深井降水在砂性土层的地下连续墙施工中的运用【摘要】介绍了在砂性土层中施工地下连续墙所采用技术措施的比选和确定,并通过工程实例,阐述了砂性土层中进行深井降水的基本原理、施工方法及所取得的成果。【关键词】地下连续墙砂性土层深井降水充盈系数1 工程概况 上海轨道交通10号线5标四川北路站位于虹口区武进路,横穿四川北路,车站全长约302 m,宽15.6～29.6 m。车站南段与中州路及武进路相交并斜向穿过武进路,车站北段位于四川北路与武进路围成的街坊内,西北侧有两幢建筑近邻,一幢海军5层楼老工房与车站围护最小距离约为10.0 m,另一幢为华东师范大学第一附中6层楼房,基础采用桩基,与地墙最小间距约为10.0 m,东南侧有一幢1~3层的楼房,该楼房为市级保护建筑,楼房距地墙最小距离约为9.50 m。车站为地下三层侧式站台,由车站主体、出入口及风道三部分组成。车站结构依据横向跨度不同分为单跨段、单柱双跨段、双柱三跨段及四柱五跨段。车站结构底板埋深14.4 m~17.3 m,车站地下一层为站厅层,地下二层为设备层,地下三层为站台层。 基坑围护地下连续墙墙厚为800 mm、600 mm两种,其中端头井地墙宽度为800 mm,深度为31 m,标准段800 mm地墙深度为28 m,标准段600 mm地墙深度为26.5 m,地下连续墙采用锁口管柔性节头。 经勘察,本场地地基土在60 m深度范围内均属第四系滨海平原古河道沉积层,主要由饱和粘性土、粉土等组成。而潜水水位埋深为1.00~1.70 m,第⑦层承压水水位埋深为7.40～9.55 m,场地地下水对混凝土无腐蚀性,对钢结构有弱腐蚀性。2 围护体地下连续墙施工措施 本施工场地②3-1、②3-2层砂质粉土层,土质松散,韧性较低,干强度低,土层中含砂量较大,在成槽施工时极易产生塌方等,尤其是②3层含水砂层其粘性相当低,更加容易造成成槽施工时塌方的产生,降低槽壁的稳定性,增加混凝土的充盈系数,给后续施工造成不利影响,无法满足施工的要求,必须采取相应的措施。 传统的在砂性土层中地墙施工所用措施一般为使用三轴搅拌桩加固,即对围护边线两侧进行单排三轴搅拌桩预加固(图1)。
采用三轴搅拌桩进行加固,其本身的施工对于保护建筑也将产生影响,且其施工时间长,完成后还需进行养护,对整个工程的工期产生影响;由于加固范围离槽壁距离比较近,容易造成混凝土浇筑时的超量及绕流等现象,对于后续工艺造成不利影响。其费用较高,增加了施工成本。 对地下连续墙槽壁进行稳定性分析如下: 取正常泥浆密度1.15时,
可满足要求。 经过计算,在未采取降水措施的情况下,需将泥浆密度调整至1.57以上才能保持槽壁稳定,而这个密度是不可能的;如在成槽过程中保持地下水位在5 m以下,则在31 m深槽段的泥浆密度调整至1.15以上后槽壁可以保持稳定。 因此,决定在地墙施工时对地墙周边打设深井进行降水,以降低水压力。 该方法实施方便,成本低廉,设备要求简单,且施工不占用工期,可与槽段施工同时进行,降水井区域槽段施工全部完成后,深井即可废弃回填,对于其它工艺的施工不产生影响,减小了地下水对于槽壁的水头压力,减少了成槽过程中产生塌方的可能。3 深井降水技术要求3.1 井点布设 根据场地内地质条件及地墙深度,确定井点布置的间距、深度及降低地下水位的预期值,达到三者之间的最佳平衡。经计算,拟每隔12 m布设一口降水井,其深度为12 m,预期降水深度为5~7 m。3.2 施工顺序 凿除硬地坪→埋设护口管→安装旋喷桩机→钻进成孔→清孔换浆→下井管→填砾料→井口封闭→洗井→安泵试抽→排水3.3 降水井结构 降水井机构见图2降水采用1寸泥浆泵进行抽水。
3.4 降水运行注意事项 (1)降水的设备在施工前及时做好调试工作,确保降水设备在降水运行阶段运转正常。 (2)工地现场要备足抽水泵,使用的潜水泵要做好日常保养工作,应该经常检查泵的工作状态。 (3)降水工作应与成槽施工密切配合 (4)降水运行期间,现场实行24 h值班制,值班人员应认真做好各项质量记录,做到准确齐全。 (5)做好井口的保护工作,严禁将井管碰坏以及杂物掉进井内。经常检查排水管、沟是否畅通。 (6)降水施工可能会对周边市级保护建筑产生不良影响。故在降水前应对周边建筑设置沉降观测点,并测定初始稳定高程。在抽水过程中,要不间断的对建筑物沉降进行观测,一旦发现建筑物沉降超过报警值,即应立即停止坑内抽水,采取相应的保护措施,以防止建筑物的继续沉降。4 结果分析 根据实测数据及地下墙统计资料来看,地墙充盈系数平均为1.05(图3),垂直度平均为1/800,满足相关规范及技术要求的规定。周围同类地质条件下建筑的地墙施工,其充盈系数一般为1.25左右,本工程采用深井降水措施后极大的降低了充盈系数的值,也提升了地墙施工的质量,同时取得了良好的经济效益。
根据实际摸索的经验,总结出降水井措施成败的关键在于降水频率的控制(表1)。降水井的打设在该区域地墙施工前2~3 d进行,期间进行降水,直至索口管拔除。
5 结 语 从轨道交通10号线5标四川北路站开挖施工的情况来看,地下连续墙的质量相当的好,超方混凝土凿除的量相当的少,且未产生任何大面积的渗漏现象。这表明我们对砂性土层打设降水井保证成墙质量的思路是成功的,也是必要的。通过这个成功的案例,以后可以在相类似的土层条件下采取同样的施工措施,以达到增强质量、减少费用的目的。
