摘 要:基于对流沙处理及流沙成因的分析,提出了用降低动水压力、动力水平衡法、动水压力向下法、截断地下水流法等,更好地确保深基坑开挖中的流沙治理的质量.
关键词:控制技术; 深基坑; 开挖; 流沙治理;
作者简介: 万鸿鑫,中铁二十一局集团第五工程有限公司,研究方向:控制技术.;
Abstract:Based on the analysis of quicksand treatment and the causes of quicksand,this paper puts forward the methods of reducing dynamic water pressure,dynamic water balance,dynamic water pressure downward,cutting off groundwater flow,etc.to better ensure the quality of quicksand treatment in deep foundation pit excavation.
Keyword:control technology; deep foundation pit; excavation; quicksand control;
0 引言
深基坑是在基础设计位置按基底标高和基础平面尺寸所开挖的土坑,它对工程施工安全及质量具有重大影响,对基础施工安全、正常、持久有很大的作用[1,2,3,4,5].因此在施工过程中应该根据现场施工条件、地质情况,工程材料以及施工技术方案等各因素综合考虑,确保工程基坑开挖施工方便,技术先进、经济合理、安全可靠.
深基坑施工中,基础会随着砂层的流动发生变形、位移,影响整体的稳定及附近构筑物的安全.如果随着基础的持力层的变化,对整体结构产生不可逆的破毁,这对深基础施工来说非常不利,需要杜绝此类现象发生.因此在深基础施工过程中,必须要认真处理好基础,特别是流沙现象处理.
深基础工程是隐蔽部分,一旦出现问题不容易处理,隐患相当大.近年来突然沉降和坍塌现象频发,很大原因就是基础工程质量问题,严重的会影响工程安全,影响人们生命财产安全.
深基坑开挖中流沙问题对质量安全影响较大,需要更加重视对流沙问题进行科学的处理.针对施工现场实际情况的复杂多变,在项目实施过程中,一定要根据现场情况,采用灵活、科学、实用的深基坑开挖施工方法,做到既经济合理、质量有保证,又能安全快速施工.
深基坑开挖中需要保证开挖质量,有效的治理流沙问题,提升稳定性和强度,还需对深基坑处理方法、研究方向进行综合考虑.
1 工程概况
唐山燕山钢铁有限公司翻车机房土建工程位于迁安市燕山钢铁有限公司院内,迁安火车站南侧.翻车机基坑底部标高分别为A区标高-24.265m,B区标高-19.765m,D区标高-8.85m,整个场地北侧段紧邻铁路.在翻车机施工过程中,原施工方案对深基坑开挖中流沙、管涌、软土层承载力等问题进行分析,避免会造成翻车机施工过程中铁路路基沉降和施工后的基坑压缩沉降、变形.
2 流沙成因
我国流沙处理技术可以追溯久远.据史载,秦朝为了传递文书,就采取了"稳以金堆"的压实措施.而我国木桩基础的使用可以追溯到六七千年前的河姆渡文化期.近40年来,国内外在流沙处理技术方面的发展十分迅速,老方法得到改进,新方法不断涌现.基础施工中,流沙的产生是地下水在土体中渗流而形成的动水压力对土体作用的结果.动水压力的大小与地下水高差成正比,与渗透路径成反比.当动水压力大于土颗粒的容重时,土颗粒处于悬浮状,就会形成流沙,随渗流的地下水一起涌入基坑内.地下水位高差、细小颗粒、饱和非黏性土是构成流沙现象的基本要素.
3 流沙治理方法
3.1 流沙治理常用方法
深基坑流沙总的基本原则是治水,即人为控制或调整地下水的压力差和地下水流的方向,使不稳定的土变成稳定土层,保证其符合建设工程的要求.在下水道基坑开挖施工过程中,流沙治理的基本方法如下.
(1)降低动水压力法.
具体做法为:利用枯水期地下水位低施工,基坑内外水位差减小,动水压力相对减小,减少流沙产生.但此方法对气候和时间限制很大,且局部范围流沙层不易在开工前地勘工作中被发现;
(2)动力水平衡法.
具体做法为:挖土量大于冒砂量,超挖基地设计标高后,快速把竹或芦席滤片铺设基地并抛大石块,以平衡动水压力,把流沙压住.动力水平衡法适合治理局部区域流沙,速度快成本低,建议优先考虑.
(3)动水压力向下法.
具体做法为:采用井点降水(如轻型井点、管井井点、喷射井点等)法,使地下水位降低到基坑底面50cm以下,使地下水的渗流向下,有效地阻止流沙的发生.此法应用广泛可靠,但是施工周期长、成本高,适合面积较大的流沙层地基处理.
(4)截断地下水流法.
具体做法为:将连续的止水支护结构(如深层搅拌桩、密排灌注桩及连续板桩等)嵌入基坑底面以下一定深度,形成封闭的止水帷幕,地下动水只能从支护结构下端向基坑渗流,增加地下水从坑外流入基坑内的渗流路径,减少水力坡度,减小动水压力,从而防止流沙现象产生,该法成本很高而且施工时间长.
(5)冻结法.
具体做法为:把基础流沙区域的土层冻结,阻止地下水的渗流,防止流沙现象产生.地下水位高及自然气温关系,此种方法成本高且受技术条件限制,管道敷设不适合采用冻结法工艺处理流沙现象.
3.2 技术实施情况
在该项目深基础开挖中的流沙治理过程中,施工前经过专业公司物探及结合综合管线图纸查看,地下管线非常复杂,原有管线老化严重,甚至由于年代长远局部管线图纸标志位置与现场实际管位相差有2m之多,根本不适合进行井点降水.为了不产生管线事故及节省施工周期,邀请公司总工和项目部经验丰富技术人员经过严谨科学的探讨,最终决定采取采用钢板桩围护的深基坑开挖和抛石的流沙治理方法.
对钢板桩围护的基坑开挖,在最短时间内完成管道排设工程,由于夏天施工遇到雨水天较少,兼措施得当大部分管道都顺利完成,但是在施工中还是遇到了一段30m基坑流沙层,开挖到管道设计标高,挖机一开挖流沙就从基底不断涌出,造成管道敷设及结构层无法施工,半幅施工已经造成交通拥挤严重,已经影响附近居民及厂家通行,社会影响较大,再采取轻型井点降水已经不合时宜,时间不允许.通过沟通协调,项目部一致认为后续采取的方法一定要使用不同的、质量良好的基底材料才能让基础稳定.
采用抛石方法处理流沙层能明显提高地基的承载力,减少流沙层对管道基础的影响,在抛石的基础上,使用处理路面开裂的土工格栅类材料,方案完善后开始进行具体施工,首先需对基坑两侧钢板桩进行加深处理,然后在基坑开挖二侧预先准备好40cm左右石块和碎石二台挖机配合,一台开挖流沙层,一台抛入石块,挖机开挖面按照规范开挖宽度,石块抛石宽度与开挖宽度一致,开挖至管道基础标高以下至少80cm深度进行抛石.
最好可以抛石二层,每层石块上方铺设碎石后再摊铺竹滤片(也可以采用钢筋网片),现场测量及时复合标高,商品砼及时跟上完成一段就及时浇筑商品砼基础进行固定,在一天内分段完成以上施工操作,防止隔天再浇筑砼基础时,抛石基础由于流沙已经上浮无法施工.
当天浇筑完成砼初凝后,短时间内流沙不会再上浮起拱影响管道基础.经过后期的查看30m管道基础起拱和变形情况,基本达到了管道铺设要求.
3.3 流沙治理效果
由于采用动力水平衡法施工,地基承载土容重发生了变化,平衡了动水压力,阻止了流沙现象发生.其二原先地基为砂,现为碎石和块石,大大提高了地基的承载力,保证了深基础质量.此方法虽不能从根本上遏制流沙,但经过检测,符合质量要求,而且此方法施工时间短成本低,经济效果非常明显.
4 结语
本文主要对流沙成因及深基坑开挖中流沙处理方法进行了分析,在实际工程中,要针对具体的问题,采取相应的处理措施,特别是对深基坑流沙问题,其对基础有重要影响,需要充分的了解认识,加大对流沙处理的重视力度,使流沙问题能够得到有效解决,提高基础结构的稳定性.
参考文献
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