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上下含水层,在水位差的作用下,上层地下水就会通过井孔自然地流到下部含水层中,从而无需抽水即可达到降低地下水的目的。
自渗井点降水法适用于下列条件:
① 在降水范围内的地层结构为三层以上,含水层有两层以上,各含水层之间为相对隔水层(以粉质粘土)或隔水层(以粘土为主)。下层含水层的埋深以距离基坑底5~20m为宜。
② 下层含水层的水位(或水头)低于上部含水层水位,并低于基坑施工要求降低水位。
③ 下层渗透系数大于上层含水层的渗透系数,且具有一定厚度(一般大于2m),能消纳的水量大于或等于降水深度内的基坑涌水量。
④ 上层地下水的水质未受污染,符合引入下层地下水的要求。
这种降水方法是近年来发展起来的一类新型井点降水方法,具有施工简单、快速、不用抽水设备、不排水、不耗能、不占用场地、便于管理、成本低等优点。降水深度适用范围大(5~20m),井点的混合水位一般都大于含水层的底板,有利于所降含水层的疏干,取得好的降水效果。边施工引渗井就能发挥降水作用,到引渗井施工结束或施工之中,就可动铲挖槽,不用进行抽水预降,可以达大大缩短降水施工工期。在大跨度的基坑降水时,只需在基坑内的有利部位增加少量管井,待地下水位降至要求深度后回填级配砂石或大砂砾渗井,既可以保证降水质量,缩短降水工期,又能满足地基其强度要求。有效降水时间长,在引渗井不被破坏的条件下,能维持数年之久,对地下构筑物的渗漏和保持地下室的干燥等非常有利。 ⑻ 综合井点降水
对于一些特定的水文地质条件和工程有特殊要求,采用某一种井点降水难以取得满意的降水效果,可以同时采用两种或多种降水方法,如管井与轻型井点相结合,喷射井点与电渗井点降水相结合,管井与引渗砂井相结合,轻型井点与喷射井点降水相结合等。下面介绍渗抽结合的降水方法。在具备一定自渗条件,但自渗后水位降深不能满足降水要求,或降水面积较大,光靠周边围降不能使基坑中部的降水深度及降水时间满足设计、施工要求时,可以采用砂砾井或管井引渗配合轻型井点或管井抽水来达到降水的目的。
当场地具备浅层自渗条件,但自渗后的水位埋深高于降水深度或降水面积大时,沿基坑四周或中部布置砂砾引渗井,以降低上层滞水水位,并与基坑四周边沿适当增加管井抽取下部砂层的地下水,以加深引渗井中的混合水位,从而达到设计降水深度和保证降水工期的要求。两种井的间距和深度应根据场地水位地质条件和降水要求确定,可参照以上相同井点布置。
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当场地具备深层自渗条件,但降水深度很大,或降水面积很大时,可在基坑周边或中部布置引渗管井,以降低上层滞水和中部潜水含水层中的水位,在选用部分管井作为抽水井,抽取下部承压(潜水)含水层中地下水,以满足降水要求。次方法可以将地下水降至20m以上。
当上层滞水或潜水含水层埋藏较浅,其含水层为粉、细砂,基坑深度进入第二含水层或以下时,虽然具备深层自渗条件,但只有引渗管井难以有效地疏干含水层,常常引起边坡或桩间土的坍塌。因此,采用引渗管井降低地下水位,再用轻型井点疏干上层滞水或潜水的残留水,以保证降水效果和边坡稳定 。 1.2基坑维护工程存在的主要问题
深基坑工程支护技术虽已在全国不同地区、不同的地质条件下取得了不少成功的经验,甚至在一些达到国际水平,但仍存在一些问题需进一步研究或提高,以适应现代化经济建设的需要。深基坑工程支护施工过程中常常存在的问题主要有以下几种:
⑴ 土层开挖和边坡支护不配套
常见支护施工滞后于土方施工很长一段时间,而不得不采取二次回填或搭设架子来完成支护施工一般来说,土方开挖技术含量相对较低,工序简单,组织管理容易。而挡土支护的技术含量高,工序较多且复杂,施工组织和管理都较土方开挖复杂。所以在施工过程中,大型工程均是由专业施工队来分别完成土方和挡土支付工作,而且绝大部分都是两个平行的合同。这样在施工过程中协调管理的难度大,土方施工单位抢进度,拖工期,开挖顺序较乱,特别是雨期施工,甚至不顾挡土支护施工所需工作面,留给支护施工的操作面几乎是无法操作,时间上也无法完成支护工作,以致使支护施工滞后于土方施工,因支护施工无操作平台完成钻孔、注浆、布网和喷射砼等工作,而不得不用土方回填或搭设架子来设置操作平台来完成施工。这样不但难于保证进度,也难于保证工程质量,甚至发生安全事故,留下质量隐患。 ⑵ 边坡修理达不到设计、规范要求
常存在超挖和欠挖现象一般深基础在开挖时均使用机械开挖、人工简单修坡后即开始挡土支护的砼初喷工序。而在实际开挖时,由于施工管理人员不到位,技术交底不充分,分层分段开挖高度不一,挖机械操作手的操作水平等因素的影响,使机械开挖后的边坡表面平整度,顺直度极不规则,而人工修理时不可能深度挖掘,只能就机挖表面作平整度修整,在没有严格检查验收就开始初喷,故出现挡土支付后出现超挖和欠挖现象。
⑶ 成孔注浆不到位、土钉或锚杆受力达不到设计要求
深基坑支护所用土钉或锚杆钻孔直般为100~150的钻杆成孔,孔深少则五、
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六米,深则十几米,甚至二十多米,钻孔所穿过的土层质量也各不相同,钻孔如果不认真研究土体情况,往往造成出渣不尽,残渣沉积而影响注浆,有的甚至成孔困难、孔洞坍塌,无法插筋和注浆。再者注浆时配料随意性大、注浆管不插到位、注浆压力不够等而造成注浆长度不足、充盈度不够,而使土钉或锚杆的抗拔力达不到设计要求,影响工程质量,甚至要做再次处理。 ⑷ 喷射砼厚度不够、强度达不到设计要求
目前建筑工程基坑支护喷射砼常用的是干拌法喷射砼设备,其主要特点是设备简单、体积小,输送距离长,速凝剂可在进入喷射机前加入,操作方便,可连续喷射施工。虽然干喷法设备操作简单方便,但由于操作手的水平不同,操作方法和检查控制等手段不全,混凝土回弹严重,再加上原材料质量控制不严、配料不准、养护不到位等因素,往往造成喷后砼的厚度不够、砼强度达不到设计要求。⑸ 施工过程与设计的差异太大
深层搅拌桩的水泥掺量常常不足,影响水泥土的支护强度。我们发现在同样做法的支护,发生水泥土裂缝,有时不是在受力最大的地段,检查下来,往往是强度不足,地面施工堆载在局部位置往往要大大高于设计允许荷载。施工质量与偷工减料的现象也并不少见。基坑挖土是支护受力与变形显著增加的过程,设计中常常对挖土程序有所要求来减少支护变形,并进行图纸交底,而实际施工中土方老板往往不管这些框框,抢进度,图局部效益。 ⑹ 设计与实际情况差异较大
深基坑支护由于其土压力与传统理论的挡土墙土压力有所不同,在目前没有完善的土压力理论指导下,通常仍沿用传统理论计算,因此有误差是正常的,许多学者对此进行了许多研究,在传统理论土压力计算的基础上结合必要的经验修正可以达到实用要求。问题是对这样一个极为复杂的课题,脱离实际工程情况,往往会造成过量变形的后果。如某些设计、不考虑地质条件、地面荷载的差异,照搬照套相同坑深的支护设计。必须根据实际地面可能发生的荷载,包括建筑堆载、载重汽车、临时设施和附近住宅建筑等的影响,比较正确地估计支护结构上的侧压力。
⑺ 工程监理不到位
按规定高层建筑、重大市政等的深基坑是必须实行工程监理的,大多数事故工程都没有按规定实施工程监理,或者虽有监理而工作不到位,只管场内工程,不管场外影响,实行包括设计在内的全过程监理的就更少。客观地说深基坑工程监理要求监理人员具有较高业务水平,在我国现阶段主要就只是监控支护结构工程质量、工期、进度,而对于设计监理与对住宅及周边环境的监控尚有一定差距,巫待完善与提高。 ⑻ 施工监测不重视
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主要是建设单位为省钱不要求施工监测,或者虽设置一些测点,数据不足,忽视坑边住宅的检测,或者不重视监测数据,形同虚设。支护设计中没有监测方案,结果发生情况不能及时警报,事故发生后也不易分析原因,不利于事故的早期处理,省了小钱化大钱。为了减少支护事故,有待精心设计、精心施工、强化监理,保护坑边住宅与环境,提高深基坑支护技术和管理水平。
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2 工程概况
2.1建筑工程概况
茶亭站位于八一七中路,骑跨群众路,设计为地下二层岛式车站。车站两端延伸矩形区间,北段至高桥路口,南端至茶亭公园湖侧设置盾构工作井。车站主体结构尺寸为:长约481.6m,宽19.3m。顶板覆土厚约3.34m, 车站标准段基坑开挖深度约16.5m。
本站与华辰地下空间开发相对关系:本站及两端矩形区间大部位于华辰地下空间大基坑范围内,车站两侧紧邻同步实施的华辰地产开发结构, 其基坑已开挖深度约为8.7米,车站基坑在君临盛世茶亭的基坑内需继续开挖7.5~12.5米。
图1 地铁站址周边环境图
2.2 基坑地质概况
根据福州市勘测院2008年7月完成的《福州市轨道交通1号线茶亭站岩土工程勘察报告》(详细勘察阶段)资料,茶亭站场地工程地质特征自上而下描述如下:
⑴ (Q43)人工填土①:灰黑、灰褐色,稍湿,松散~稍密,上部主要为人工回填土,主要为粘性土、含生活、建筑垃圾及碎石块、碎砖块。上部杂填土为前期堆填,下部堆积的粘土、瓦砾等堆填年代约三十年。硬杂质含量大于25%。其厚度一般1.6~5.8m。
⑵ (Q43)中砂①2:灰黑、灰黄色。饱和,松散,主要为石英、长石颗粒,含云母片。级配一般。厚度1.6m。
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