 )降水井结构不合理或洗井不规范 , 当抽取 地下水时带走大量土颗粒 ,导致土体被掏空 ,造成地面塌陷或开裂 ;( 3 )围护结构防渗性差 ,坑外土颗粒流失 ;( 4 )基坑底板以下有承压水 , 坑底至承压含水 层顶板之间的土体压力小于承压水的顶托力 ,坑底产生突涌 、流砂 、流土等 ;( 5 )水质变化 , 特别是沿海地区特别容易导致 海水入侵 ,淡水资源咸化 。对以上造成不良现象的原因 ,只要在勘察时给 以足够认识 ,设计科学 、严谨 ,施工合理规范 ,并在施工管理和监测等各方面加强工作 ,以上不良现象是 可以避免或及时得以解决 ,使得影响程度降低到最 小 。r e sea rch on m e thod s fo r con tro l of groundwa te rl eve l of founda tion d itch enginee ringa b strac t d iscu ssion cen tre s on som e conven tiena l m e thod s fo r con tro l of groundwa te r leve l a t p re sen t, in tro2duce s inapp rop roa te groundwa te r leve l cau sed by imp rop e r dea ling w ith groundwa ted. it m a in ly expound s the m e th2 od s fo r groundwa te r hand ling, nam e ly the m e thod s cu tting down the groundwa te r and the m e thod s stopp ing up the groundwa te r, sim u ltaneou sl