高地下水位含流沙基础开挖支护方案的研究和应用

高地下水位含流沙基础开挖支护方案的研究和应用　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｕｐｐｏｒｔ　Ｐｒｏｊｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　Ｂｅａｒｉｎｇ　Ｓａｎｄ　ｉｎ　Ｄｅｅｐ　ｗａｔｅｒ　■黄少鹏一Ｈｕａｎｇ　Ｓｈａｏｐｅｎｇ　【摘要】文章简述了在安哥拉共和国市政工程Ｓ￣ｏＰｅｄｒｏ排　在离地面以下１．０～２．０ｍ处，两侧边坡均有大量地　一般为２．ｏ０～３．０ｍ，增加地下水从坑外流入坑内的　水渠沟槽基础开挖施工中，通过对高地下水位、含流砂基　础开挖支护的各种方案措施的综合研究，希望对有类似地　质情况工程施工方案的研究和选择提供有益参考。　下水涌出形成流砂，掏空原街道路面结构层以下的　渗流路线和减小渗水量，以减小水力坡度和动水压　力后进行基础施工。此方法可减弱流砂产生的机率，　但一般用于解决基础开挖较浅的工程。　３．防渗帷幕灌浆支护措施　帷幕灌浆技术作为防渗漏技术被广泛的运用于　水利工程中，其原理是采用化学压力注浆或高压水　泥注浆的方式将浆液灌入岩体或土层的裂隙、孔隙　中，固结基坑周围岩土层使之形成抗渗阻水带或防　渗连续墙，以减少渗流量或降低扬压力的灌浆。在　边坡，导致基础沟槽开挖边坡整体坍塌，危及沟槽　两侧交通及坡顶居民住宅建筑物。　（２）排水渠沿线布置在老城区街道或城市交通　主要干道的下面，过往车辆及人员较多，安全隐患　多。两侧紧靠居民住宅建筑群，施工场地狭窄，渠　道基础无法正常放坡开挖，也不利于机械设备布置　和作业。　【关键词】高地下水位流砂施工措施　【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｍｅａ，ｑｕｔ￣ｓ　ｆｏｒ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｏｆｔｈｅ　ｆｏｕｎ—　ｄａｔｉｏｎ　ｂｅａｔｉｎｇ　ｓａｎｄ　ｉｎ　ｄｅｅｐ　ｗａｔｅｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｄｒａｉｎａｇｅ　ｔｒｅｎｃｈ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍｕｎｉｃｉｐａｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｏｆ　Ａｎｇｏｌａ　Ｒｅｐｕｂｌｉｃ　Ｓ￣ｏＰｅｄｒｏ．Ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒ　ｈｏｐｅｄ　ｔｏ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ａ　（３）该城市片区的地下水位属区域性高地下水　位，几乎全是透水性很强的粉细砂和杂填土基础，　降水开挖施工困难。　三、高地下水位和流砂基础开挖处理的主要施工措　施　市政排水工程中，用帷幕灌浆的施工处理措施对渠　道两侧开挖边坡进行超前支护灌浆，可取得很好的　防渗防坍塌效果。　４．钢板护筒支护开挖　当基坑面积较小，也可采取在四周设钢板护筒，　ｕｓｅｆｕｌ　ｒｅｆｏｒｅｎ￣ｆｏｒ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅｓ　ｉｎ　ｓｉｍ—　ｉｌａｒ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．　按照国家标准《建筑基坑支护技术规程》　【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】ｈｉｇｈ　ｇｒｏｕｎｄ　ｗａｔｅｒ　ｔａｂｌｅ，ｆｌｏｗ　ｓａｎｄ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，　ｍｅａｓｕｒｅｓ　（５Ｇ５１２０—２０１２）相关规定，对于高地下水位和流砂　基础处理的主要施工措施是采取可靠的降水、截水、　钢护筒采用壁厚８　ｍｍ钢板卷制加工而成，随着挖土　不断加深并及时延长和加高支护钢板筒壁，直到穿　过流砂层，此方法类似沉井施工。　５．高压旋喷灌浆支护措施　基坑集水明排或其组合方法等，以控制地下水，将　一、概述　水位降至建筑基础设计底面至少０．５０　ｍ以下，使水　压力减小和方向朝下，坑底土面保持无水状态，从　安哥拉共和国罗安达市市政排水工程中　高压旋喷注浆的原理是将带有特殊喷嘴的的钻　Ｓ￣ｏＰｅｄｒｏ排水渠的结构型式为钢筋混凝土管渠型　式，其内空断面尺寸宽×高＝４０００ｍｍ×３０００ｍｍ，设　计埋深６．Ｏ～８．０ｍ。沿线基本设置在城市街道地下，　街道两侧为较密集的城区建筑物，渠道总长为　４８００　ｍ。　而为基础混凝土结构施工提供条件。具体措施如下：　１．轻型井点降水措施　轻型井点降水原理是在工程基坑外围竖向埋设　一杆或注浆管，通过钻孔插到加固土层的预定深度，　然后从喷嘴喷出高压水、压气和水泥砂浆等物质，　把土层切割使之崩落与水泥浆混合，最后形成一种　水泥与土的混合体。该固结体强度可达５～１２兆帕，　为加固前的几十到上百倍，借以达到加固地基和防　渗的目的。　系列井点管深入含水层内，井点管的上端通过连　根据地质测绘和钻探表明，渠道沿线基础土的　种类较多，成因较复杂，主要表现为以地质松软的　接弯管与集水总管连接，集水总管再与真空泵和离　心水泵相连。启动真空泵，使井点系统形成真空，　井点周围形成一个真空区，真空区通过砂井向上向　在本工程的研究实施工中，是采用化学压力注　杂填土及粉细砂。由于地下水位较高，形成了饱和　性且工程力学强度很低的基础土层或淤泥层，排水　渠沟槽基础开挖时形成流砂。　二、工程地质情况和施工特点　（１）排水渠基础地质松软、开挖深度和宽度较　大，设计开挖深度为６．Ｏ～８．０　ｍ，开挖底部宽度为　８．Ｏ～１０．０ｍ，基础土主要为素填土、粉砂、粘质粉　外扩展一定范围，地下水便在真空泵吸力作用下，　使井点附近的地下水通过砂井、滤水管被强制吸人　井点管和集水总管，排除空气后，由离心水泵的排　水管排出，使井点附近的地下水位得以降低。这样　井点附近的地下水位与真空区外的地下水位之间，　形成一个水头差，真空区外的地下水以重力方式流　向井点排出地面，从而达到降低地下水位的目的。　浆或高压水泥注浆的方式将浆液注入渠道两侧的粉　细砂层中，在高压旋转喷射的作用下，水泥浆与粉　细砂土层、淤泥和其他杂填土层混合形成具有一定　强度的柱状防渗体，通过调整高压旋喷孔距，使柱　状体搭接，最终连接形成一道柱状连续防渗墙，既　能满足防渗要求，又能对边坡稳定起到支护作用。　四、施工处理措施方案综合研究和比较（见表１】　细砂。受高地下水位的影响，水位线以下的地基力　学强度低，不能作为基础持力层。且在基础开挖时，　序　号　施工方案　措施　２．钢板桩支护措施　沿基坑四周打钢板桩，深入坑底以下一定深度　表１施工处理措施方案综合研究和比较　方案研究和实施　结论　ｌ　轻型井点　降水措施　轻型井点降水措施适用于场地面积较小的区域降水，如果大面积区域均为高地下水位和透水性很强的砂石基础，如果在基坑施　工区域四周无可靠截水措施时，则轻型井点降水措施无法成功。　而本工程的现场实际情况是，整个施工区域均为高地下水位和饱和性粉细砂基础，因罗安达市的居民住宅均为浅基础地基的普　通结构，基础直接坐落在原地面上。由于街道两边场地狭窄，采用轻型井点降水措施时，会产生以下不利结果：　因场地限制不便于设计井点降水管井网络，同时因坡顶紧贴居民住宅，开挖时亦很容易将降水网络的管井破坏而导致降水失　败造成无法施工：　大砸积井点降水成功后，由于饱和性砂土土壤的失水和干燥收缩，会引起区域内的地层结构发生变形，从而导致区域内居民建　，，由于降水过程会引起区域的地层结构发生变　形，从而会对基坑周边的建筑群、地下管线、　道路等结构物的安全稳定造成危害，故降水　措施在本工程中不适用而应采用截水方法　控制地下水才可靠。因此该方案被排除　，钢板桩　２　支护措施　３　防渗帷幕　灌浆支护　措　施　筑群基础结构不均匀沉降，出现倾斜、开裂等安全问题　项目部予２００８年ｌ０月分别在渠道Ｋ１＋０００、Ｋ０＋６８０两处桩号进行了坑槽开挖支护试验。采用钢板桩高６．０　ｍ、板厚８　ｉｆｌｍ，桩支　护间距为０．３～０．５　ｍ，用反铲挖掘机压入槽钢［１６以上，再压入钢板（８　ｆｆｔｌ厚以上）组成钢挡板桩墙。　试验开挖支护过程中，因渠道深基坑开挖面积较大，而钢板桩在水下搭接而无法形成密闭的桶式或箱式围挡，地下水通过钢板　桩搭接处绕流渗透随着基础开挖时的土质扰动，大量饱和淤泥及流砂不断从钢板桩搭接处涌出，四周地面因基础被流砂掏空，　不断的开裂和下沉无法继续施工，亦无法开挖至基础面　采用化学压力注浆或高压水泥注浆，固结基坑周围粉砂层、淤泥和其他杂填土层使之形成连续防渗帷幕墙，防止基础开挖时因　流砂而导致边坡坍塌本方案曾在渠道起始桩号处实施，结果是消耗了大量的水泥浆等材料，同时灌浆后凝结时间长。另外由　于帷幕灌浆还会将渠道基础开挖部位的粉砂层全部固结成体，造成开挖水泥混凝土块状沟槽困难，甚至无法开挖和凿除　，，。一由于流砂、淤泥和管涌不断，对于大面积深　基坑基础开挖排水，且需要长时间悬空作业，　因无可靠的结构安全加固和防边坡塌陷措　施故该方案被排除　，方案措施成本高且防渗防坍塌效果好但不　适于基础沟槽开挖支护因此本方案被排除　，，３５０　城市建筑ｌ水利・水电Ｉ　ＵＲＢＡＮＩＳＭ　ＡＮＤ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　Ｉ　ＷＡＴＥＲ　ＣＯＮｓＥＲｖＡＮｃＹ．ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ　续表ｌ　序　号　施工方案　措施　方案研究和实施　、　基坑面积较小，如桥墩、建筑物独立基础、裂站或桩基等小型结构物基础．呵采取在耩坑四周设钢板护筒，随着挖土　；断加　深并及时延长和加高支护筒壤，直到穿过流砂层　商　旋喷灌浆孔（按双排孔）沿槊道纵向问ＰＩ　０．６０ｔｏ．８Ｉｌ１．横向４ＬＩＨ＇］￣（排距）为８．０～ｌ０。０ｍ。孔深１２　ｍ。高喷灌浆完成后．　使歼挖沟槽基础两侧各形成　道厚约１　０ｍ的垂我混凝土柱状防渗连续墙。可有效的防ｌｊ：基坑边坡塌鞴和流砂．还可以增加边坡　饱和砂　的稳定性　埙｝１音ｌｊｆ　２００９年３月幸，Ｊ开始在渠道桩号ＫＯ￣８００￣Ｋ０＋２６０段进行ｒ基础高压旋喷灌浆处理　渠道基础开挖后，两侧由于有厚约１　［ｌ的混凝　连续墙支护，垂直边坡　歼裂、不塌陷、不下沉，边坡外删　质保持饱和状态，旁边建筑群和道路基础嘲此而稳定和　ｆ安　。保证，排水渠混凝｝．结构施】：地顺利进行，达到了预期的效果　结论　４　钢板护筒　支护开挖　５　高压旋喷　灌浆措施　由于排水渠道基础开挖面积较犬且为长条　形，因此该方案不适用　方案措施成本商且防渗防坍塌效果好。该施　工方案在其他工程中已经有多年成功实践经　验。　由于渠道沿线全是当地屠民建筑群，安全问　题突出经综合比较，因无其他替代方案，　故而确定采用此方案对渠道歼挖基础两侧进　，行超前高压旋喷灌浆支护　五、沟槽基础开挖后的处理措施　由于排水渠开挖基础地质主要为饱和性粉细　砂、淤泥层，在基础实施高压旋喷灌浆处理后能成　功进行开挖沟槽，沟槽歼挖结果如图１所示。　ｔ崖８０００－１００００　啦　寡干　虽然有混凝土柱状防渗连续墙保证了边坡的稳　定，但开挖后的基坑局部透水仍然十分严重。为了　保证基坑施工质量，在基坑设置集水坑抽水，并加　过滤土工布砂袋防止流砂淘空局部，将水位降至基　础设计底面０．５０ｍ以下。同时为了保证基础有足够　的承载力，在设计基础面以下换填厚０．５　ｍ的片石　和大块石，然后铺一层厚２００ｍｍ的级配碎石（粒径　往排水渠（桩号ＫＯ＋２６０￣Ｋ２＋Ｏ００）共长ｌ　７４０ｍ　施工实践中，通过了基础高压旋喷灌浆超前支护处　理后，高地下水位含流砂基础沟槽的开挖取得了成　功，确保了施工安全和质量，为后续的钢筋混凝土　管渠施工创造了有利的条件。　参考文献　［１］中华人民共和国行业标准．ＪＧ．Ｊ１２０—２０Ｉ２，建筑基　坑支护技术规程Ｉｓ］，２０ｌ２．　壁塑　襞羞　帮黧蘑蕞土譬襞　————　＼＼　、、　２０￣４０　ｍｉｌ１）嵌缝调平后进行混凝土结构施工。　六、结语　ｊ　—：　］——　一］　戴和性着　毋土骞晷　　Ｉｉ　ｌ『　采用基础高压旋喷灌浆超前支护处理完成后，　：．　・　地　—　燕和性耪蚺｝土＼　【　图１商压旋喷灌浆支护及基础开挖断面　在开挖渠道基础沟槽时，沟槽两侧各形成一道厚约　１．０ｍ的柱状混凝土防渗连续墙，确保基坑两侧边坡　的稳定性和减少边坡渗水流砂现象，基础开挖后的　边坡基本不开裂、不塌陷、不下沉，确保了后序工　作的顺利开展。因此高压旋喷灌浆的效果好坏是确　保渠道沟槽基础开挖是否能成功的关键。　［２］谭志刚，李广文．高喷灌浆在城市道路流砂层基　础开挖支护中的运用［Ｊ］．水利水电地基基础工程技　术创新与发展，２０１１（１０）：３４０．　（作者单位：广西壮族自治区水电工程局。南宁　５３０００１　１　（上接第３４９页）　浆液填充范围进行控制，为了能够达到防渗标准需　要设置三排灌浆孔，目前在水利工程中很少会采用　浆的范围进行有效的控制，从而更好的节约时间与　资金的投资。　三、结语　此方式进行灌浆。在：ｒ＝程的施工中，只有当灌浆成　为辅助的勘探方式，并兼顾防渗的要求。这样才会　使用此项技术，保证发生渗漏的地方能够通过灌浆　的方式解决。　（４）控制性灌浆　控制性灌浆方式是随着经济的发展逐渐在施工　综上所述，在水利工程建设中，渗漏的问题一　直都是不可忽视的关键环节，各地应根据水利工程　建设的具体情况进行具体的分析，采取行之有效的　方式对其进行处理。随着我国水利工程建设的日益　中衍生出来的一种新型灌浆工艺，这是对传统灌浆　技术的改进与调整。通过对浆液的压力与流量的控　制，在保证防渗　ｌ：程的质摄与效果的基础上，对灌　完善，不断的发掘出更多新的施工技术。相信通过　技术的革新，能够更为有效的推进防渗处理工作的　开展。因此，我国的相关人员应当进～步的提高水　利［程建设的质量，建立起更为完善的防渗处理系　统，为我国的水利工程建设提供有效帮助，也为人　民的生命财产安全提供有效保障。　参考文献　［１］李树森，李昕．水利工程防渗处理施工技术应用　ｌｌ】］．科技传播，２０ｉ３（２）：ｌ２１—１２２．　［２］敖立国．防渗施工技术在水利工程中的熏要性及　应用探析［Ｊ］．内蒙古科技与经济，２０１３（１０）：９５—９６．　［３］李冰．防渗处理施工技术在水利工程中的应用　［Ｊ］．科技风，２０１１（５）：１７２　［４］石鑫，水利工程防渗处理施工技术［Ｊ］．中国高新　技术产业。２０１４（８）：５６—５８．　（作者单位：中国水利电力对外公司．北京　１００１２０】　３５１