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摘要:随着我国基础设施的快速发展,城市人口的急剧膨胀以及建筑用土的大大减少,地下结构建筑的开发利用已得到越来越多专家的重视。近年来,深基坑工程不断向大面积、大深度发展,对安全生产的需求也越来越高。然而,基坑安全事故占整个建筑事故的比例高达约20%,由此深基坑安全施工得到越来越多人的重视。大规模的深基坑工程往往处在建筑物密集、地下管线以及地下空间开发较多的城市繁华区域。深基坑工程施工条件很差,如施工空间小、周边建筑物密集、地下管道众多、临近施工道路等都给安全施工带来了不小的挑战。本文分析了深基坑工程勘察中地下水的影响评价。
关键词:深基坑;工程勘察;地下水评价
本基坑长172.3m,标准段宽24m,深19.838m,左端盾构井深21.258m,右端盾构井深24.738m。明挖基坑围护结构及止水采用地下连续墙,环境复杂。根据地下水赋存条件,沿线地下水类型主要为松散岩类孔隙水及基岩水。本基坑处潜水与微承压含水层间隔水层缺失,即本基坑处松散岩类孔隙水为潜水含水层组,其厚度达到50m~60m。该层含水层组是本基坑地下水控制的关键
一、深基坑工程勘察中地下水的影响评价
1.专项水文地质试验
(1)试验目的。本试验的目的为:一是了解本地区地下水水头埋深分布情况、确定含水层组的水文地质参数、确定单井涌水量;二是分析断电/停泵施工风险;三是分析降水对基坑周边邻近建筑、周边道路及市政管线的影响。
(2)试验布置。根据试验目的,以基坑北端头井位置为试验场区,坑外布设降水试验井。抽水试验共设置六口试验井(其中三口抽水井,三口观测井),为监测抽水试验期间地表变形情况,以降水井中心为基点向外延伸3条射线,在降水区域范围内布置16个沉降监测点。
(3)试验安排。本次专项试验包括单井抽水试验和群井抽水试验,单井抽水试验主要用于确定含水层参数,而群井试验主要用于分析抽水与环境变形间的关系。
2.环境水文地质评价。一是初始水位的确定。试验场区地面标高为+7.90m,试验期间含水层组的水位标高约为3.81m,与含水层组层顶标高基本一致。二是水文地质参数的确定。观测井水位变化相对稍小,呈现一定的滞后现象,但各含水层间水力联系密切,垂向渗流明显。通过建立三维地下水渗流数学模型,采用有限差分数值法,结合试验数据反演水文地质参数,拟合值与实验值有着较好的吻合性,说明对应参数取值是可靠的。三是断电/停泵施工风险分析。试验中的水位恢复情况如表1所示。由表1可知,施工期间如出现断电或者抽水井水泵损坏而不能及时开启水泵时,基坑的安全将受到严重的威胁,因此降水期间必须配备足够功率的发电机,保障电源的正常工作,同时需设置一定数量的备用井,以防备水泵损坏出现异常情况。四是环境变形分析。抽水试验尤其是群井抽水试验过程中,地面沉降点有共同的变化趋势,水位下降造成环境变形的影响比较明显。单井试验期间水位降深幅度为1.5m左右,该段时间期间地表变形值为3mm~8mm。群井试验期间,水位降深幅度为5m左右,该段时间期间地表变形值为10mm~22mm。群井试验结束后,地表回弹现象明显。群井试验因抽水时间较短,沉降仍有较大下降趋势,因此在实际降水施工期间,其沉降值将更大,对于保护的建(构)筑物,必须采取相应的措施。
二、基坑工程地下水控制分析
1.根据现场抽水试验数据,单井及群井出水量较大,达到125m3/h~156m3/h,后期施工运行难度大;本工程断电/停泵时,地下水水位恢复迅速,3min即恢复50%,因此考虑对应风险;由试验可知,因降水引起的地表变形大,而基坑周边存在较多管线,尤其是西南侧为柳州路加气站,因此针对此环境特点采取相应保护措施;考虑在基坑临近加气站的一侧布设若干回灌井,防止基坑降水引起坑位水位过量变化造成的环境问题。
2.基坑工程地下水控制的对策。针对上述难点建议采取以下地下水控制措施:一是因地墙未将含水层隔断,且周边环境较复杂,因此采用短井密布原则布设降水井,减少降水对坑外的影响。坑外布设观测井,加强坑外水位的观测,加强对地墙渗漏风险的预警;二是在保护建筑区布设回灌井及回灌沟,以减少基坑降水对其的影响,设置专项排水系统,应及时外排抽吸地下水。地下水运行控制中需做到按需降水,确保开挖工况与降水工况保持一致。考虑到断电/停泵风险及其他施工风险,地下水控制运行过程中需配备风险智能控制系统,包括双电源智能化切换系统、断电报警系统、备用井自动开启系统、水位自动化监测和远程监控系统。进行降压处理。并在工程实施阶段分别进行疏干井和降压井的群抽试验,查验地连墙的阻水效果、降压井的减压效果。
3.作业现场施工人员的专业素质高低不同、文化程度参差不齐、风险敏感度低且不易管理。第一,负责安全生产的经理和法定代表人应经过安全教育再培训;第二,新人入场必须进行三级安全教育培训,且针对不同的施工班组,对在建工程中特有的特征且易出现的危险事故重复警告。对特殊作业人员除一般的安全教育外,还应对安全技术进行不定期的培训,严格按照考核标准选用合格人才;第三,在建工程采用新技术、新工艺、新设备时,需对施工人员进行新的培训,未经培训者不得上岗。
本文通过专项水文地质试验,对本基坑工程的环境水文地质进行了评价,分析了本基坑工程地下水控制的难点和风险,进而提出了相应的对策,其结论可直接应用于基坑开挖期间的地下水控制设计及运行。实践证明,通过专项水文地质试验,能够做到因地制宜;所采取的降水控制对策针对性较强,是行之有效的,基坑降水是成功的。基坑降水设计与施工方案制定前,有必要先进行专项水文地质试验,做到有的放矢。
参考文献
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