软土水利基坑工程

软土水利基坑工程（精选十篇）

软土水利基坑工程 篇1

一般的软基开挖是在对开挖基面进行降排水以后, 使开挖基面达到足够的施工所需的承载力后, 采取放坡和支护结构挡土等方法进行开挖。这些常规的施工方法施工耗时较长, 特别是遇到透水性差的淤泥质土时, 降排水的时间会更长。在长江沿岸的涉河工程中, 工程施工均受长江汛期的影响, 一般工期较紧, 若采用常规的施工方法, 会直接影响拟建工程的安全度汛。

工程遇见软基施工时, 工程设计会采取相应的基础处理方案, 若将基础处理方案和软基开挖施工方案结合以来统筹考虑, 将会对工程造价的控制和施工进度的加快奠定良好的基础。这种理念在芜湖市外龙窝湖水利血防综合整治节制闸工程 (以下简称节制闸工程) 中起到了明显的效果。

芜湖市外龙窝湖滩地高程在黄海高程4.5~6.3m (本文高程为黄海高程) 之间, 该处土层只有面层为0.5~1m后的粉质壤土, 粉质壤土层下位10~30m厚的淤泥质粉质粘土, 其平均含水率为39.%, 平均塑限21.5%, 触变性强。节制闸工程设计底板高程为1.6m, 基础采用砼灌注桩, 桩顶高程为0.9m, 节制闸所在滩地高程为4.5m。施工时发现该处滩地承载力无法支撑挖掘机施工, 若采用常规方法将地基固结后开挖无法满足工期要求。为了同时满足工程施工和设计的要求, 将原设计的砼灌注桩变更为杉木桩基和1m厚块石加固层。

◆高明志

施工时具体操作方法为:

1) 在拟开挖面上铺筑1m厚的块石层, 挖掘机在块石层上后退进行开挖作业, 块石层跟随开挖进度不断下沉, 至设计的基面高程后, 将杉木砖从块石缝隙中压入基底。

2) 在拟开挖基面四周采用长6m, 稍径20cm的杉木桩, 按间距30cm进行支护, 开挖边坡1:5以上, 随着开挖深度的增加, 木桩支护相应降低。

3) 开挖施工采用斗容为0.8m3的挖掘机一台, 其后根据开挖土堆放的距离安排相应台数的挖掘机甩运, 将开挖土倒运至安全地点。

采用以上方法, 整个节制闸基坑开挖7000余立方土在48小时内完成施工。

在涵闸、泵站等水利工程设计时一般会采用水泥粉喷桩、砼灌注桩等地基加固措施。若遇见类似于外龙窝湖的地基条件时, 可将加固桩基的桩顶高程延伸到地面高程 (或地面高程附近) , 并根据基础开挖深度的扩展到开挖放坡范围以外 (放坡位置的布桩深度略深于基础开挖面以下即可, 不必与拟建构筑物地基加固桩基平齐, 具体深度根据现场的地质条件, 开挖深度、开挖边坡等因素确定) , 利用这种方法对被开挖面进行处理, 确保开挖基面具备机械作业所需的承载力, 同时确保开挖边坡的稳定。施工时边开挖, 边破桩, 直至设计基面高程。

工程设计时施工的依据, 工程施工中的各种反应又是设计优化的基础, 如果工程设计无法实施将是纸上谈兵;若施工不能满足设计要求, 不能体现设计意图, 建造出来的产品将是不合格品、次品, 甚至是废品。特别是在水利工程中, 不同的地点, 其地质、水文等条件及工期要求等因素均不相同, 工程建造时应根据具体情况确定不同的基础处理设计和施工方案, 并将两者有机地结合起来, 确保工程安全、顺利地实施和运行。H

摘要：软土地基加固是水利工程设计的一个重要内容, 软土基坑开挖也是施工的关键工序。本文结合软土地区基坑的特点, 针对性地阐述了软土基坑开挖处理技术。

软土水利基坑工程 篇2

1.1透水性较差

软土地基的土壤透水性比较差，在施工前需要对软土地基进行适当的排水，来保证软土地基的稳固性，但是，对软土地基的排水处理需要投入的人力比较大，并且需要的时间也比较长。

1.2压缩性较高

软土地基比较松软，因此，它具有很高的压缩性，其自身的强度也不高。在施工的过程中，随着软土地基承载的重量越来越大，其就会发生严重的变形，进而造成工程的塌陷情况。

1.3沉降速度快

由于软土地基强度比较小，密度也不高，因此随着工程量的增加，其会发生下陷沉降，而且，它的沉降速度和其承载的压力有正比关系，承载的压力越大，其沉降速度就越快。

1.4结构不均匀

软土地基的土壤强度和土壤密度一般都比较小，这就导致了它具有不均匀的结构组成，随着工程量的增加，其软土地基就会出现裂缝破损的情况，更严重的话，会出现塌陷的情况[1]。

2影响软土地基处理技术的因素

2.1水利工程的质量要求

水利工程的建设中，一般都是软土地基的情况，因此，对软土地基就要采取一定的处理方法来使它达到工程的要求标准。水利工程也是多种多样，具有不同的使用用途和建设要求，因此，在水利工程的建设中就要根据其实际情况进行软土地基的处理，而不是以将软土地基的处理尽善尽美为前提条件，在水利工程的质量要求下，就需要对水利工程多方面的`因素进行综合考虑，来选择合适的软土地基处理方法来进行土质处理。

2.2水利工程的工期要求

水利工程的建设中，建设的工期是其重要的施工进度标准，因此，水利工程的建设中，要严格按照工期的计划来完成各项施工段的质量，避免工期延误对工程项目造成影响。在实际的水利工程建设中，软土地基的处理往往要根据工程的实际进度而进行，这就造成了软土地基的处理时间过于依赖整体工期，而缺乏合理有效的固定时间段来进行细致的处理工作，从而对软土地基处理技术的应用造成了局限性和不稳定性[2]。

2.3水利工程的施工环境

略论水利堤防工程软土地基的处理 篇3

关键词：水利堤防 软土地基 处理措施

1、水利工程软土地基的特性

软粘土中最常见的、工程地质性质最差的要数淤泥或淤泥质土，通常工程上把天然孔隙比大于或等于1.5的亚粘土、粘土称为淤泥，而把孔隙比大于1.0小于1.5的粘土称为淤泥。其主要特性有：

（1）孔隙比和天然含水量大。我国软土的天然孔隙比一般e=l～2之间，淤泥和淤泥质土的天然含水量w=50～70%，一般大于液限，高的可达200%。

（2）压缩性高。我国淤泥和淤泥质土的压缩系的一般都大于O.5MPa-1，建造在这种软土上的建筑物将发生较大的沉降，尤其是沉降的不均性，会造成建筑物的开裂和损坏。

（3）透水性弱。软土含水量大，透水性却很小，土体受荷载作用后，往往呈现很高的孔隙水压力，影响地基的压密固结。

（4）抗剪强度低。软土通常呈软塑-流塑状态，在外部荷载作用下，抗剪性能极差。提高软土地基强度的关键是排水。如果土层有排水出路，它将随着有效压力的增加而逐步固结。

（5）灵敏度高。软粘土中尤其是海相沉积的软粘土，在结构未被破坏时具有一定的抗剪强度，但一经扰动，抗剪强度将显著强低。在高灵敏度的软土地基上筑堤时应尽量避免对地基土的扰动。

冲填土是水力冲填形成的产物。含砂量较高的冲填土，其固结情况和力学性质较好；含粘粒较多的冲填土往往强度较低，压缩性较高.具有欠固结性。

杂填土大多由建筑垃圾、生活垃圾和工业废料堆填而成，因此在结构上具有无规律性。以生活垃圾为主的填土，腐殖质含量较高，强度较低，压缩性较大。以工业残渣为主的填土，可能含有水化物，遇水后容易发生膨胀和崩解，使填土强度降低。

2、软土地基上堤防失稳的破坏机理

引起软土地基上堤防滑动破坏的根本原因，在于软弱地基中某个面上的剪应力超过了它的抗剪强度，稳定平衡遭到破坏。主要有两方面因素：①由于剪应力的增加，例如大堤施工中上部填土荷重的增加；降雨使土体容重增加；水位降落产生渗流力；地震、打桩等引起的动荷载等。②由于软土地基本身抗剪强度的减小。例如孔隙水应力的升高；气候变化产生的干裂、冻融；粘土夹层因浸水而软化以及粘性土的蠕变等。

对堤防工程进行稳定分析时，通常是将假想滑动面以上土体看作刚体，并以它为脱离体，分析在极限平衡条件下其上各种作用力，并以整个滑动面上的平均抗剪强度与平均剪应力之比来定义它的安全系数，即：

T1Fn = F

式中： Fn——堤防稳定安全系数；

T1——滑动面处土体的平均抗剪强度；

T—作用于滑动面上的平均剪应力。

Fn >1土体处于稳定状态； Fn <1土体处于滑动状态或有滑动的趋势； Fn = 1，土体处于临界状态。因此，要使处于滑动状态或有滑动趋势的土体达到稳定状态，必须Fn>1堤防：工程等级不同，Fn取值也不同，通常1.05～1.30之间），通常有两种方法：①提高土体的抗剪强度，使孔隙水应力充分消散，如对地基进行加固等；②减小作用在土体上的剪应力，如减小堤防的横断面积，尽量避免对堤防的扰动等。第一种方法在工程中被广泛采用。

3、软土地基上筑堤常用的地基处理方法及适用条件堤防工程，常用的软土地基处理方法有下面几种：

3.1堤身自重挤淤法

堤身自重挤淤法就是通过逐步加高的堤身自重将处于流塑态的淤泥或淤泥质土外挤，并在堤身自重作用下使淤泥或淤泥质土中的孔隙水应力充分消散和有效应力增加，从而提高地基抗剪强度的方法。在挤淤过程中为了不致产生不均匀沉陷，应放缓堤坡、减慢堤身填筑速度，分期加高。其优点可节约投资；缺点是施工期长。此法适合于地基呈流塑态的淤泥或淤泥质土，且工期不太紧的情况下采用。

3.2抛石挤淤法

拋石挤淤法就是把一定量和粒径的块石抛在需进行处理的淤泥或淤泥质土地基中，将原基础处的淤泥或淤泥质土挤走，从而达到加固地基的目的。一般按以下要求进行：将不易风化的石料（尺寸一般不宜小于30cm）抛填于被处理堤基中，抛填方向根据软土下卧地层横坡而定横坡平坦时目地基中部渐次向两侧扩展；横坡陡于1：10时，自高侧向低侧抛填。最后往上面铺设反滤层。这种方法施工技术简单，投资较省，常用于处理流塑态的淤泥或淤泥质土地基。

3.3垫层法

垫层法就是把靠近堤防基底的不能满足设计要求的软土挖除，代以人工回填的砂、碎石、石渣等强度高、压缩性低、透水性好、易压实的材料作为持力层。可以就地取材，价格便宜，施工工艺较为简单，该法在软土埋深较浅、开挖方量不太大的场地较常采用。

3.4预压砂井法

预压法是在排水系统和加压系统的相互配合作用下，使地基土中的孔隙水排出。常用的排水系统有水平排水垫层、排水砂沟或其它水平排水体和竖直方向的排水砂井或塑料排水板；加压系统有堆载预压、真空预压或降低地下水位等。当堆载预压和真空预压联合使用时又称真空联合堆载预压法。基本做法如下：

先将等加固范围内的植被和表土清除，上铺砂垫层；然后垂直下插塑料排水板，砂垫层中横向布置排水管，用以改善加固地基的排水条件；再在砂垫层上铺设密封膜，用真空泵将密土膜以内的地基气压抽至80kPa以上。该方法往往加固时间过长，抽真空处理范围有限，适用于工期要求较宽的淤泥或淤泥质土地基处理。流变特性很强的软粘土、泥炭土，不直采用此法。

3.5振动水冲法

振冲法是利角一根类似插入式混凝土振捣器的机具，称为振冲器，有上、下两个喷水口，在振动和冲击荷载的作用下，先在地基中成孔，再在孔内分别填入砂、碎石等材料，并分层振实或夯实，使地基得以加固。用砂桩、碎石桩加固初始强度不能太低（初始不排水抗剪强度一股要求大于20kPa），对太软的淤泥或淤泥质上不宜采用。

石灰桩、二灰桩是在桩孔中灌入新鲜生石灰，或在生石灰中掺入适量粉煤灰、火山灰（常称为二犯，并分层击实而成桩。它通过生石灰的高吸水性、膨胀后对桩周土的挤密作用，离子交换作用和空气中的CO2与水发生酸化反应使被加固地基强度提高。

3.6旋喷法

旋喷法是利用旋喷机具造成旋喷桩以提高地基的承载能力，也可以作联锁桩施工或定向喷射成连续墙用于地基防渗。旋喷桩是将带有特殊喷嘴的注浆管置于土层预足深度后提升，喷嘴同时以一定速度旋转，高压喷射水泥固化浆液与土体混合并凝固硬化而成桩。所成桩与被加固土体相比，强度大，压缩性小。适用于冲填土、软粘土和粉细砂地基的加固。对有机质成分较高的地基土加固效果较差，宜慎重对待。而对于塘泥土、泥炭土等有机质成分极高的土层应禁用。

4、结束语

以上处理方法是针对堤防工程软土地基处理时需要掌握的方法，若不加强注意，将影响工程的质量。在实际施工中，应根据不同的地基土质采用相应的方法进行处理，以确保地基的稳定，保证工程的质量。

参考文献：

[1]丁朴荣.水工沥青混凝土材料选择与配合比设计[J].小水电，2011，（8）.

紧邻地铁软土基坑工程实践研究 篇4

关键词：深基坑,地铁,沉降量,有限元分析

0 引言

由于深基坑工程的复杂性与临时性,即使采取了支护措施,出于技术经济效果的考虑,其安全性也较永久工程偏低许多,仍然会导致土体和围护结构变形,如果变形值超出允许值,就会对支护结构及周边环境造成危害[1,2]。随着技术的进步,目前基坑支护设计与施工已由稳定性控制发展到了变形控制。

地铁作为一种新型交通,对于缓解大城市公共交通压力起到了巨大作用,但是软土地基中的地铁,时常受到临近地铁区域深基坑、高楼桩基、降水、堆载等加载与卸载建筑施工的影响,为此上海市政府颁布了“上海市轨道交通管理条例”[3],对轨道交通保护区及保护区施工作业要求进行了规定,上海市市政工程管理局颁布的“沪市政法(94)第854号文”[4]则对轨道交通保护标准进行了严格规定。

上海地区地质条件较差,深基坑开挖变形也相对较大,常规措施难以保证满足沪市政法(94)第854号文的管理规定,因此必须采取针对性的保护措施,确保深基坑工程施工满足地铁保护标准。本文结合上海地区地铁9号线某区间隧道地铁保护区内的基坑工程实践,介绍本项目中的相关保护措施。

1 工程概况

1.1 工程简介

上海某办公楼项目地下2层,基坑面积约1.6万m2,挖深普遍在10.5 m~14.1 m。

基坑北侧宜山路下为正在运营的地铁9号线区间隧道,距离基坑11 m,地铁隧道埋深为14.1 m~16.1 m。正在运营的地铁区间隧道的变形保护要求高,也是本工程保护的重点。

1.2 地质条件简介

本项目地处漕河泾开发区,属滨海平原地貌,浅部土层形成于第四纪的全新世。关于土层的具体分布及其物理力学性质指标详见表1。

场地内第(3),(4)层淤泥质土均属于高压缩性土,呈饱和、流塑状态,灵敏度中~高,具有触变性和流变性特点,且为基坑主要开挖土层,是导致基坑开挖变形较大、环境影响较大的主要因素之一。

2 对地铁区间隧道的保护措施

2.1 地铁保护标准

1)地铁保护等级为一级。2)运营线路和在建线路及结构保护要求:两轨道横向高差小于4 mm;轨向偏差和高低差最大尺度值小于4 mm/10 m,地铁结构横向差异沉降小于0.4‰;地铁结构的最终绝对沉降(或隆起)量和水平位移量小于10 mm,施工引起的地铁结构变形小于0.5 mm/d。

2.2 考虑地铁区间隧道保护的基坑支护方案

本项目按照地铁保护要求,通常需要设置四个分区,临近地铁分区三道支撑。后经与地铁主管部门多轮沟通,最终采用了两个分区、板式支护加两道支撑的方案。

1)基坑分区实施。基坑分为两个分区,加快单一分区施工速度,依据“时空效应”原理减少对地铁区间隧道的影响。

2)围护墙加强。临近地铁区间隧道侧需选用刚度最大的地下连续墙作为围护结构,且相应加深地下连续墙墙底埋深,保护地铁安全。地铁保护区30 m以外,选用造价经济的钻孔灌注桩结合三轴水泥土搅拌桩围护结构。

3)支撑刚度控制。基坑设置两道钢筋混凝土内支撑。每道支撑采用双向对撑为主的支撑布置方式,提高支撑刚度。

4)主动区加固。临近地铁侧设置三轴水泥土搅拌桩裙边加固,提高被动区土体抗力和模量。

5)加强隔水措施。地下连续墙兼做隔水帷幕与挡土结构,同时设置槽壁加固三轴水泥土搅拌桩,提高地下连续墙施工可靠性及隔水可靠性。

6)减小运营期影响。地下室防水等级采用一级。桩基持力层选择第(9)层,控制单桩荷载,减少高层建筑沉降对地铁的影响。

7)简化底板施工。地铁保护区内,底板选用筏板形式,简化施工流程,加快底板施工进度。

8)严格遵循“时空效应”原理减少基坑变形。土方开挖严格遵守先撑后挖的原则,土方应根据支撑布设采用限时、对称、分块、分层开挖,靠近地铁区间隧道的区域,土体开挖后16 h内形成支撑。

9)减少基坑暴露时间。紧邻地铁车站及区间隧道的基坑工程,垫层应随挖随浇,应在开挖至坑底12 h内浇筑完成,每次浇筑垫层的面积不大于200 m2。垫层内设置型钢支撑,加快支撑形成速度。

10)地铁保护区内,基坑开挖到底后72 h~120 h内完成底板施工。

11)基坑施工过程中应加强监测,做到信息化施工,根据监测资料及时控制和调整施工进度和施工方法。

12)基坑边严禁大量堆载,临近地铁侧地面堆载不大于10 k N/m2。

13)基坑施工时,施工机械、土方车等施工路线均按远离地铁区间隧道组织。

14)基坑结合第一道混凝土支撑布置设置必要数量的栈桥,方便施工,缩短工期,减少基坑开挖对地铁区间隧道的影响。同时,应满足抢险施工速度的要求。

15)基坑按需降水。

16)制定施工安全预案。开工前,针对围护位移过大、围护结构渗漏水以及其他危及地铁安全的事情给出可靠的控制预案;抢险应急材料备足到位;施工过程中加强现场管理和信息传递。

2.3 相比常规方案优化的措施

相较于常规的三个~四个分区、临近地铁分区三道支撑且必须采用轴力自动补偿钢支撑体系方案,本次采用的方案具有如下优势:1)基坑分区选择两个分区,较三个~四个分区,可以节约工期约3个月~6个月,并可以降低财务成本和财务风险。2)本次实施的两个分区方案,因为基坑形状原因,最终选择两道钢筋混凝土内支撑。相较于常规方案,避免了采用轴力自动补偿系统钢支撑,节约了大量钢支撑费用,但围护体变形略有增大。3)本次实施的两个分区方案,节约了更多分区方案分隔墙和分隔止水帷幕的费用,造价更为经济。4)本项目充分考虑到地铁区间隧道在本项目基坑开挖面4 m~6 m以下,通过控制基坑侧向位移和坑底隆起,最大限度的保证地铁区间隧道安全。

2.4 地铁区间隧道保护的有限元分析

基坑设计已由稳定控制发展到变形控制,为了确保基坑施工安全和环境安全。对于支挡结构,本项目采用弹性地基梁法进行变形计算与控制;对于支撑体系,采用平面杆系有限元法进行变形计算与控制;对于被保护建(构)筑物及地下管线,则采用通用有限元软件Plaxis-2D进行数值模拟分析,基坑开挖对临近地铁区间隧道的影响结果详见图1和图2,基坑开挖引起的地铁区间隧道沉降约1.24 mm,水平变形约3.95 mm。

3 基坑实施效果

本项目于2011年11月18日开始围护桩施工,至基坑全部完成,地铁侧围护墙测斜一区最大值在19 mm~24 mm之间,二区最大值在20 mm~34 mm之间,地铁区间隧道变形约5 mm,与设计预估水平比较接近,个别点达到7 mm~8 mm,均在保护要求范围以内,整体实施效果良好。一区临近地铁侧地下连续墙测斜曲线详见图3。

4 结语

本项目通过多种设计手段对比分析,选择了分区顺作方案,地铁区间隧道监测结果显示实施效果良好。从本项目的成功实践中,可以得出如下结论:

1)基坑支护设计方案应该根据环境保护要求采取针对性的选型,不同的环境保护要求,可以采用不同安全等级的围护结构,既要保护环境安全,又要降低工程造价,做到技术经济合理。

2)软土地基中的基坑施工过程变形较大,为保护地铁区间隧道,增大围护墙刚度及插入深度、缩小软土地层支撑竖向间距、增加支撑刚度、被动区软土地基加固都是控制围护结构变形的有效措施。

3)软土基坑小变形控制必须遵循“时空效应”原理的指导,先撑后挖、限时支撑,减少基坑土方无支撑暴露时间是控制变形的重要手段。

4)施工过程控制是基坑变形控制的重要手段。

参考文献

[1]陈晓勇,高广运,李伟.深基坑支护结构的风险分析[J].地下空间与工程学报,2009,5(z2):1794-1798.

[2]周红波,蔡来炳,高文杰.城市轨道交通车站基坑事故统计分析[J].水文地质工程地质,2009,36(2):67-71.

[3]上海市人民代表大会常务委员会公告第5号,上海市轨道交通管理条例[Z].2014.

水利工程基坑排水技术研究的论文 篇5

2.1明沟排水方案

明沟排水主要解决围堰完成后的余水，施工中的雨水和周围基面的渗水等，这些情况的积水对排水的要求不高，我们可以根据实际情况充分利用地形特点进行排水，节省开支。明沟排水一定要遵循地势原理，由上引致下，充分考虑排水沟的坡度、宽度、深度，在满足排水量的需求前提下，省时省工。明沟排水方法主要有三种。一种是在基坑周围自高向低布置排水沟，用水泵将水引向集水井;第二种是在地下水位高，基坑范围广、开挖深度大的情况下，可沿土层的等高线开挖排水沟，将水引入分层设置的排水井;第三种情况是基坑范围不大、渗水量小，就可以对应下游集水井方向，纵向挖一条或几条排水沟，将水排出。将积水、渗水等引入排水井后，都要用水泵及时排出。基坑排水的工作要赶早不赶晚，基坑要有一个固结干燥的过程，需要为施工安排提前做好准备工作。

2.2井管井点排水施工方案

基坑土质情况较为复杂，排水要求较高的时候，明沟排水明显不能满足施工需要，就要采用井管井点排水，来控制基坑渗水。井点排水主要适用于基坑深度较浅，地下水位也较低的小型水利工程。一般用塑料管通到基坑周围已经设置好的几个井点，然后采用连通管件将几个井点连通，再通过水泵将水抽出。井管周围宜用砂石填充，土壤渗水量太大时也可使用钢管，总之，根据实际情况调整。井管排水适用于土壤渗水系数较高，地下水位也较高的稍复杂情况。这种排水方法比较复杂，施工要求也比较高。先用水冲沉井或钻井工具造孔，造孔直径为70～80cm，然后用比重为1.1～1.2的泥浆进行固壁。钻孔深度达到要求后，马上下放井管，紧接着下放混凝土底管。安放井管时，要用细钢丝绳将井管固定，逐节下管。管口与管口之间要用胶结剂、麻袋片铅丝等缠好防止脱节。下管完成后，回填一些滤水粗砂石，厚度要大于10cm。

3基坑排水施工中注意的问题

基坑排水施工中总体的原则是保证整体施工进度的前提下，安全施工、节约成本。因为井管排水施工较为复杂，其中需注意的问题要多一些。集水井的大小要考虑到所用水泵的总数和其排水量，其深度要低于基坑工作面30～50cm。井径和管径的选择，既要考虑施工难度、成本，还要保证水清砂净。水泵的选择也很重要，需先抽水实验，根据结果选择抽水设备。水泵过大会使井的出水量超过正常的出水量，引起大量来砂。如基坑工作面较大，排水任务重，排水要求高，就必须配备一定数量的备用水泵和动力设备，便于发生故障和降雨后能立即投入使用。

4结语

科学的基坑排水设计是建设质量过硬的水利工程的保证，只要可以有效解决基坑排水的问题，将会提高土基的承载能力，避免地基受到破坏。如果基坑排水处理不当，那么不仅增加给正常施工造成来了困难，同时也降低了施工质量，还会给工程的管理运行造成隐患。从长远利益来看，良好的基坑排水可以减少整体工程开支。

参考文献:

[1]高文生.建筑业10项新技术(版)之地基基础和地下空间工程技术[J].施工技术，(5).

[2]薛铖炟，杨心迎.论述基坑排水技术在水利水电工程中的应用[J].黑龙江科技信息，(6).

探讨水利工程基坑排水施工技术 篇6

摘要：水利工程的有效建设将有助于与我国水利资源的有效利用，改善某一地域的自然环境，促进当地的生态发展。在水利工程建筑物的建设施工中基坑的建设使用是水工建筑建设的基础，面对基坑排水问题，只有不断的完善我国水利工程建设中基坑排水的技术，才能够有效的促进我国水利工程的延伸发展。本文对水利工程基坑排水施工技术进行了探讨。

关键词：水利工程；基坑；排水；施工技术

水利工程的基坑排水工作是决定整个水利工程项目质量的基础性阶段，在这个施工过程中施工人员应该综合考虑工程所在地现场的实际情况合理的选用排水技术对基坑内的积水进行排除。

一、基坑排水分类

基坑排水工作在水利水电工程中占据着非常重要的地位，其施工质量关系到整个工程的施工质量与施工进度，根据基坑排水工作的施工进度与排水时间，我们可以将其分为两种类型：第一类是在基坑开挖之前进行排水。在进行这一排水措施的过程中，我们不仅要排出基坑每步的积水，还应该采取有效的措施将基坑周边所有出现渗水现象的地方进行处理，这样才能够从根本上保证工程处于干燥环境下进行施工，从而保证工程的施工质量。第二类是在基坑开挖过程或者建筑物施工过程中进行排水。这一类排水工作在施工过程中经常发生，施工人员在施工过程中需要对基坑内部的积水进行排除，并且对渗水现象进行处理。在这一类排水工程实施过程中，施工人员往往会将各种先进的施工技术应用在其中，这样才能够避免在排水工程施工中对整个工程噪声影响。

二、水利工程基坑排水的施工技术

1、明沟排水施工

基坑需要排出的水分包括雨水、地面渗水、地下泉水、围堰积聚的余水等，且基坑排水技术的选择应根据基坑所在地形、基坑大小、基坑所在土质、工期、基坑开挖深度并结合基坑进水情况来确定。在基坑开挖施工且完成围堰后，必须迅速将基坑内的积水排出，采用的方法为：充分考虑并利用下游水位低这一地形条件进行自流排水，若是存在余水，应采取人工开挖排水沟或用水泵将余水引导排出。基坑排水工作应尽早进行，以便使基坑有干燥固结的时间，从而为后续施工的顺利进行提供一个良好的保障。若是存在地形条件的应尽量使用地形自流排水方法，若是没有条件的应采取开挖排水沟人为引导排水的方法。排水沟的布置形式主要有下列几种：一是结合基坑实际情况，选取合适位置由基坑处自高向低开挖排水沟，将坑内积水引入集水井中采用水泵排出。二是若是基坑开挖难度大，就应沿基坑等高线分层设置排水井和排水沟，而后采用水泵将水排出。

2、粉土和粉砂基础降低地下水施工

一般情况下粉砂与粉土的基础在地下水水位的高处，在进行基坑基础开挖时，由于基坑的渗水作用极易导致管涌、流砂等地质灾害的出现，给基坑排水的施工造成很大的阻碍。而引发管涌问题的原因是由于地下水的水位较高，导致渗水出溢的坡降高于粉土与粉砂所能承受的范畴，进而使得土粒伴随着渗水而不断移动，另外粉土与粉砂的土粒相对均匀，其所能承受的渗水出溢的坡降值小。所有在粉土与粉砂的基础上进行地基施工，如何降低地下水的水位是关键所在，比如说在水利工程基坑的四周设置射流排水系统或者井管排水装置，又或者改善地基施工的技术与基础结构。严禁采取铺垫以沙砾为主的反滤层、放缓边坡、铺垫柴梢等等方法预防管涌与流沙，因为这些方法不仅会在一定程度上增加基坑施工的工程量与施工成本，而且会对基坑排水的整体施工质量与进度带来困扰。

3、井管施工

一般多用水冲沉井或钻井工具如大锅锻造孔，当井管外径40～50cm 时，大锅锥造孔直径为70～80cm，为了阻止造孔时井壁坍塌，可用比重为1.1～1.2 的泥浆固壁，从开始到井孔完成都要使孔内泥浆面高出地下水水面，并低于管口0.5m左右，当钻孔深度达到要求时，应立即下放井管，首先下放普通混凝土底管，再依次沉放无砂混凝土管，浇筑质量高、透水性好的井管放在下部，一般的放在上部，安放井管时，先在底部的吊环中穿入细钢丝绳，钢丝绳上做成活扣，在管内用插钎固定，插钎上系有拔钎的副绳从管内引出地面，然后用绞车或人力控制，逐节下管，每节管子在上口露出地面一定高度时暂时固定，在洗净晾干的管口上，涂温度在170℃左右的沥青、水泥及干砂按4∶3∶3 配合比加热配制成的胶结剂，再安放上一节井管，接缝口涂上热胶结剂后，马上用一条宽20cm的玻璃丝布或麻袋片或粗布在上下管接缝间缠好，四周用3～4 根长30～40cm、宽3～4cm 的竹片或木板贴在管子外壁，用14 号铅丝绑扎几道，以保持管子垂直，防止脱节，井管全部完成后，先在底管内填厚0.5m 的黄砂，再填厚0.5m 的细砾石、碎石，然后将钻孔和井管间空隙用平均粒径为含水土层平均粒径8～12 倍的细砾石、粗砂回填，使之在抽水过程中起到拦砂滤水的作用，回填滤料的厚度不小于10cm。如滤料颗粒较粗，可以在透水管外包塑料窗纱布或玻璃丝布，用14 号铅丝儿箍紧，也有较好的滤水作用，井管四周填实固定后，用副绳拔掉插钎、拉出钢坤绳。

三、水利工程基坑排水技术施工应注意的问题

1、排水干沟的布置应尽量不干扰施工，需有一定纵坡便于渗水集中，龙沟的断面应根据渗水量和纵坡确定，因此在基坑放样时要考虑因排水需要，把基坑开挖范围适当扩大。

2、集水井的大小一般相当于所用水泵10～15min 的出水量，能加大的要尽量放大，集水井深度需保证水泵工作深度，同时保持排水水面低于基坑工作面30～50cm。合理选择井径和管径，保证井径和管径间有一定的环状间隙，来充填有效阻砂透水的滤料（环状间隙应考虑不同地层情况）保证水清砂净，在满足需水量的前提下，不要盲目加大管径，否则，既增加了施工难度，又增加了成本。

3、管井建成后，必须根据抽水实验的结果，选择抽水设备，不可盲目安装大泵，否则使井的出水量超过正常的出水量，因流速过大而引起大量来砂。管井正常抽水时，其水位降深不能超过第一个取水含水层的过滤器，避免过滤管的缠丝因氧化、损坏而造成涌砂。

4、井管施工一定要在滤水管部位一定要安装扶正器，扶正器一般每5～6m 安装一组，每组由4～6 片构成，防止滤水管在孔内不居中，偏向一面，从而使该面没有砾料或很少，失去过滤作用，造成涌砂。

5、经水泵排出基坑的渗水，需引出基坑外的一定距离，防止和减少排出的水重复回到基坑。为了经常保持排水沟畅通，需有专人负责，做好清理和维修工作，洗井方法应根据含水层地层情况、钻进时间、泥浆使用等情况确定，对成孔时间长、泥浆消耗大的井，采用活塞、空压机、提桶、水泵联合洗井，活塞洗井破坏泥皮拉实滤料，空压机振荡洗通水道，排出管内沉淀。

6、如基坑工作面较大，排水任务重，排水要求高，就必须配备一定数量的备用水泵和动力设备，便于发生故障和降雨后能立即投入使用。有条件的工地可采用电力启动的水泵或潜水泵，但供电要有保证，同时注意用电安全，还要注意出现暴雨或发生特殊情况时，机具设备能及时撤离，以免基坑受淹，造成损失。

总之，基坑排水是工程施工的主要基础环节，是保证施工进度、施工安全的重要技术措施。就目前的水利水电工程而言，基坑排水施工尤为重要，其不仅能够促进工程施工进度，还能有有效的提高边坡稳定性和结构安全性，更是防止由施工造成的坍塌以及滑坡事件的发生。

参考文献：

[1]牛曉梅.论述基坑排水技术在水利水电工程中的应用[J].科学与财富，2013（1）：233.

[2]石景春.水利工程基坑排水施工技术[J].科学与财富，2013（7）：210.

软土水利基坑工程 篇7

上海地处长江中下游冲积平原,是典型的软土地区。30 m以内浅的地层基本为饱和含水流塑或软塑黏土层。这种地层极易发生变形,产生较大的周围地层移动,导致周围建筑环境的不均匀沉降,产生建筑物裂缝和管线破裂等环境问题。

1上海地区深基坑工程现状及问题

在如此不利的地质条件下,上海地区的地下工程建设仍在向“深、大、近、难、险”的方向发展。上海中心基坑深度达到31 m,开挖面积约35 000 m2;上海世博500 kV地下变电站为全地下4层筒型结构,地下建筑直径(外径)为130 m,开挖深度达34 m;地铁4号线董家渡修复工程开挖深度更是达到41 m;另有一些地块开发项目,基坑开挖深度在10 m以内,但开挖面积超过80 000 m2的不足为奇。另一方面,为追求地下空间开发利益最大化,地下室结构外边线与用地红线距离往往按照规划允许的最小值确定,导致基坑距离周边需要保护的建(构)筑物越来越近,环境保护难度日益增大。

近几年来,上海软土地区偶有基坑坍塌事故发生,引起工程界的高度重视。此外,常发生小区居民上访反映周边基坑工程施工造成小区地坪开裂、房屋发生沉降开裂、门窗无法正常开启等现象,且时常见诸报端。基坑工程存在较大技术风险的同时,又面临新的社会风险问题。

为了保护周边建(构)筑物的安全和正常使用,变形控制在软土地区基坑设计限值方面变成主导因素。但是实际设计和施工中,变形控制的方法存在一定的操作难度,反映在以下几个方面。

1)施工前周边建(构)筑物的结构现状资料较难取得。

2)缺乏技术手段精确判断周边建(构)筑物能承受多少变形影响。

3)设计阶段通过一些计算分析手段得到的对环境影响的预估经验值,往往比实际施工时发生的小。施工过程中存在很多因素可能对环境造成影响,而设计阶段无法预估。

下文围绕施工过程中容易造成环境影响的常见因素进行陈述,旨在通过加强操作环节的变形控制,减小基坑施工对环境的影响程度。

2基坑工程中容易造成环境影响的常见因素分析

2.1渗漏水

深基坑工程施工的各个因素中,环境影响范围广、发生频率高的因素是基坑渗漏水。当开挖深度范围内存在砂性、粉性较重的土层时,渗漏水可能进一步引发流砂、管涌,威胁周边环境安全。

某地铁车站端头井基坑开挖深度17.3 m,采用0.8 m厚地下连续墙围护,设6道水平钢支撑。场地下第②3-1、⑤2、⑦1-1层为砂质粉土,具有较强的渗透性。基坑开挖至地表以下15.7 m时,需要降⑦层承压水。挖土施工过程中,当降压井全部开启抽水时,围护墙发生渗漏现象,随后发生了更严重的涌水、涌砂事件,邻近房屋累计沉降超过30 mm。抢险单位随即采用聚氨酯堵漏、并灌注双液浆充填孔洞,以防止邻近房屋进一步下沉。

追究类似事件发生原因,不外乎是围护结构的施工质量问题,而砂性土层中如何保证围护结构施工质量,始终是一个难题。对于钻孔灌注桩排桩,可以采用人工造浆成孔或者在水泥土搅拌桩内套打灌注桩的方式;对于地下连续墙,常用的方式有调整泥浆比重、槽壁预加固等。

2.2基坑无支撑状态长时间或大面积暴露

基坑工程时空效应概念由来已久,由于计算环节薄弱,除长条形基坑外,时空效应理论一直未能很好地被工程技术人员掌握并应用于工程实践。由于种种因素,施工现场经常出现基坑无支撑状态长时间或大面积暴露,从而引起基坑和周边环境变形大。

浦东新区某开发项目,基坑面积超过70 000 m2,开挖深度为5.65 m。环境条件较为复杂,周边道路下分布有较多市政管线,需要保护,场地中部有一重要构筑物需要在施工过程中临时保护。基坑采用放坡或者重力式挡墙围护。此类基坑的施工难度并不高,关键在于施工过程中执行分块开挖的原则,及时浇筑垫层和底板。但是施工方未能掌握时空效应原理,一次性开挖面积>10 000 m2,浇筑完垫层后并未及时浇筑底板,致使重力坝变形达70 mm,直接对环境产生影响,造成安全隐患。

另外,一些坑内设多道支撑的深基坑工程,土方开挖后,下道支撑往往由于天气、劳动力、材料等原因不能及时施工,从而造成基坑变形过大。

为防止该类事件多次反复发生,应规定支撑或者底板的形成时间,施工中严格执行。当基坑采用重力坝围护时,通常应控制围护坝体暴露长度≤30 m,并且应限制挖土速度,使之与底板的施工速度相匹配。

2.3地下障碍物清除造成环境影响

上海中心城区由于建筑活动频繁,工程建设时经常碰到场地中有地下障碍物的情况,例如废弃的工程桩、地下室等。若地下障碍物的分布不在围护边界范围时,可以先施工围护结构,边开挖边清理障碍物;当围护边界线无法避开地下障碍物时,就需要预先清除地下障碍物。清障引起的土体扰动,引发周边被保护对象的沉降、倾斜等,往往比基坑开挖造成的影响更甚,而工程人员经常忽视这一因素。

静安区某基坑工程,基坑面积约5 000 m2,开挖深度14.4 m,采用地下连续墙围护,坑内设3～4道钢筋混凝土支撑。周边有轨道交通区间隧道及结构老旧的多层居民建筑需要保护。施工方虽然编制了内容详尽的施工方案,但施工前发现场地东侧有7根长约31 m的废弃灌注桩与地墙位置重叠,进行拔桩清理时,对环境影响估计不足,导致邻近居民房屋在短期内发生了较明显变形,房屋多处产生墙体贯穿开裂的结构性损坏现象,多处存在危险点,有严重的安全隐患。

该类事件反映了前期场地勘察工作的疏漏。若能在基坑设计阶段发现地下障碍物的存在,便可以采取对策措施避免影响。如采用钻孔灌注桩围护,避开残桩位置;采用全回转旋挖钻机施工咬合桩,边清障,边成桩等。因此,强调地下障碍物等不良地质现象的勘察,并对症下药,对避免或减小环境影响,也是极其重要的。

2.4土体加固质量缺陷

某些浅基坑工程,受到场地条件限制,不能放坡开挖时,往往选择采用水泥土搅拌桩重力式挡墙围护。搅拌桩水泥掺量无法保证的情况下,重力坝的挡土作用将无法有效发挥,更有甚者失效。某些基坑工程为保护周边环境,采用水泥土搅拌桩进行坑内加固,但偷工减料之事时有发生,甚至出现过不加水泥空搅拌的现象,未等开挖基坑便已有大尺度变形,引发环境安全风险。

徐汇区某基坑工程,面积约30 000 m2,开挖深度有1.95 m、5.50 m和9.70 m多种。由于基坑面积巨大,故拟分两期施工。一期基坑上部采用双轴水泥土搅拌桩重力式挡墙围护,下部采用钻孔灌注桩加双轴水泥土搅拌桩止水帷幕,坑内沿竖向设一道钢筋混凝土水平支撑。基坑开挖不久后,发现重力坝顶部最大水平位移达212 mm,最大沉降达49.3 mm,与基坑邻近的上水、雨水、污水和煤气管线随时面临爆管的危险。抢险后经对重力坝体强度进行检测,判定坝体强度过低,已无法继续承担挡土作用,须重新设计围护方案。

土体加固质量缺陷并非技术问题,但目前已成为工程界的一大困扰,甚至影响正常设计思维,有时设计人员担心土体加固有质量缺陷,宁可舍弃该加强措施。面临如此窘境,急需从管理制度上细化措施。

2.5降承压水

随着许多超深基坑的出现,基坑开挖过程中降承压水成为必须采用的施工措施,以保证坑内安全可靠的施工环境。但是,当围护墙深度无法隔断承压水时,坑外环境的受影响程度和建(构)筑物的安全就可能被忽略。

一般需要降承压水的基坑往往开挖深度较大,围护结构本身入土深度很深,若采取加深围护墙的做法,就意味着工程投入增加,施工难度增加,甚至机械设备无法满足要求。针对该类问题,一方面需要从严格控制抽水量、按需降压方面着手;另一方面需要进一步开展科研工作,如定量分析降承压水对环境的影响、完善回灌承压水技术、开发新的施工机械设备和施工工艺等。

3建议

通过上述各种实例的分析可见,目前上海深基坑工程的建设及项目推进,与环境保护的矛盾日益突出,已经到了需要各方充分重视和采取措施解决的地步。建议在如下方面加强管理。

1)深入、细致地开展深基坑工程的环境安全评估和影响分析工作。

在工程开展的前期阶段,需要对周围环境进行深度调查。尤其是周边存在的保护建筑、重要市政设施和紧贴的房屋等,应创造条件开展现状检测工作,判定保护对象能够承受的影响程度,从而确定基坑工程的设计标准和环境保护标准。

对高密度开发地区,多次基坑施工对保护对象将造成多次扰动,本应相互协调进行设计和施工,但是由于分属不同的建设主体,建设进度、程序存在差别,后续的基坑不考虑前期已有的影响,导致后续基坑施工风险和矛盾增加。建议政府部门重视此类情形,加强统筹管理。

2)深入分析基坑工程可能影响环境的因素,制订相应措施。

对于环境有保护要求的深基坑工程,施工前应对过程中可能影响环境的因素进行辨识,并逐一制订对策措施,保证投入。

3)加强深基坑工程的质量管理。

深基坑工程的支护结构体系大多属于临时措施,而非永久结构,但从保护环境角度出发,其质量要求应更为严格。围护结构的施工质量、降水井的施工质量、加固体的施工质量等,均是影响环境的重要环节。因此,基坑工程加强质量管理是当务之急,不能抱有不发生坍塌事故就万事大吉的侥幸思想。

4)通过推广先进技术,改善施工工艺,来减小环境影响。

近年来一些先进技术的出现,如MJS工法、超深搅拌桩、铣槽机、全回转CD机等,解决了许多工程上的难题。若将这些先进技术推广应用至更多的工程,如在砂性地层中采用全回转CD机施工围护钻孔灌注桩,则可以很大程度解决钻孔桩的坍孔现象,从而减小渗漏水的发生概率。

4结语

上海地区的深基坑工程总体上呈现面积越来越大,深度越来越深,环境条件越来越苛刻,风险程度越来越高的趋势。

软土水利基坑工程 篇8

温州某地区商业楼, 地上3层, 地下2层, 框架结构, 基础采用ϕ700, ϕ600钻孔灌注桩。该基坑北侧临近过境公路人行道, 施工现场临时围墙与围护桩最近轴线2.5 m, 且有地下管线, 埋深在1 m～1.5 m之间, 东面临近三桥路, 基坑开挖深度为7.30 m。原基坑围护设计方案概况:在基坑围护平面布置图中 (见图1) , 沿基坑外侧3.5 m范围内进行卸载, 四周卸载深度1.5 m, A区由于场地条件好, 采用6道水平锚管加3道垂直锚杆, 坡角27.3°的土钉墙支护;B区北处采用ϕ700钻孔灌注桩, 桩长16.5 m, 间距1.1 m, 中间插入ϕ48×3.0锚管, 对桩间土及桩背土体加固, 防止桩间土倒塌, 并对面层喷射混凝土面作防水面层, 桩顶设置高600宽900的冠梁, 采用内支撑体系, 中间设置钢制立柱, 立柱桩ϕ700, 桩长9 m, 钢柱插入桩内3 m, 坑内采用ϕ500水泥搅拌桩格栅形布置, 桩长6 m;南处卸土宽度为5 m, 取消水泥搅拌桩加固, 其余同北区;C区围护桩做法同B区北处, 同时另加斜撑。

2 工程地质状况

根据地质勘察报告, 将场地勘察范围内岩土分成黏土、淤泥、黏土等工程地质层。影响基坑开挖深度范围内的土层分布见表1。

3 基坑坍塌

该基坑开挖方向从A区～B区, 采用大基坑、小开挖原则, 分层分块开挖, 在B区打完桩、做完内支撑、开始挖土时, A区, C区已浇完底板混凝土。2005年5月20日, 所有已开挖至坑底设计标高的B区基坑全部坍塌, 坍塌位置和范围见图1。基坑坍塌后, 采用回填砂袋对基坑进行抢险加固处理, 见图2。

4 基坑坍塌原因分析

1) 当时处于温州梅雨季节, 连续一个多月下雨, 时常有大暴雨, 挖土时间拉长, 在雨水浸泡下, 造成土体软化, 内摩擦角ϕ值降低, 主动土压力增大。2) 设置支撑后, 在挖到坑底的过程中, 由于天气等各种因素造成基坑垫层未及时跟进, 基坑暴露时间过长, 使基坑产生了较大变形。3) 内支撑施工质量没有得到保证。从基坑坍塌现场看到, 内支撑中钢构件存在明显的锈蚀, 焊缝施工不规范, 施工质量差, 在主动土压力增大以后, 围护桩变形加大, 致使钢支撑受力加大, 从而钢支撑变形过大, 发生翘曲, 钢支撑破坏后造成围护桩变成悬臂排桩, 在主动土压力作用下, 围护桩在腰部被折断。4) 经过验算, 原设计方案安全性偏低。5) 发现异常后的补救措施不及时。

5 结语

结合本工程的坍塌原因分析, 为保障工程安全性, 对于类似工程建议如下:1) 灵活采用支护策略。基坑施工应采用大基坑、小开挖, 分层分块开挖, 不同块处可以根据场地条件采用不同的围护方案;虽然该工程B区基坑围护坍塌, 但不影响A区, C区围护方案。2) 重视强支撑。在基坑围护方案中, 应重视强支撑, 慎用钢结构支撑;钢构件在市场上基本是租赁的, 几经周转后, 钢构件易锈蚀, 质量难以保证, 同时施工现场焊接质量不易保证, 容易留下安全隐患。3) 支撑设计要预留一定的安全储备。在基坑施工过程中会碰到一些不利因素, 在这种情况下, 支撑构件应保证一定的安全储备, 以免某个构件破坏, 造成整个体系的破坏。4) 加强基坑的监测工作。通过加强检测, 及时掌握基坑的变形趋势, 并制定相应的变形预警机制。5) 做好事故预案制定和实施工作。对于基坑坍塌, 一般均会有较大变形作为前兆, 在加强变形检测的基础上, 如果发现变形加速, 相关单位应及时按照预案做好处置措施。该基坑坍塌前出现较大位移, 施工单位及时疏散施工人员, 上报上级单位, 同时准备应急措施, 最后没有造成人员伤亡, 尽量减少损失。6) 做好软土基坑周边的保护工作, 防止基坑周边堆载而增大坑壁土体的剪应力和对支护结构的土压力, 确保基坑安全。

摘要：针对建筑工程基坑施工的重要性, 以温州软土地区某坍塌基坑为实例, 在对坍塌原因分析的基础上, 提出了相应的建议和对策, 以积累软土基坑施工经验, 从而保障工程的安全性和工程施工的顺利进行。

关键词：软土,基坑围护,钢支撑

参考文献

[1]龚晓南.深基坑工程设计施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 1998.

[2]JGJ 120-99, 建筑基坑支护技术规范[S].

软土水利基坑工程 篇9

随着城市建筑密度的不断增加, 拟建筑物的用地红线控制越来越严, 工程地质条件及周围环境条件越来越复杂, 这样势必对基坑开挖支护技术提出更高更严的要求。内支撑支护体系具有无需占用基坑外侧地下空间资源、可提高整个围护体系的整体性和刚度, 以及支撑刚度大可有效控制基坑变形等诸多优点, 在城市深基坑工程中已得到了广泛的应用, 特别在软土地区环境保护要求高的深大基坑工程中更是成为优选的设计方案[1]。

各种形式的内支撑体系根据其材料特点具有不同的优缺点和适用范围。由于基坑规模、环境条件、主体结构以及施工方法等的不同, 难以对支撑布置形式确定出一套标准的方法, 因此, 合理选用基坑内支撑布置形式将具有重要的工程意义和经济意义。

2 内支撑体系的主要形式

内支撑体系由水平支撑和竖向支承两部分组成, 内支撑布置形式丰富多样。经过近20余年大量深基坑工程的实践与发展, 归纳起来主要有以下几种形式:

(1) 内支撑材料有钢筋混凝土支撑、钢支撑以及钢结构与钢筋混凝土组合支撑等三种形式[2]。

(2) 竖向布置上有单层或多层平面布置形式和竖向斜撑形式[2]。

(3) 内支撑体系的平面布置形式主要有:正交支撑形式;对撑、角撑结合边桁架形式;圆环类支撑形式等。

2.1 钢支撑与钢筋混凝土支撑的特点

钢支撑除了自重轻、安装和拆除方便、施工速度快以及可以反复使用外, 安装后由于施加预应力能立即发挥支撑作用, 对减少由于时间效应而增加的基坑位移, 是十分有效的, 因此如有条件应优先采用钢支撑。但是钢支撑体系的节点构造和安装相对比较复杂, 如处理不当, 会由于节点的变形或节点传力的不直接而引起基坑过大的位移, 且挖土空间小, 出土速度慢。钢支撑适用于基坑平面比较规则, 平面尺寸相对较小的基坑工程。

钢筋混凝土支撑由于其刚度大, 整体性好, 可以采取灵活的布置方式, 适应不同形状的基坑, 而且不会因节点松动而引起基坑的位移, 施工质量相对容易得到保证, 所以使用面较广。但是钢筋混凝土支撑在现场需要较长的制作和养护时间, 制作后不能立即发挥支撑作用。同时钢筋混凝土支撑的拆除较麻烦, 采用切割拆除, 其工期较长, 吊拆工作量大;采用用爆破方法拆除, 对周边环境及施工地下结构也有一定的影响。支撑材料不能重复利用。

2.2 正交支撑形式

正交支撑形式 (见图1) 在所有平面布置形式的支撑体系中最具控制变形的能力, 既适合钢支撑体系, 也适合钢筋混凝土支撑体系;但是挖土空间小, 出土速度慢。该支撑形式适用于敏感环境下面积较小或适中的基坑工程。

2.3 对撑、角撑结合边桁架形式

对撑、角撑结合边桁架形式 (见图2) 适用于各种复杂形状的深基坑, 是软土地区中应用最多的支撑平面布置形式之一。各块支撑受力相对独立, 可实现支撑和挖土流水化施工, 缩短基坑工期;可提供较大的出土及地下施工空间。

对撑以及角撑可以根据工程实际选用钢支撑或者钢筋混凝土支撑, 可充分利用钢支撑与钢筋混凝土支撑的优点。当采用不同支撑材料时, 即钢结构与钢筋混凝土组合支撑体系, 常见一般在基坑端部采用钢筋混凝土支撑, 可发挥钢筋混凝土支撑刚度大, 控制基坑角部变形的特点, 同时可避免出现复杂的钢支撑节点;在基坑中部设置钢支撑, 可发挥钢支撑其施工速度快、工程造价相对低的特点。

2.4 圆环类支撑形式

常见的有圆环支撑形式、双半圆环支撑形式及多圆环支撑形式, 如图3所示。

圆环类支撑形式可充分发挥钢筋混凝土的抗压性能, 受力合理, 经济性高;其无支撑面积大, 出土空间大, 可大幅度加快土方的出土速度。但受力均匀性要求高, 对基坑土方施工单位的管理与技术能力要求高;且下层土方也必须在上层支撑全部完成并达到强度之后方可进行, 工期较长。适用于面积大的各种形状的深基坑工程。

2.5 竖向斜撑体系

常见的竖向斜撑体系主要有中心岛结合斜支撑形式。

中心岛结合斜支撑形式 (见图4) 适用于面积巨大、开挖深度较小的基坑。可大幅度节省支撑和立柱的工作量, 经济性显著。主要施工流程为:基坑盆式开挖至中部基底→完成中心岛基础底板→利用中心岛底板作为基座→设置斜支撑→开挖基坑盆边土→施工周边盆边基础底板。

3 内支撑体系的计算分析

3.1 简化计算方法

该方法适用于形状较为规则的内支撑计算分析。冠梁或腰梁可按以支撑为支座的多跨连续梁进行计算。对于采用正交支撑、对撑、角撑体系, 支撑轴力为支撑系统每延米水平反力乘以所计算支撑于相邻支撑水平间距之和的1/2;对于采用圆环支撑体系, 支撑轴力为支撑系统每延米水平反力乘以圆环半径。

3.2 平面有限元计算方法

平面有限元计算方法一般是将支撑结构从整个支护结构体系中分离出来, 其计算模型为将冠 (腰) 梁、水平支撑作为一个封闭的平面刚架体系, 围护桩及竖向支撑桩作为平面刚架体系的竖向约束 (必要时可考虑其侧向刚度) , 在平面刚架体系外围合适位置 (如角点处) 施加水平向约束以限制计算模型的刚体位移, 同时在冠 (腰) 梁上施加水平荷载, 采用杆系有限元进行计算分析。

3.3 三维计算方法

三维计算分析模型是建立围护结构、水平支撑体系以及竖向支承系统共同作用的三维空间体系, 影响范围内的土一般情况是作为模型的荷载和约束进行简化, 当然也可作为模型的一部分建立全三维模型。此种计算方法模型需综合考虑支撑的分布、设置及拆除顺序, 需考虑土方开挖的顺序等, 最后用有限元程序按增量法分步求解, 求解结果可得到各状态下支撑体系、围护体系的内力及变形, 还能得到周围土体的变形及应力状态。

4 工程实践

4.1福州桂山路地道深基坑工程

场地土层分布主要为杂填土、粘土、淤泥及粉质粘土。基坑长近3km, 宽约为25m, 开挖深度为3～10m, 基坑支护方式采用排桩+1-2道内支撑。考虑到地道基坑形状为规则狭长形、施工工期短等特点, 内支撑体系选用型钢对撑, 其可充分发挥自重轻、安装和拆除方便。排桩采用Φ800-900@1000～1200钻孔灌注桩, 冠梁为1000x700钢筋砼、腰梁为H400x400型钢, 内对撑主要采用H400x400型钢和Φ609钢管, 间距为@4-6m。该工程内支撑体系施工速度快、并可多次重复使用, 达到较好的经济效果并完全满足了项目工期要求。

4.2三坊七巷某基坑工程

场地土层分布主要为杂填土、淤泥、粉质粘土、淤泥质土、粘土, 周边环境较为复杂。基坑为长方形100mx45m, 开挖深度为9.5m, 基坑支护方式采用排桩+2道钢筋砼内支撑。结合基坑平面及主体结构的布置, 如图5所示, 钢筋砼内支撑形式为2个圆形+中间对撑桁架, 标高分别为地面下-1.0、-5.5, 弧梁1200x800、对撑梁为800x800、其他辐射杆及系梁均为600x600。该支撑体系刚度大、整体性好, 对支护的变形控制较为有利, 同时又能提供较大的施工工作面, 取得良好的效果。

5 结论

随着基坑支护技术理论和施工技术的不断发展, 还将会出现新的内支撑支护体系。从技术上, 同样的基坑工程采用多种支撑布置形式均是可行的, 但科学、合理的支撑布置形式应是兼顾了基坑工程特点、主体地下结构以及周边环境的保护要求和经济性等综合因素的和谐统一。

在进行基坑内支撑体系设计时必须充分考虑其合理性、经济性、施工方便性。只要充分了解基坑内支撑布置形式的特点、施工方法以及适用的条件, 就可以在工程实践中针对场地、工程等具体情况, 找到合理、合适的基坑内支撑布置形式。

参考文献

[1]刘国彬, 王卫东, 基坑工程手册 (第二版) [M], 中国建筑工业出版社, 北京, 2009.

[2]王卫东, 王建华, 深基坑支护结构与主体结构相结合设计、分析与实例[M], 中国建筑工业出版社, 北京, 2007.

[3]龚晓南, 关于基坑工程的几点思考[J], 土木工程学报, 2005, 28 (9) :48-49.

水利工程软土地基筑堤的技术方法 篇10

关键词：水利工程,软土地基,技术,方法

1 地基处理的目的

地基处理的目的是利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固, 用以改良地基土的工程特性。

1.1 提高地基的抗剪强度

1.2 降低地基的压缩性

1.3 改善地基的透水特性

1.4 改善地基的动力特性

1.5 改善特殊土的不良地质特性地基处理的对象是软弱地基和特殊土地基。

2 水利工程软土地基的特点

2.1 孔隙比和天然含水量大。我国软土的天然孔隙比一般e=1~

2之间, 淤泥和淤泥质土的天然含水量w=50~70%, 一般大于液限, 高的可达200%。

2.2 压缩性高。

我国淤泥和淤泥质土的压缩系的一般都大于0.5Mpa-1, 建造在这种软土上的建筑物将发生较大的沉降, 尤其是沉降的不均性, 会造成建筑物的开裂和损坏。

2.3 透水性弱。

软土含水量大, 可是, 透水性却很小, 渗透系数k≤1 (mm/d) 。由于透水性如此微小, 土体受荷载作用后, 往往呈现很高的孔隙水压力, 影响地基的压密固结。

2.4 抗剪强度低。

软土通常呈软塑一流塑状态, 在外部荷载作用下, 抗剪性能极差, 根据部分资料统计, 我国软土无侧限抗剪强度一般小于30KN每平方米。不排水剪时, 其内磨擦角∮几乎等于零, 抗剪强度仅取决于凝聚力C, C<30KN/m2, 固结快剪时, ∮一般为5°~15°。因此, 提高软土地基强度的关键是排水。如果土层有排水出路, 它将随着有效压力的增加而逐步固结。反之, 若没有良好的排水出路, 随着荷载的增大, 它的强度可能衰减。在这类软土上的建筑物尽量采用“轻型薄壁”, 减轻建筑荷重。

2.5 灵敏度高。

软粘土上尤其是海相沉积的软粘土, 在结构未被破坏时具有一定的抗剪强度, 但一经扰动, 抗剪强度将显著降低。软粘土受到扰动后强度降低的特性可用灵敏度 (在含水量不变的条件下, 原状土与重塑土无侧限抗压强度之比) 来表示, 软粘土的灵敏度一般在3~4之间, 也有更高的情况。因此, 在高灵敏度的软土地基上筑堤时应尽量避免对地基土的扰动。

冲填土是水力冲填形成的产物。含砂量较高的冲填土, 其固结情况和力学性质较好;含粘粒较多的冲填土往往强度较低, 压缩性较高, 具有欠固结性。

杂填土大多由建筑垃圾、生活垃圾和工业废料堆填而成, 因此在结构上具有无规律性。以生活垃圾为主的填上, 腐殖质含量较高, 强度较低, 压缩性较大。以工业残渣为主的填土, 可能含有水化物, 遇水后容易发生膨胀和崩解, 使填土强度降低。

3 水利工程软基筑堤常用技术方法

堤防工程, 常用的软土地基处理方法有下列几种:

3.1 堤身自重挤淤法

堤身自重挤淤法就是通过逐步加高的堤身自重将处于流塑态的淤泥或淤泥质土外挤, 并在堤身自重作用下使淤泥或淤泥质土中的孔隙水应力充分消散和有效应力增加, 从而提高地基抗剪强度的方法。在挤淤过程中为了不致产生不均匀沉陷, 应放缓堤坡、减慢堤身填筑速度, 分期加高。其优点可节约投资;缺点是施工期长。此法适合于地基呈流塑态的淤泥或淤泥质土, 且工期不太紧的情况下采用。

3.2 抛石挤淤法

抛石挤淤法就是把一定量和粒径的块石抛在需进行处理的淤泥或淤泥质土地基中, 将原基础处的淤泥或淤泥质土挤走, 从而达到加固地基的目的。一般按以下要求进行:将不易风化的石料 (尺寸一般不宜小于30cm) 抛填于被处理堤基中, 抛填方向根据软土下卧地层横坡而定。横坡平坦时自地基中部渐次向两侧扩展;横坡陡于1:10时, 自高侧向低侧抛填。最后在上面铺设反滤层。这种方法施工技术简单, 投资较省, 常用于处理流塑态的淤泥或淤泥质土地基。

3.3 垫层法

垫层法就是把靠近堤防基底的不能满足设计要求的软土挖除, 代以人工回填的砂、碎石、石渣等强度高、压缩性低、透水性好、易压实的材料作为持力层。可以就地取材, 价格便宜, 施工工艺较为简单, 该法在软土埋深较浅、开挖方量不太大的场地较常采用。

3.4 预压砂井法

预压法是在排水系统和加压系统的相互配合作用下, 使地基土中的孔隙水排出。常用的排水系统有水平排水垫层、排水砂沟或其它水平排水体和竖直方向的排水砂井或塑料排水板;加压系统有堆载预压、真空预压或降低地下水位等。当堆载预压和真空预压联合使用时又称真空联合堆载预压法。基本做法如下:先将等加固范围内的植被和表土清除, 上铺砂垫层;然后垂直下插塑料排水板, 砂垫层中横向布置排水管, 用以改善加固地基的排水条件;再在砂垫层上铺设密封膜, 用真空泵将密土膜以内的地基气压抽至80kpa以上。该方法往往加固时间过长, 抽真空处理范围有限, 适用于工期要求较宽的淤泥或淤泥质土地基处理。流变特性很强的软粘土、泥炭土, 不宜采用此法。

3.5 振动水冲法

振冲法是利用一根类似插入式混凝土振捣器的机具, 称为振冲器, 有上、下两个喷水口, 在振动和冲击荷载的作用下, 先在地基中成孔, 再在孔内分别填入砂、碎石等材料, 并分层振实或夯实, 使地基得以加固。用砂桩、碎石桩加固初始强度不能太低 (初始不排水抗剪强度一般要求大于20kpa) , 对太软的淤泥或淤泥质上不宜采用。

石灰桩、二灰桩是在桩孔中灌入新鲜生石灰, 或在生石灰中掺入适量粉煤灰、火山灰 (常称为二灰) , 并分层击实而成桩。它通过生石灰的高吸水性、膨胀后对桩周土的挤密作用, 离子交换作用和空气中的CO2与水发生酸化反应使被加固地基强度提高。

3.6 旋喷法

旋喷法是利用旋喷机具造成旋喷桩以提高地基的承载能力, 也可以作联锁桩施工或定向喷射成连续墙用于地基防渗。旋喷桩是将带有特殊喷嘴的注浆管置于土层预定深度后提升, 喷嘴同时以一定速度旋转, 高压喷射水泥固化浆液与土体混合并凝固硬化而成桩。所成桩与被加固上体相比, 强度大, 压缩性小。适用于冲填土、软粘土和粉细砂地基的加固。对有机质成分较高的地基土加固效果较差, 宜慎重对待。而对于塘泥土、泥炭土等有机质成分极高的土层应禁用。

3.7 强夯法

强力夯实是将80KN即相当于8tf以上的夯锤, 起吊到很高的地方 (一般6~30m) , 让锤自由落下, 对土进行夯实。经夯实后的土体孔隙压缩, 同时, 夯点周围产生的裂隙为孔隙水的出逸提供了方便的通道, 有利于土的固结, 从而提高了土的承载能力, 而且夯后地基由建筑荷载所引起的压缩变形也将大为减小。强夯法适用于河流冲种层, 滨海沉积层黄土、粉土、泥炭、杂填土等各种地基。

3.8 土工合成材料加筋加固法