地下水基坑施工技术分析

2011-08-15史经海

黑龙江水利科技 2011年4期

史经海

(新疆阿瓦提县水管总站，新疆阿瓦提843200)

水利工程建筑物基础开挖一般较深，多数在地下水位以下。基坑既要满足永久工程几何尺寸需要，又要提供一个合理的施工空间，使基础的施工作业得以按照设计所指定的位置进行。在进行基坑施工的过程中由于会出现地下水，所以重视基坑施工中的地下水保护和地下水控制有着相当重要的作用。

1 地下水基坑施工存在的问题

1.1 基坑边坡坍塌

进行地下水开发建设的过程中会出现基坑边坡的坍塌现象，这种情况一般发生在基坑施工阶段和基坑支护施工刚结束不久。究其原因，主要是由于钻孔技术不成熟，施工单位没有经过合理的设计，也没有严格按设计施工，从坍塌的坡面看，针对坡面的钻孔支护没有规范进行，钻孔进入了土体，但是规格不够，注浆标准不够，使得土钉的深入强度不够，只是将土钉杆体直接击入土体。

1.2 边坡水平位移较大

一些基坑边坡水平位移较大，并且经监测，水平位移还在继续加大。这种情况的发生主要是对边坡的稳定性估计不足，没有根据具体情况开展合理的凿井施工，其程序设计不够合理，对地下水的水位下降技术处理的不好，使得地下水水位偏高，导致了边坡的水平位置有空隙，造成了基坑的稳定性不足。

1.3 建筑物变形

在旧建筑物改造过程中，要注意原建筑物，处理稍有不当，原有的建筑物就极易变形。一般来说，旧建筑物变形都是其地基沉降引起的。就其原因主要是在施工的过程中快速降低地下水位，或排水方式不当，使原基础土体流失或土体性质发生改变，使得周围的土体平衡状态发生改变，严重的情况下还会使得土体快速滑移，易造成原基础断裂或坍塌事故。

2 地下水基坑施工的基本程序

2.1 确定地下水的埋藏情况

地下较深基坑施工首先要确定地下水的埋藏情况，在丰富地下水地区要进行基坑施工的全面模拟计划研究才能进行具体施工。一般来说含水层结构单一，以砂卵砾石为主，透水性能和贮水条件均好的地区属于地下水开采条件较好。要充分考虑基坑的涌水量，选用合适的降水措施。降低地下水位的不是建筑物施工的全部内容，但在进行建筑施工时，是必须要作为专题考虑地下水的问题，必须确定其地下水位降至施工面以下，保证施工的可能性和工程质量。

2.2 确定施工程序

地下水基坑的施工程序一般包括:排水降水→土方开挖钻孔→确定开挖的顺序和坡度→分段分层平均下挖→修边和清底。在确定施工程序之后，选择施工方法:①针对不同地层选择好不同的钻机类型是保证快速成孔的关键。②施工中选择好优质黏土、随时检测泥浆指标对保证孔壁稳定和钻进非常重要。③自渗井点降水，当降水场地的一定深度内，存在有两层或两层以上的含水层，并且上层比下层的渗透能力小，下层水位低于降水深度时，便可打通上下含水层，土层地下水就会在水位差的作用下通过井孔自然地流到下部含水层中，达到降低地下水位的目的。④在中细颗粒地层中，选用冲击正循环配管钻或使用回转钻机也能加快成孔速度。

3 深基坑地下水的技术研究

3.1 降低地下水位施工技术

地下水位较高的地区，地下水对深基坑工程施工带来的危险程度是相当高的。平原区建筑物施工地下水的来源一般为上下游河(渠)床渗流，上层潜水，如果上下游落差较大时，渗流的来源复杂，枯水期和丰水期水位变化的影响，在制定止水方案时应从深基坑工程的防管涌、防渗流、降排水3个方面考虑，根据地质勘察部门提供的地质资料，深入分析地下水的成因，了解深基坑周围环境，例如，确定土方开挖方案时，应对周围建筑物、构筑物进行拍照和录像，对地质勘测报告、周围建筑物及地下设施情况等信息进行分析，对特殊土质需精心组织施工，软土分层开挖的深度不宜太大。要以主动降水为主，不要出现被迫降水。对随意放水的现象一定要严格制止，以免发生水涌、坍塌的不利事件。降水施工技术应包括:在设排水井通过潜水泵抽水排至基坑边坡排水明沟。计集水井下方，再挖深1.2 m以上，然后放入 1个800 mm×800 mm带网钢筋笼，周边用20～40 mm碎石填塞，然后再放人一个500 mm的带网钢筋笼，在内外钢筋笼的空隙处，用20～40 mm碎石填至设计垫层下标高，上面用油毡纸覆盖2层。每个降水井均由1台潜水泵配备自动水位控制装置抽水外排。降水井最终封闭采用法兰盘。这种方法的适用条件为:①在降水范围内的含水层有两层以上，下层含水层的埋深以距离基坑5～20 m为宜，下层含水层的水位要低于基坑施工要求降低水位，并且各含水层之间为相对水层或隔水层。②上层地下水的水质符合引入下层地下水的要求，未受较大污染。③下层渗透系数大于上层含水层的渗透系数，其厚度应能消纳的水量要大于降水深度内的基坑涌水量。

3.2 钻孔技术的控制

基坑建设中的钻孔技术是防止基坑塌方的主要手段，钻孔技术的控制是完善地下水深坑技术的首要任务。在具体的施工过程中要把握成孔的角度，如果在施工过程中发现垂直度偏差过大，必须及时进行纠偏调整。调整的手段可以利用钻机油缸进行纠偏，如果偏差不大或套管入土不深(＜5 m)，可直接利用钻机的两个顶升油缸和两个推拉油缸调节套管的垂直度，即可达到纠偏的目的。如果偏小就要在旋挖钻机就位以后，先预钻一个深3 m左右的导孔，导孔的直径只要能顺利放入套管护筒即可。钻孔的施工流程设计也很重要，首先要压入护筒并取土成孔。为了保证进入桩位预孔内护筒的垂直度要求，先用旋挖钻机的护筒驱动器驱动第一节套管(每节套管长约7～8 m)压入1.5～2.5 m，然后用短螺旋钻斗(或土斗等)从套管内取土，一边卸土、一边继续下压护筒没入土中，第一节套管按要求压入土中后，地面以上要留1.2～2.0 m，以便于接管。然后在进行钻机打孔，最后根据成孔情况进行测量检验，对出现问题之处进行及时的修复。

4 地下水基坑施工过程中应注意的问题

在基坑开挖过程中，土层滞水、砂土层中的微承压水、裂隙水、地面排水、雨水等处理不当，都会给边坡支护和周围建筑、管线带来危害。在选择地下水的处理方式时，应对坡顶、坡面、坡脚采取降排水措施。上下游水位的变化，极易造成边坡失稳，应注意对上下游围堰的观察。在基坑开挖过程中，监理工程师如发现上下游水位快速现象，应要求施工单位及时采取措施，增加巡察班次，防止边坡含水量过大土壤液化引起滑坡。应注意以下6点:①在基坑顶缘四周适当距离处设置截水沟，并防止水沟渗水，以避免地表水冲刷坑壁，影响坑壁稳定性。②坑壁边缘应留有护道，静荷载距坑边缘≥0.5 m，动荷载距坑边缘≥1.0 m;垂直坑壁边缘的护道还应适当增宽;水文地质条件欠佳时应有加固措施。③应经常注意观察坑边缘顶面土有无裂缝，坑壁有无松散塌落现象发生，以确保安全施工。④基坑施工的延续时间不可过长，自开挖至基础完成，应抓紧时间连续施工。⑤用机械开挖基坑，挖至坑底时，应保留≥30 cm厚度的底层，在基础浇筑施工前，用人工挖至基底高程。⑥基坑应尽量在枯水季节施工。