【摘要】市政和房建工程中,常常涉及在市區(qū)中的深基坑開挖施工。由于基坑開挖量大,工期長,涉及汛期和旱季施工,基坑開挖過程中,須重點考慮由于坑內(nèi)降排水引起的周邊地下水位降低、土體固結(jié)產(chǎn)生的地表和建筑物沉降問題。井點回灌能有效的對地下水進(jìn)行補給,但是受場地和外部環(huán)境的限制較多,常常難以有效開展。本文章根據(jù)背景工程的實際條件,因地制宜,采取了相應(yīng)的改進(jìn)措施,得到了較好的效果,希望能給類似工程帶來一些借鑒作用。 
【關(guān)鍵詞】深基坑;沉降;帶壓回灌 
  1 工程概況 
  某南方城市交通軌道21號線21標(biāo)車站基坑處于城市主干道中央,東西走向,車站施工過程中交通不中斷。車站基坑長度228m,寬度20m,基坑開挖深度19m。車站兩側(cè)為既有當(dāng)?shù)鼐用褡越?~6層樓房(部分為加建),又有正在建設(shè)中的商住樓盤。周邊建筑物距離基坑25~50m不等,屬于基坑開挖影響范圍內(nèi)。 
  車站地質(zhì)自西向東,巖層逐漸爬升;自上而下分別為人工填土層、淤泥層、沖洪積粉細(xì)砂層、沖洪積土層、花崗片麻巖殘積土層及不同程度的花崗巖風(fēng)化巖層。其中車站西端地面以下4m~6m存在淤泥層和砂層,大部分屬于花崗片麻巖殘積土層<5-2>內(nèi)。車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)為800mm鋼筋混凝土地下連續(xù)墻,西側(cè)嵌固深度5~8m,東側(cè)2m~4m。 
  2 帶壓回灌技術(shù)應(yīng)用背景 
  該工程7月份開始進(jìn)行開挖,開挖工程中按照設(shè)計要求在坑內(nèi)施工降水井進(jìn)行主動降水;9月底開挖至基底,在9月份開始,周邊建筑物和地面開始出現(xiàn)不同程度的沉降現(xiàn)象,日沉降量達(dá)0.2mm。且隨著枯水期來臨,沉降愈發(fā)明顯,個別建筑物沉降達(dá)110mm。根據(jù)項目部在建筑物附近設(shè)置的水位監(jiān)測孔觀測得知,周邊水位已下降至地面以下9m,超過往年枯水期最低水位2m。 
  3 原因剖析 
  經(jīng)過對沉降曲線圖、水位數(shù)據(jù)以及建筑物基礎(chǔ)和地質(zhì)條件的綜合分析,認(rèn)為:本工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)按照設(shè)計要求施工,基坑開挖過程嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行,基坑連續(xù)墻不存在漏水現(xiàn)象,且圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形值和支撐軸力變化值都在較小范圍內(nèi),基坑處于安全穩(wěn)定的狀態(tài)。周邊建筑物沉降發(fā)生的原因有以下幾點因素作用而成:1,由于隨著旱季到來,地下水得不到補給,水位逐漸降低;2,而基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)未能深入隔水層,地下水繞滲進(jìn)入基坑內(nèi),加速了周邊地下水的流失;3基坑西側(cè)地質(zhì)存在較厚的砂層和淤泥層,周邊地下水位降低導(dǎo)致建筑物及地表底部軟土孔隙率減小,土體發(fā)生固結(jié);4,發(fā)生沉降的建筑物多為天然條形淺基礎(chǔ),且在基坑開挖過程中普遍存在加蓋現(xiàn)象,增加了房屋的自重。 
  綜上原因可知,只要基坑處于未完全封底,地下水繼續(xù)繞滲基坑流失,且枯水期持續(xù)的狀態(tài)下,沉降將持續(xù)發(fā)生。因此,采取有效的方法對周邊地下水的補給是唯一遏制建筑物沉降的措施。 
  考慮社會環(huán)境因素及地下管線較多的影響,項目部決定在基坑周邊、施工圍蔽范圍內(nèi)打設(shè)回灌井,回灌井距離建筑物約30m。(回灌孔分部圖如下圖所示) 
  4 帶壓回灌技術(shù)的應(yīng)用要點 
  經(jīng)過仔細(xì)論證分析,認(rèn)為由于車站上部地質(zhì)處于沖洪積土層及淤泥質(zhì)土層,透水性較差,滲透系數(shù)僅為 0.005~0.01m/d,在無足夠壓力的作用下,回灌水無法滲透至30m外的建筑物周邊。因此,只有采用帶壓回灌,才能提高滲透壓力,克服土層阻力,達(dá)到遠(yuǎn)距離補給地下水的效果。 
  項目部根據(jù)現(xiàn)場情況,制定了自動帶壓井點回灌系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由 抽水泵、進(jìn)出水管線、蓄水箱及回灌井組成,利用水箱將基坑底水泵抽出的水蓄起作為回灌水源,蓄水箱蓄水至一定高度后,觸發(fā)水位控制開關(guān),使抽水泵開啟,通過回灌井帶壓回灌至地下,在水箱水位降至一定高度后,開關(guān)關(guān)閉,抽水泵停止作業(yè)。如此反復(fù)形成循環(huán)。 
  帶壓回灌系統(tǒng)有以下技術(shù)要點: 
  (1)地下水回灌孔間距約6m一個,每個孔深度10~12mm,以進(jìn)入透水層內(nèi)1m以上為止。 
 。2)井孔采用鉆機(jī)成孔,孔徑為150mm,鉆孔深度應(yīng)比濾管底深0.5m,以利沉砂。將井點管沉至要求的深度后,在孔壁與井點管之間填入粗砂,回填粗砂面距離孔口4米處塞一層無紡?fù)凉げ迹s3~5cm高度)或者回填粘土,作為分隔層,然后用1:2水泥砂漿將其密封。滲濾系統(tǒng)采用PVC篩管外包濾網(wǎng)和砂石濾層填充,管徑100mm。 滲濾篩管在地面以下2m處開始開孔至管底。滲水篩孔豎向間距10cm,每個斷面至少4個篩孔,相鄰斷面孔位錯開布置。如下圖所示 
 。3)輸水管采用PVC材質(zhì),管徑6~7cm。 
 。4)增壓水泵采用2.2kw,口徑6.5cm 
 。5)回灌井上安裝壓力表及流量表,灌水量與壓力要由小到大,逐步調(diào)節(jié)到適宜壓力; 
  (6)回灌井口要求密封,確;毓鄷r不漏水,同時回灌壓力不宜過大,當(dāng)回灌流量不明顯增加時,回灌壓力最好不要增加,否則回灌井周圍易產(chǎn)生突涌,從而破壞回灌井結(jié)構(gòu);回灌水體必須干凈,不能是污染水體,否則會污染地下水; 
 。7)回灌水體內(nèi)不能有固體物質(zhì)(如砂,土及其它雜質(zhì)等),否則會影響回灌效果。 
  5 回灌過程控制 
  回灌系統(tǒng)運行過程中,還需做好原始記錄數(shù)據(jù)采集和過程數(shù)據(jù)記錄,對回灌力度進(jìn)行控制。主要有以下控制要點: 
 。1)為及時了解基坑周邊的地下水位變化的情況,及時調(diào)整回灌井點的注水量,根據(jù)基坑周邊原有的水位觀測孔進(jìn)行觀測自然水位的變化情況。 
 。2)在回灌前,通過觀測井對本項目基坑周圍地下水位進(jìn)行首次觀測,注水后前每天觀測1次。在觀測水位的同時并對機(jī)組的注水壓力及注水流量作好記錄。根據(jù)觀測水位變化及時調(diào)整注水量,以保持水位相對穩(wěn)定。通常水泵出水口工作壓力約 0.3Mpa,所形成的真空約0.5~0.8MPa。 
 。3)回灌井的啟動:當(dāng)穩(wěn)定的水位監(jiān)測報告出來之后,如現(xiàn)水位低于本場地的原始數(shù)據(jù)后即啟動回灌。 
  (4)回灌井停止運行條件:基坑停止降水后觀測一段時間,若水位恢復(fù)正常,即可停止回灌。 
 。5)回灌水源:回灌水源主要以基坑內(nèi)集水桶的地下水作為回灌水,如地下水位供應(yīng)不上采用自來水作為回灌水源。
  (6)回灌壓力:回灌壓力以保持在0.2~0.3mpa范圍,當(dāng)回灌壓力過大,回灌效果不高時,可暫停加壓,即采用間歇性加壓。 
 。7)回灌井的監(jiān)控:回灌過程中對基坑內(nèi)觀測井和基坑外觀測井水位密切監(jiān)控,要求水位觀測每24小時一次。 
  6 結(jié)語 
  根據(jù)周邊建筑附近的水位監(jiān)測孔進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,可以得出通過采用自動帶壓回灌系統(tǒng)進(jìn)行回灌,有效地對基坑周邊的地下水進(jìn)行補給,通過后期對周邊建筑物的沉降和地表沉降進(jìn)行觀測,其沉降趨勢已經(jīng)得到控制。事實證明,帶壓回灌技術(shù)能夠很好的應(yīng)用于回灌井點布置條件受到限制,無法大范圍分布設(shè)置的情況中,使得地下水能有效得到補給,從而遏制了地表因地下水流失出現(xiàn)固結(jié)沉降的趨勢,對周邊建筑物起到了較好的保護(hù)作用,使得基坑的施工無后顧之憂,為深基坑開挖創(chuàng)造了有利條件。