程瑜 吴同情 范昕然
(1.重庆市渝中区建设工程综合监督管理处 重庆 400013;2.重庆科技学院建筑工程学院 重庆 401331;3.重庆交通大学水利水运工程教育部重点实验室 重庆 400074)
重庆来福士广场深基坑地下水的控制
程瑜1吴同情2范昕然3
(1.重庆市渝中区建设工程综合监督管理处重庆400013;2.重庆科技学院建筑工程学院重庆401331;3.重庆交通大学水利水运工程教育部重点实验室重庆400074)
目前国内基坑地下水控制主要是以高压旋喷桩为代表的注浆止水帷幕和以深井降水为代表的降水帷幕。根据重庆来福士广场深基坑工程的实际情况,通过三次注浆止水帷幕试验与降水帷幕抽水试验,表明在长江滩涂回填区,地质条件复杂、含水层厚度、分布不均匀条件下,降水帷幕效果好于高压旋喷止水帷幕和液压注浆止水帷幕。
基坑降水;降水帷幕;高压旋喷;液压注浆
重庆来福士广场位于朝天门与解放碑之间,直面长江与嘉陵江交汇口,所在地渝中区是重庆市最为繁华的区域,总占地面积为91 782m2,总建筑面积约1 134 264m2(含市政配套设施),由地下车库、商业裙楼和超高层塔楼以及高空连廊组成。基础工程为人工挖孔灌注桩,其中抗压桩423根,抗拔桩946根,抗滑桩156根,共计1 525根,桩底绝对标高在172.00~48.49m之间。所处持力层均为中风化泥岩,混凝土等级为C35、C40,塔楼最大桩径为5.8m。
2.1工程地质条件
2.2工程水文条件
勘察区地下按其赋存形式可分为松散土层孔隙水、基岩裂隙水和孔隙潜水类型,接受大气降水、地表水补给,向长江、嘉陵江排泄。
(1)第四系松散土层孔隙水:主要赋存于第四系松散土层中,赋存条件主要受堆积物分布范围与厚度控制。
(2)基岩裂隙水:赋存于基岩裂隙中,赋存条件主要受基岩裂隙发育程度控制,含水性差异大。整个场区中部及南部地势高,基岩裂隙不发育,岩体较完整,地下水赋存条件差,地下水贫乏。通过钻孔观测地下水位,其初勘地下水位标高为175.20~ 207.0m,详勘地下水位标高为183.09~184.33m,主要为基岩裂隙水,不具统一前水位。对ZC4、ZC93、ZC69、ZX46、ZX117进行抽水试验,结果显示单孔涌水量为2.08~11.35m3/d,降深4.8~14.36m,岩体渗透系数0.0381~0.193m/d。
(3)孔隙潜水:赋存于下部砂卵石中,受大气降水和地表水补给,与长江(库)水联系密切,连通性好,水量大,地下水位与长江(库)水位基本一致。据钻孔地下水位观测资料,地下水位受长江、嘉陵江水水位影响明显。
考虑场区工程桩开挖将跨越洪水期,地下水位远高于桩底标高,且人工挖孔需穿透砂卵石底板进入中风化岩,极易产生涌水、流砂,形成地下水水患。故对基坑地下水的处理显得尤为重要。
目前,国内基坑地下水控制主要有两种思路,一是以高压旋喷桩为代表的注浆止水帷幕,二是以深井降水为代表的降水帷幕。本工程地下水控制前后进行了高压旋喷桩止水帷幕、液压注浆止水帷幕、深井降水帷幕3次试验,并比较分析这3种控制方案的效果,最后提出最适宜该工程的地下水综合控制方案。
3.1高压旋喷桩注浆止水帷幕
高压旋喷注浆法是利用高压喷射浆液与土混合固化处理地基的方法[1]。当前,该方法的基本工艺类型有单管法、二重管法、三重管法和多重管法等[2]。经过对该工程的地质条件分析,选定三重管高压旋喷桩施工工艺。
三重管高压旋喷桩施工技术是用3层喷射管使高压水和空气同时横向喷射,冲蚀切割地基土体,再借空气和水的上升力把已破碎的余土浆托举到地面排出;与此同时,另一个喷嘴将水泥浆以较低压力喷射注入到被切割、搅拌的地基中,使水泥浆与土混合固结成桩,相邻桩互相咬合形成连续加固土体,理论上其加固直径可达800~1 000mm,最终多个旋喷桩连续咬合形成连续墙式的竖向隔水层[3](图1)。
拟选定一根工程桩(Z06-P160)在透水性好、透水层较厚的区域进行高压旋喷桩注浆止水帷幕验证性施工。沿工程桩周布置两排(梅花型布置)高压旋喷桩,设计桩径为800mm,间距为600mm,搭接距离为200mm,如图2所示。采用普通硅酸盐水泥,水灰比选为0.7~1,水泥掺量不少于原状土天然质量的25%,其详细的施工工艺主要参数见表1。
施工完成28d后,通过开挖检查、注水试验、钻芯取样三种方式,检查注浆成型、强度、透水情况[4],检查发现没有形成连续的、成型的水泥固结体,其取芯抗压强度均小于1.0MPa,基坑壁明显有涌水现象,故高压旋喷桩止水帷幕试验未达到预期。经分析,由于场区内地质条件复杂,砂层厚度及分布极不均匀,杂填土层土质复杂,水泥浆经高压,易通过杂填土层较大缝隙流失,从而没能达到预期设计效果。
3.2液压注浆止水帷幕
由于高压旋喷桩注浆止水帷幕试验没能到达预期相关,于是改变相关参数,采用压实灌浆技术,进行液压注浆止水帷幕试验。降低水灰比,减小喷浆压力以及进行多次反复提拉注浆[5]。调整后的施工参数见表2。
表2 液压注浆止水帷幕施工参数
施工完成后,通过开挖检查、钻芯取样发现该工程所处位置杂填土层土质复杂,土层内有孤石、砖块、生活垃圾等成分,水泥浆在注浆机压力作用下,流失严重,不能与土体形成有效的固结体,同时砂层厚度不均,分布存在差异性,水泥浆在砂层内也无法形成连续的固结体,并且基坑壁有涌水现象,故液压注浆止水帷幕的基坑降水效果未能达到设计理想效果。
3.3降水帷幕
考虑场区工程桩开挖跨越洪水期,其地下水位远高于桩底标高,且人工挖孔需穿透砂卵石底板进入中风化岩,极易产生涌水、流砂,形成地下水水患。对于影响本工程的孔隙潜水,为保证工程桩开挖及基础施工的顺利进行,地下水控制调整为采用坑周侧向连续抽水帷幕与坑内深井疏干排水的方法相结合[6-7],所采用的降水井结构图见图3所示。
按规范[8]中均质含水层潜水完整井的基坑降水总涌水量按下式进行计算。
(1)
式中:Q—基坑降水总涌水量(m3/d);k—渗透系数(m/d);Sd—基坑地下水位的设计降深(m);H—潜水含水层厚度(m);R—降水影响半径(m);r0—基坑等效半径(m)。
根据规范要求,降水井单井设计流量按式(2)进行计算:
(2)
式中:q—降水井单井流量(m3/d);n—降水井数量。
降水井单井流量的取值按照规程进行取值,查表后取值120m3/d,由公式(2)便可计算出n=9 552.29×1.1/120=87.56。故拟在场区内设置帷幕井、疏干井共计88口,保证地下水的抽排。
经过抽水试验表明,在长江水位较高时,正式降水开始8h后,单井内水位降深即达6m,迅速在井点连线方向形成一道无水屏障,阻隔了坑内外地下水的直接联系,基坑内地下水水位迅速下降,降水帷幕达到了预期效果。
根据重庆来福士广场深基坑项目的实际情况,通过3次注浆止水帷幕试验与降水帷幕抽水试验,表明在长江滩涂回填区,地质条件复杂、含水层厚度、分布
不均匀条件下,降水帷幕效果好于高压旋喷止水帷幕和液压注浆止水帷幕,将可为类似工程提供参考。
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程瑜(1982-),男,工程师,主要从事工程施工质量安全监督管理。
吴同情(1982.12-),男,讲师,主要从事岩土工程方面的教学和科研。
范昕然(1992.05-),男,硕士研究生,主要从事岩土工程方面的研究。
Control of Groundwater for Deep Foundation Pit of Raffles City in Chongqing
CHENGYu1WUTongqing2FANXinran3
(1. Yuzhong District of Chongqing City Construction Project Comprehensive Supervision and Management Department, Chongqing 400013; 2. School of Civil Engineering and Architecture, Chongqing University of Science & Technology, Chongqing 401331; 3. Key Laboratory of Hydraulic & Waterway Engineering of the Ministry of Education, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074)
There are two ways to manage groundwater in domestic foundation pit, which are the high pressure spraying pile represented by grouting curtain and the deep well precipitation curtain. According to the practical case of deep foundation pit of Raffles City in Chongqing, the conclusion can be drawn by three times grouting of the waterproof curtain precipitation test and the pumping test . It indicates that the effect of the rainfall curtain is better than the high-pressure sealing Jet Grouting Curtain and the hydraulic curtain, under the circumstances of the complex geological condition, the thickness and uneven distribution of aquifer.
Dewatering of foundation pit;Precipitation curtain;High pressure jet grouting;Hydraulic grouting
重庆科技学院校内科研基金项目(CK2015Z29)
程瑜(1982-),男,工程师。
E-mail:wutongq@163.com
2015-11-11
TU46
A
1004-6135(2016)02-0080-04