粘土地质环境下大面积基坑降水技术创新

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一、工程概况

工程总面积11.3万平米，占地面积约2.4万平方米，基底埋深约6米。工程地基土开挖范围内土层为素填土、粉质粘土和粘土，为主要含水层，含水率为28%左右，土层水平渗透系数为0.5m/d。地下水类型属潜水，地下水稳定水位埋深在5.1米左右，潜水层厚度约16米（见图2），由大气降水、地表径流补给。工期1个月，基坑开挖及地下结构施工期间，地下水位保持在基底下0.5m以下。





二、工程特点



三、提出方案

提出：电渗井点降水方案；梁底设暗沟排水方案；集水明排方案；坑边设管井井点降水方案；地下水上游设深井井点降水方案；坑内设管井井点降水方案五种方案。



经过比选排除坑边管井井点和集水明排降水方案。留下电渗井点 梁底设暗沟；地下水上游设深井井点 梁底设暗沟；坑内管井井点 梁底设暗沟三种方案。

四、方案比选







可行方案





专家意见

1、降水方案中未考虑基坑边坡雨水会浸入基坑，要求在基坑底部四周设排水沟和集水井。

2、由于井管会截断部分底板钢筋，底板钢筋安装时，井管周围建议征求设计意见采取补枪措施。

设计变更



确定最佳方案

明挖集水井、梁底暗沟 管井井点”降水方案

五、应急预案





六、实施



1、暗沟、集水井开挖

土方开挖时，随时跟踪地梁及承台位置线，保证区域内地梁及承台先行开挖，关注土层含水情况，为防止挖机沉陷，在履带底垫钢板。土方开挖见底至人工清槽标高，设置梁底暗沟及临时集水坑。梁底暗沟为300mm×300mm，临时集水坑尺寸为1m×1m×2.5m（深）。



暗沟、集水井开挖施工共用4天时间

2、下滤管、回填级配石

集水井中央放置φ315mm的PVC滤管前，可在集水井底部浇筑100mm厚混凝土垫层，防止淤泥上泛、减少有效滤管长度。暗沟和集水井与土方开挖同时进行开挖完成后，及时设置滤管，管外缠裹2层60～80目滤网后填充碎石同沟内至垫层底标高，石子最大粒径不超过40mm。



下滤管、暗沟回填级配石施工共用6天时间

3、降水

滤管内放置QY-3.5型潜水泵，设专人看守，根据地下水位变化情况及时抽水，排水路径为：坑内集水井→潜水泵→坑边集水井→潜水泵→地下水回收池。



滤管内放置抽水设备用2天时间

4、垫层浇筑

地梁底部及集水井处浇筑混凝土垫层前，在暗沟和集水井上铺设一层塑料薄膜，防止混凝土中的水泥浆下渗，造成碎石滤水层固结，失去滤水效果。



底板垫层浇筑共用5天时间

5、下井管、浇筑底板

底板钢筋绑扎前下井管，井管采用φ230×5钢管，管底外围四周塞麻丝加油膏阻水，钢管上焊两道50mm宽6厚钢板止水环，上止水环距底板顶面100mm，下止水环高出底板底标高100mm；钢管顶标高较底板顶标高低30mm。底板混凝土浇筑时，井管四周混凝土预留50mm不浇筑。



下井管、浇筑底板混凝土共用14天时间

6、封井

降水至建筑物达到设计载荷后，井管内填充高于底板一个强度等级的微膨胀混凝土，井管顶端设400×400×10的钢盖板。



坑内管井封井共用3天时间

七、效果检查

通过利用结构地梁、承台设置暗沟形成网络，管井降水的方式对粘土环境下超大基坑进行降水，在整个降水期间，地下水位都维持在设计高度，降水效果良好。结构施工期间，工程经历了苏拉、达维等多次台风所带来的强降雨袭击，基坑边坡稳定可靠，现场排水畅通，地下水水位低于基底0.5m，实现了预定了目标。