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        城市鬧市區(qū)地鐵車站在復(fù)雜軟弱富水地層的降水施工

        2021-11-27 10:36:41曹冠凱
        家園·建筑與設(shè)計(jì) 2021年14期
        關(guān)鍵詞:城市地鐵復(fù)雜地質(zhì)

        摘要:基坑降水對深基坑周邊環(huán)境有很大影響,特別是在復(fù)雜地質(zhì)條件下,即要降承壓水以保證基坑安全,又要控制承壓水的降水量,減少對周邊環(huán)境的影響。本文根據(jù)在復(fù)雜地質(zhì)條件下基坑降水實(shí)例,為類似工程起到參考作用。

        關(guān)鍵詞:城市地鐵;復(fù)雜地質(zhì);降水控制

        引言

        隨著城市的飛速發(fā)展,越來越多的地鐵線路需經(jīng)過鬧市區(qū),許多車站基坑離建筑物的距離很近,這就對基坑施工對周邊環(huán)境的影響提出了更高的要求。特別是在一些富水軟弱地層條件下,基坑降水直接影響到周邊建筑物的沉降,這就要求根據(jù)不同的地質(zhì)條件采取不同的降水方案,在工程實(shí)施的同時(shí)、減少對周邊環(huán)境的影響。

        1、工程概況

        新村路站位于城市干道下,呈南北向布置,主體結(jié)構(gòu)全長167m,為地下二層站,端頭井寬21.4m,標(biāo)準(zhǔn)段寬17m,采用復(fù)合墻體系?;硬捎?.8m厚地下連續(xù)墻,南、北端頭井地下連續(xù)墻深31.5m,標(biāo)準(zhǔn)段地下連續(xù)墻深28m,基坑開挖深度約17.3m,坑底采用旋噴樁抽條加固。

        2、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)

        2.1工程地質(zhì)條件

        新村路站所屬場地地貌屬濱海平原類型,形態(tài)單一,為既有道路,地勢平坦。

        擬建場地地面標(biāo)高約為3.4m,場地自地表至65.3m深度范圍內(nèi)的土層均為第四紀(jì)松散沉積物,場區(qū)內(nèi)地質(zhì)情況相當(dāng)復(fù)雜,受古河道切割影響,分布有第⑤層砂質(zhì)粉土,頂面埋深約18.8m,層厚為6~30m;在場區(qū)北部端頭井,上覆⑤層缺失,正常分布有第⑥層和第⑦層,第⑥層厚度約為5m,第⑦層頂面埋深約29.8m,層厚約1.8~3.5m。

        2.2水文地質(zhì)

        工程所在場地淺部地下水屬潛水類型,主要補(bǔ)給來源為大氣降水與地表徑流,水位動(dòng)態(tài)為氣象型,地下水位埋深在0.5~0.7m。

        場地⑤砂質(zhì)粉土層為微承壓水層,下部⑦層屬承壓含水層,該承壓含水層在場地內(nèi)與微承壓含水層相通,⑤微承壓水與⑦承壓水水頭埋深分別為5.65m、6.07m,第⑤層承壓含水層頂板距基坑底1.5m。

        3、基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算

        基坑開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后,坑內(nèi)承壓含水層頂板以上的覆土的自重壓力遠(yuǎn)小于承壓水壓力,必須采用深井減壓降水措施。根據(jù)驗(yàn)算,初始水頭5.65m時(shí)安全開挖深度為15.04m,開挖至基底17.3m深時(shí),承壓水水頭埋深應(yīng)在9.34m。

        4、基坑降水設(shè)計(jì)

        4.1基坑降水要求

        根據(jù)本工程的情況,基坑降水應(yīng)滿足以下要求。

        ⑴對基坑內(nèi)的土層進(jìn)行疏干降水,以方便基坑開挖。

        ⑵降低的承壓水水頭,防止基坑底面發(fā)生突涌,保證基坑施工安全。

        ⑶在圍護(hù)結(jié)構(gòu)不發(fā)生嚴(yán)重滲漏、滿足施工要求及保證基坑底面不發(fā)生突涌的前提下,減壓降水盡可能減少基坑外側(cè)的承壓含水層水位降深,以減小減壓降水引起的基坑外地面的沉降。

        4.2基坑疏干降水設(shè)計(jì)

        在基坑內(nèi)設(shè)置疏干井降低基坑內(nèi)開挖土層的含水量,疏干地下水;疏干井在基坑內(nèi)每200m設(shè)置一口。

        北端頭井因缺失⑤層,基坑開挖深度17.3m,疏干井深度為22m,共布置2口井。

        其他部位在18.8m以下存在⑤層,疏干井深度不進(jìn)入⑤層,坑內(nèi)共布置14口疏干井,井深15.0m。

        底部采用輕型井點(diǎn)進(jìn)行降水。

        4.3基坑北部4~9軸減壓降水設(shè)計(jì)

        基坑北部4~9軸存在第⑦層承壓含水層和第⑤層微承壓含水層,因連續(xù)墻已將第⑤層微承壓含水層封閉,可采用疏干井降水,坑內(nèi)布置混合降壓井3口,降壓井過濾器底端進(jìn)入⑦層,考慮井深為34m,下部過濾器長3m,中部過濾器長7m,上部過濾器長8m。

        4.49~22軸基坑內(nèi)減壓降水設(shè)計(jì)

        在基坑9~22軸只存在第⑤層微承壓含水層區(qū)域,在坑內(nèi)布置15口減壓井,其中2口井作為備用井兼觀測井,減壓井的過濾器底端進(jìn)入⑤層,但不超過連續(xù)墻底(標(biāo)準(zhǔn)段地下連續(xù)墻深28m、端頭井地下連續(xù)墻深31.5m),初步考慮井深為26m;

        在坑外布置4口應(yīng)急備用井,井深為41m,過慮器在30m~40m,作為坑內(nèi)抽水時(shí)坑外觀測井;坑外4口井盡量不抽水,只作為應(yīng)急備用和觀測井使用。

        5、地面沉降預(yù)測分析

        5.1減壓降水引起的地面沉降預(yù)測計(jì)算

        采用下列經(jīng)典彈性地面沉降公式進(jìn)行降水引起的地面沉降預(yù)測計(jì)算:

        減壓井群持續(xù)抽水90天后,預(yù)測計(jì)算結(jié)果表明,在基坑外側(cè)靠近地下連續(xù)墻的地段,因減壓降水引起的地面沉降約為10.0mm。

        5.2減壓降水引起的地面沉降控制

        ⑴臨近建筑物和地下管線的減壓井抽水時(shí)間應(yīng)盡量縮短。

        ⑵對周圍環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)調(diào)整抽水井?dāng)?shù)量及抽水流量,以指導(dǎo)降水運(yùn)行和修復(fù)施工。

        ⑶監(jiān)測及時(shí)處理,反饋現(xiàn)場指導(dǎo)施工。

        ⑷對管線、要保護(hù)的建筑等,必須由專業(yè)監(jiān)測單位進(jìn)行監(jiān)測。

        ⑸基坑施工過程中,如地下連續(xù)墻發(fā)生滲漏或嚴(yán)重滲漏,應(yīng)及時(shí)采取封堵措施。

        6、降水運(yùn)行管理

        6.1減壓井降水運(yùn)行管理

        ⑴水位觀測主要通過未抽水的觀測井進(jìn)行觀測。

        ⑵降水運(yùn)行時(shí)開啟減壓抽水井?dāng)?shù)量和抽水量大小,應(yīng)根據(jù)基坑開挖深度和對應(yīng)的安全承壓水頭埋深進(jìn)行控制。

        ⑶在全部減壓井施工結(jié)束后,進(jìn)行1次單井及群井減壓抽水試運(yùn)行,檢驗(yàn)施工用電及排水情況,同時(shí)觀測各井水位,總結(jié)數(shù)據(jù),為后續(xù)開挖時(shí)開啟減壓井的數(shù)量和抽水量做準(zhǔn)備。

        ⑷減壓降水運(yùn)行過程中每天將抽水量和承壓水位的動(dòng)態(tài)情況報(bào)告,總結(jié)數(shù)據(jù)。

        6.2疏干井降水運(yùn)行管理

        ⑴必須在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)封閉后才能進(jìn)行疏干井工作。

        ⑵地基加固(如旋噴樁加固)施工結(jié)束后,方可進(jìn)行成井施工。

        ⑶預(yù)抽水至少在基坑開挖前15天進(jìn)行,隨開挖深度的加深可逐節(jié)割除上部井管。

        ⑷在疏干井的成井施工階段,完成一口投入降水運(yùn)行一口,提前降水。

        7、降水效果及基坑穩(wěn)定情況

        本工程通過基坑降水設(shè)計(jì)、降水試驗(yàn)和降水運(yùn)行的進(jìn)行,基坑在開挖過程中處于可控狀態(tài),坑內(nèi)疏干降水效果良好,土方開挖順利。減壓降水在基坑開挖過程中按需進(jìn)行,基坑開挖完成后基坑周邊最大沉降為11mm,與預(yù)測計(jì)算沉降相符,故按照降水設(shè)計(jì)的疏干降水和減壓降水達(dá)到了相應(yīng)的效果,證明降水方案的可行。

        8、結(jié)束語

        富水軟土地質(zhì)的基坑工程在施工前根據(jù)地質(zhì)情況做好降水設(shè)計(jì)和抽水試驗(yàn),對基坑的順利開挖十分關(guān)鍵。基坑開挖時(shí),隨時(shí)觀察降水狀態(tài),同時(shí)加強(qiáng)對基坑及周邊環(huán)境的監(jiān)測,實(shí)行信息化施工,保證基坑的穩(wěn)定和正常施工。

        參考文獻(xiàn):

        [1]姚天強(qiáng),石振華,等.基坑降水手冊.中國建筑工業(yè)出版社,2006,4

        [2]趙志縉,應(yīng)惠清.簡明深基坑工程設(shè)計(jì)施工手冊.中國建筑工業(yè)出版社,2000,4

        作者簡介:曹冠凱,1999年7月畢業(yè)于北方交通大學(xué)鐵道工程專業(yè),大專學(xué)歷。

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