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基坑降水技術是指采用各類井點降低地下水水位的方法,以預防施工中流砂、管涌、坍塌、失穩等問題的發生。這種技術較之堵水法與明排法等傳統方法,具備了更加明顯的降水效果,所以在現代建筑里的基坑施工中被廣泛的使用。
1.基坑降水技術的類型
施工中基坑降水技術主要有以下幾種類型:明溝加集水井法;輕型井點法;噴射井點法;管井井點法;深井井點法;綜合井點法。
2.各類基坑降水法的技術要點
(1)明溝加集水井法
該方法的技術要點是在基坑內部設置明溝和集水井,再使用抽水機從集水井中直接把地下水排出,從而把基坑里的地下水疏干。
(2)輕型井點法
該方法的技術要點是:利用真空原理,在吸力的作用下讓基坑內的空氣與水變成水氣混合液,再將水氣混合液通過管路系統吸入分離器中,由分離器上部排出空氣和水。該降水技術在國內的各建筑施工中應用都比較廣泛,與其他技術相比,這種技術更加簡便、經濟、安全,尤其在基坑面積大、水位降低淺的工程中,更加適合。另外,當土層滲透系數比較低時,應該使用氣密性措施,從而提高系統的真空度,達到降水效果。
(3)噴射井點法
主要使用高壓水泵,利用水管把水壓入井點內,使其內外形成空間,再使水從噴射器的兩邊孔流進噴嘴,隨著噴嘴截面面積的減小,水流速度會隨之加快,在完成整個噴射后,會在噴射水柱周圍形成負壓,將空氣和水吸入到混合室中。在施工中注意一點,井點管必須設置為雙層形式,并且井孔底部也要設置噴射器,并使用兩根總管把各個井點管連為一體。這種方法的優點是降水深度比較深,但是其地面敷設工程比較復雜,工作效率很低,這給管理工作帶來了困難,所以這一技術必須結合實際需要進行選擇。
(4)管井井點法
此方法的技術要點主要是使用鉆孔成井的方法,圍繞基坑設置若干管井,管井的距離間隔在20~50米之間,并為每一個管井配備水泵,使之可以獨立進行地下水抽取,從而達到降低地下水水位的目的。但該技術在滲透系數大于0.1和砂質土層、粉土層以及碎石土層等地下水儲量豐富的地質條件中,因為其排水能力強、便于維護的優點而被普遍使用。
(5)深井井點法
該方法具有基降水深度較大的特點,在管井的深度大于15米時,使用普通水泵很難滿足工程要求,而要使用特制的深井泵。該方法主要適用于降水深度深且水量較大的工程中,尤其是在滲透系數大并且透水層較厚的工程中,更為適用。其主要的優點是降水深度大,可以設置于施工范圍以外,這一點得到了施工單位的一致好評,并被廣泛應用。
(6)綜合井點法
該方法是一種綜合性方法,主要是在復雜的施工環境下使用多種技術作業的方法,使用這種方法不僅能夠節省造價,而且還可以加快施工進度。然而,在施工中,要根據實際情況選取具有針對性的施工方法。
二、基坑降水技術的應用分析
1.工程基本資料
本工程長125米,寬88米,基坑深度9米。該地區的地下水主要是潛水,水位埋深1.5米。基坑采取輕型井點環形布置結構,場地中心設置少量管井用于降水。場地土層向下分別是粉土——粉砂——粉土——粉質粘土。
2.基坑降水方案
該工程的降水設計目標以基坑中最大坑深為依據。因為工程地基土中可能存在軟弱層,往往需要加大開挖深度,在降水設計中對于水頭的降低深度需要加以控制,并且留下余地。另外,由于基坑開挖工期較短,要縮短疏干地下水的時間,降低地下水水位于基坑底之下。基坑降水工程使基坑四周土體應力發生了改變,一方面,地下水位下降導致了土體自重應力的增加;另一方面,地下水由靜止狀態變成運動狀態,滲流作用增加了土層附加應力。基坑工程中出現的滲流應看作平面二維滲流,在本工程設計中出于簡化計算的目的,將坑外土體假設為重力方向上發生的一維滲流。在總應力變化與一維滲流條件之下,基于基坑邊緣距離在4米、8米、12米、30米之上的應力變化情況,計算得出的基坑深度分別是3.4米、5.6米、9.0米、13.5米(由天然地下水水位算起)。針對與工程地質結構的問題,工程降水方案設計中的技術是輕型井點法與管井降水法相結合的綜合方法,這樣可以有效地解決水滯留與滲出的問題。管井有效深度要足夠深,并且可以根據實際的需要,留下泵頭加深深度以及進行水泵流量調整時的管井內徑余地。基坑中需要設置一定數量的疏干井點,以加快開挖土體中地下水疏干速度。把周邊住宅樓和裙房的降水工程與本工程連為一體,設置統一的輕型井點與管井,使得一次施工完成全面降水的要求。
三、施工工程中基坑降水技術問題的思考
基坑降水施工工程是一項復雜的系統工作。所以作為施工人員,為了保證工程效果最大化,達到地下水位降低的目的,就必須在確定采用哪種基坑降水方法的基礎上,加強對下面問題的處理:首先,防止降水施工引發的大面積地面不均勻沉降的情況出現,在降水井點管和周邊建筑物及路面之間進行井點回灌作業,連續使用清水進行回灌,從而補充此處的地下水,達到地下水水位基本不變的目的;其次,結合實際施工狀況,針對性地處理施工問題。比如施工地的地下粘土層相對較厚的問題,在打孔時,應使用能夠套管和水槍在井點軸線以外打孔,采用埋設井點管的方法成孔,進而使地層中的上下水得以貫通;最后,抽水時,特別在抽水開始階段,應檢查各井點管是否出現淤塞的情況,檢查的方法主要是監聽管內水流聲和查看管子表面是否潮濕。如出現淤塞的死井數量大于整體的10%,則會對降水效果產生嚴重的影響,這時應該采取一定的措施,如利用高壓水對井點管進行反復沖洗。
四、結語
1.1混凝土灌漿
水利電力工程中,混凝土的體積往往較大,因此在施工中難免會出現裂縫,此時就需要進行灌漿技術對其進行修復,嵌縫技術就是一種常見的技術形式,其可以對混凝土裂縫進行修復。沿著裂縫開槽,在槽內嵌入塑性材料或者剛性防水材料等,達到封閉裂縫的效果。常用的塑性材料包括聚氯乙烯膠、塑性油膏等等,剛性的封閉材料則包括聚合水泥砂漿等。混凝土裂縫的灌漿技術則常用環氧灌漿技術,就是將環氧樹脂灌漿材料進行灌注,環氧注漿的材料往往選擇鄰苯二甲酸二丁酯、乙二胺等等。
1.2孔口封閉灌漿技術
該技術是一種自上而下的灌漿技術,也可稱之為循環灌漿技術。孔口封閉灌漿技術適應最大壓力>3MP的帷幕灌漿工程項目,小于其參考值的帷幕工程則需要選擇性應用。利用孔口封閉灌漿技術應注意一下幾個要點,如鉆孔的直徑控制,應<60mm;孔口管道必須進行牢固的嵌入,買入到巖層的深度按照灌漿的壓力所定,最大的灌漿壓力則控制在5MPa以內,最大壓力時嵌入巖層的深度應>2m;灌漿應選擇循環式施工,自上而下的灌注,分階段進行;孔口管道分為多個灌漿段,應盡量選擇較短的分段發方式,壓力增加應盡量快速,段長和相應的灌漿壓力應進行事前試驗;灌漿過程中應經常性的活動灌漿管,回漿管應保證15L/min的回流量,防止灌漿管道出現凝結。
1.3大吸漿灌漿技術
應用中主要是控制灌漿的壓力和流量,通常利用低壓或者自流的方式對裂縫進行灌漿,泥漿流動性降低后在逐步升高壓力,以此增加灌漿量。同時限制灌漿的流量,采用低流量配合壓力,減少灌漿在裂縫中的流動速度,使得泥漿沉淀,灌注量降低后再增加壓力,提高灌漿量,直至完成灌漿。
2水利電力工程大壩施工中灌漿技術的應用
水利電力工程對質量要求較高,在水利電力工程的大壩工程中有多種灌漿技術被應用,但是應根據實際的情況選擇不同的技術措施,不同的灌漿技術也有著不同的作用效果。具體情況如下:
2.1吸漿量較大的灌注措施
在水利電力施工中,大壩的施工需要灌漿作業在很短的時間內完成施工,但是因為地質和限制的因素,使得泥漿不能很快的凝結,此時泥漿沖基礎底部滲出,導致灌漿效果不佳。此時應進行低壓灌漿觀察泥漿的流動情況,選擇逐步增加的方式進行灌漿。也可選擇方法限制吸漿的情況,加速泥漿的流動情況。然后提高泥漿的黏度從而控制流動性,降低泥漿流速而保證凝結。進行灌漿的過程中應考慮對泥漿的組份進行調整,同調節灰水比和外加劑填入的方式來控制泥漿的凝固速度,人為控制泥漿流動性。在水利電力大壩工程的施工中,也可采用灌注間歇砂漿和砂漿的方式來提高灌漿的施工質量,灌漿過程中,灌漿間隔控制在2~6h,最后泥漿凝固后達到一定的強度后,掃孔和復灌等。
2.2漏水通道灌漿
水利電力大壩工程因為受到地質環境的影響,往往存在不可控的問題,施工過程中環境復雜且地質改變的情況時有發生,在施工中容易出現漏水的情況,影響灌漿的質量。針對這個問題應采用一些外部干擾的措施,如爆理,利用爆破方式破壞漏水結構,再在漏水的位置采用灌漿的方式進行控制。但是這樣的處措施往往不能達到工程質量要求。增加了工程成本以及難度。所以在實際的工程中可以采用以下措施進行控制,利用模袋灌漿,一般選擇尼龍和聚丙烯為材料的袋子,進行堵漏并灌漿;利用填充級別的配料,在漏水的地方進行處理,利用大粒徑的砂石進行灌漿;利用雙漿灌漿技術,將水泥漿和速凝劑分別從兩個管道進行灌注,使其進入到混合器,混合后再進入灌注的區域,這樣可以增加防滲漏的效果,對漏水點進行控制。
2.3接縫灌漿技術
水利電力大壩的工程中,壩體填筑的工作是一項重要的施工項目,在施工中其將直接影響到整體質量。壩體建設中首先應合理的規劃工作量,選擇工藝和施工方案使之適應項目需求。對壩體施工的工作量進行分配與組織。灌漿施工也應按照壩體施工的需求進行選擇與實施。根據壩體情況準備建筑材料和場地等,根據作業時間來控制材料質量,避免土料熱量的流失等,提高施工的效率和質量。在水利水電壩體施工中灌漿技術主要是針對接縫處理,是一種主要的技術措施。通常選擇盒式灌漿、騎縫灌漿、重復灌漿等。在施工中3種灌注方式可以進行重復使用,根據不同的灌漿特征以及工程情況配合使用。盒式灌漿因為灌漿的質量較高,回漿管的管路不易阻塞等優勢,在壩體接縫灌漿選擇中被普遍認可。但是系統消耗的管材相對多,其成本使其受到限制。重復式灌漿系統布置方式主要因為不堵塞管道而能進行重復施工。騎縫灌漿管理系統因為其擴散模式的灌漿形式較為流暢,并且壓力分布平均,管路不易阻塞。水利電力大壩的接縫施工通常壓力在0.2MPa左右,在壩體灌漿前應進行分析與計算,保證灌漿的順利開展,必須保接縫灌漿的開張度與泥漿粒徑的比例,理想的開度為1~3mm,在灌漿中應控制開度的擴張。
3結語
(1)混凝土裂縫灌漿施工技術在水利水電工程基礎建筑施工中的應用。混凝土裂縫灌漿施工技術是現代水利水電工程基礎施工中最常用的技術之一,其原理是結合施工的實際需求,保證灌漿工程不僅能夠有效的擋住泥土的壓力,又能夠有效的提高基礎工程的防滲性能,更好的對水利水電工程的基礎進行加固。該項基礎灌漿技術最初應用在建筑物中,隨著近幾年的不斷發展和完善,逐漸的在水利水電工程基礎施工中得到廣泛的應用,尤其是環氧灌漿施工技術在混凝土裂縫修復過程中的應用,具有良好的經濟性。水利水電基礎施工在采用混凝土裂縫灌漿施工技術時應該注意以下幾個方面:其一,掌握混凝土裂縫灌漿的原理,采用混凝土裂縫灌漿施工技術時,主要是利用灌漿機械直接把水溶性的聚氨酯化學灌漿材料注入到混凝土裂縫中,該種漿液遇到裂縫中的水分之后能夠迅速的分散、乳化、膨脹以及固結,以此起到補強、堵漏、防滲的效果;其二,選用合理的灌漿材料,采用該項灌漿施工技術時,應該采用合適的灌漿材料,例如采用具有水溶性的水泥、水玻璃、丙烯鹽酸、丙烯酰胺、聚氨酯等;其三,根據裂縫的類型采用相應的灌漿處理技術,例如針對網狀裂縫,應該開鑿V型槽,然后選用環氧樹脂水泥進行灌漿,保證其完全的嵌入到裂縫中,以此保證其和混凝土結構形成一個整體。
(2)無塞灌漿施工技術在水利水電工程基礎建筑施工中的應用。無塞灌漿施工技術同樣是水利水電工程基礎建筑施工中最常見的技術之一,其原理是采用自上而下灌漿的方式,這樣不僅能夠進行循環的灌漿,而且不需要等待凝固就能夠節能型下一道工序的施工,因此該項灌漿技術被廣泛的應用在現代水利水電工程基礎建筑施工中。水利水電工程基礎建筑施工在采用無塞灌漿施工技術時應該注意以下幾個方面:①鉆孔施工,在進行鉆孔施工的過程中,鉆孔的長度應該控制在150cm-250cm之間,寬度應該控制在75mm左右,當鉆孔施工結束之后,應該用水將孔內的殘渣清除干凈,當孔干燥之后進行灌漿施工;②漿液的制備,無塞灌漿施工技術采用的漿液通常是由水、粉煤灰、水泥以及外加劑等混合制成的,在進行漿液拌合施工的過程中,應該嚴格的控制漿液的含水量,通常狀況下,漿液的含水量控制在30%左右,當漿液制成之后還應該進行養護,以此保證漿液的保水性、可泵性以及和易性;③選擇注漿管,無塞灌漿施工采用的注漿管通常為無縫鋼管或者鉆桿,然后將內壁和注漿管之間的空隙當作回漿管,用于灌漿的循環;④灌漿施工,當準備好上述所有的工序之后進行灌裝施工,將回漿管插入之后進行灌漿,然后通過回漿管進行循環灌漿;⑤提鉆施工,灌漿施工采用分段施工的方式,當一段灌漿施工完成之后,應該提鉆并更換鉆具進行下一個灌漿段的灌漿施工,在該過程中不需要等待漿液的凝固,能夠有效的縮短施工時間,同時還能夠提高灌漿施工的質量,致使其被廣泛的應用在水利水電工程基礎建筑施工中。
(3)誘導灌漿施工技術在水利水電工程基礎建筑施工中的應用。誘導灌漿施工技術同樣是水利水電工程基礎建筑施工最常采用的技術之一。誘導灌漿施工技術的原理表現為:在施工的過程中,根據水利水電工程基礎建筑施工現場的具體狀況以及相關的要求,創造條件設計不但能夠擋住泥土側壓力,又能夠起到防滲漏作用的灌漿帳幕工程,同時設計控制漿液流動的防護工程,這樣既能夠控制灌漿施工的質量,又能夠有效的對水利水電基礎工程進行加固,該項技術在水利水電工程基礎建筑施工中得到非常廣泛的應用,并且隨著實踐應用和發展,還開發了許多全新的誘導灌漿技術,例如電滲化學灌漿施工技術等。
二、水利水電工程基礎建筑灌漿施工控制的有效措施
(1)工程費用控制措施。基礎灌漿施工費用控制的最終目標是做到凈效益最大化,盡可能的降低是灌漿施工和其他工序的費用,同時盡可能的降低負效益。因此,應該根據施工現場的具體狀況以及自然規律,綜合考慮施工控制工藝以及方法,對整個灌漿系統進行合理的設計,同時結合最優化原則,盡可能的減少負效益,尋找最理想的運用方法,有效的控制工程費用。
(2)環境效益控制措施。水利水電工程的環境效益控制措施應該重點考慮以下幾種因素:控制生產和生活污染物、有害氣體、施工飄塵、污染帶等的排放,防止對地下水、環境等造成影響;控制施工機械、爆破、運輸等機械的噪聲,避免對周邊居民造成影響;在施工的過程中應該盡可能少的破壞周邊植被景觀,同時還應該考慮水利水電工程建成后長期對鄰近建筑以及人類健康造成的影響。
(3)質量控制措施。灌漿質量要素包括灌入能力、強度以及可塑性,質量控制目標應該根據水利水電工程的性質以及設計施工要求而定,控制措施主要表現為:首先,根據吸滲反應定理、劈裂判別定理、劈裂定向定理等制定相應的質量控制目標;其次,根據制定的質量控制目標選擇合適的灌漿材料,然后預測與協調材料性質、地質條件以及施工技術三者的關系;再者,當灌漿施工結束之后的28天內,重視后期的養護工作,全面的重視施工過程的質量控制,認真的做好壓水試驗,試驗結果表明施工質量合格之后才算過關。
三、結語