深井降水在砂性土层地下连续墙中的运用

深井降水在砂性土层的地下连续墙施工中的运用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。
地下连续墙砂性土层深井降水充盈系数工程概况 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。


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。


深井降水技术要求
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。
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 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。
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。


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。