邊坡降雨
是指在頂管邊坡時,地下水位低于頂管底面,地下水會不斷溶入坑內,為保證邊坡能在干燥條件下施工,避免壩體失穩、基礎流砂、坑底凸起、坑底管涌和地基承載力增長而做的降雨工作。
降雨的施工工程是深豎井施工的一到重要的施工環節,很大部份的豎井車禍都是與地下水有關系。為此,深豎井的工程施工都要對地下水進行有效的整治。邊坡降雨是保證基礎質量的重要步驟。
邊坡降雨的方式:
明溝加集水井降雨、輕型井點降雨、噴射井點降雨、電滲井點降雨、深井井點降雨等等。
一、常用的經驗參數
1、基坑長度大于6米時可沿壩體長邊方向布置單側線性井點,小于6米則需兩則布置或環狀布置井點。單側線性井點要布置在地下水流靠上游的方向上。
2、降水井運行一段時間后,地下水會產生穩定的降雨漏斗。降雨漏斗的斜度約為1:10,也就是說,當井點處地下水位升高1米并長時間穩定時,離井點約10米范圍內的地下水位都將深受影響,但是,距離井點越遠降雨幅度越小。
3、一般要求地下水位降到路堤底標高以下0.5~1米,以保持豎井在頂管期間的干燥狀態,同時也保障頂管過程中邊坡壩體的穩定性。
4、井點寬度通常可選擇0.8米、1.2米或1.6米,視地下水位和路堤深度而定。在特殊部位可以適當加密井點,以保證降雨療效。
5、沖孔深度應比濾管低0.5米左右,填土井管時用粗砂仍然填到濾管以上起碼1米,在離地表起碼0.5米的深度內用黏土進行封口。
二、降水方式
1、集水炕降雨
箱涵加集水坑降雨具有施工便捷,費用低廉等特性,在施工現場應用的最為普遍。
在高水位地區邊坡壩體支護工程中,這些方式常常作為其它降雨方式的輔助排水舉措,它主要排除地下潛水、施工用水和天降水水。
在地下水蓄量較小,地質條件較好的情況下,使用暗渠和集水井可以消除壩體內積水。
然而在地下水較豐富地區,若僅單獨采用這些技巧降雨,因為邊坡壩體漏水較多,作業面坑洼不堪,有不利于結構物施工。為此,這些降雨方式通常不單獨應用于高水位地區邊坡壩體支護中,一般會與降水井點或截滲幕墻配合使用。
2、截滲幕墻
截滲幕墻不能單獨作為降雨方案,通常與暗渠或井點降雨配合使用。
截滲幕墻通常用于地下水十分豐富、地下水補給非堂快或須要非常對壩體不穩定性、周圍建筑不均勻沉降進行控制的情況。
常見的有截滲墻、帷幕注漿、鋼板樁等,在截斷地下水向壩體滲透的同時也對邊坡的壩體起到一定的支護作用。
同時,因為截滲幕墻的存在,壩體降雨對幕墻以外的地下水影響程度大大降低,周圍建筑物的穩定性得到有效保障。
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其實,截滲幕墻的施工須要較大的場地并且會形成較大噪音,在建筑物密集區和市民區附近等地施工時會遭到一些限制
3、輕型井點
重型井點是國外應用很廣的降雨方式,它比其它井點系統施工簡單快捷、經濟安全,非常適用于降雨面積不大,地下水蓄量較小的情況。
該方式減少水位深度通常在3~6m之間。重型井點適用的地層滲透系數為0.1~50m/d,當壩體滲透系數偏小時,須要采用在井點管底部用黏土封填并保證井點系統各聯接部位具有較好的氣密性,通過提升整個井點系統的真空度來提高抽排水能力。
4、管井井點
豎井井點適用于滲透系數大的礫石層,地下水豐富的土層,以及重型井點不易解決的場合。
它具有施工簡單、出水量大等特性,每口豎井出水流量可達到50~100m3/h,可減少地下水位深度約3~5m。
這些方式通常用于潛水層降雪,一般土的滲透系數在20~200m/d范圍內時療效最好。
5、噴射井點
噴射井點的抽水系統和噴射井管材比較復雜,運行時故障率相對較高,能量耗損很大,相對于其它井點法降雨而言具有降雨深度大運行費用高的特性。噴射井點系統能在井點頂部形成250mm水銀柱的真空度,其增加水位深度通常在8~20m之間。它適用的地層滲透系數與重型井點一樣,通常為0.1~50m/d
6、電滲井點
電滲井點適用于滲透系數很小的地質情況,如滲透系數大于0.1m/d的黏土、亞黏土、淤泥和污泥質黏土等。它須要與重型井點或噴射井點結合應用,在降雨過程中,應對電流、電流密度和耗電量等進行量測和必要的調整,工作上去比較繁瑣。
7、深井井點
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深井井點是土體支護中應用較多的降雨方式,它的優點是排水量大、降水深度大降雨范圍大。
深井井點適用的地層滲透系數為10~250m/d、降低水位深度超過15m,常用于增加承壓水。
借助深井點增加承壓水位,有助于減除壓力、保證邊坡的安全性。但因為降雨深度大、出水量大和水位降落曲線陡等誘因地層水的密度怎么算,勢必導致降雨的影響范圍和影響程度大因此容易造成邊坡周圍建筑物的不均勻沉降。
三、需要注意的問題
1、作業時機和應急預案
邊坡頂管和降雨作業應選在降水量小、地下水位低的季節進行,通過合理安排施工組織計劃來盡量減少降雨難度,同時降低邊坡頂部結構物的施工緊湊性,致使結構物就能盡快達到填土或防水、防淹要求地層水的密度怎么算,因而減短降雨作業的時間。
為了確保施工的安全性和緊湊性,一定要設計好應急預案,如備用設施和備用電源、防雨舉措和防滲舉措、邊坡穩定和沉降檢測等。
2、降水井點的布置
井點可以均勻布置在壩體周圍,因為設置出入邊坡的公路而少布一個井點是不會對降雨療效形成太大影響的。
然而,對于較大面積的豎井,有時為了確保降雨療效,須要在路堤中設置一些降水井點。
井點位置與邊坡周邊的最小距離通常不大于2米,以保證邊坡壩體的穩定性。
3、停止降雨的條件
并不是說壩體頂部結構成型就可以停止降雨,一般應考慮結構物是否可被吞沒或可防吞沒,同時還要估算結構物底板硬度和結構物整體重量才能承受和對抗地下水上升所形成的壓強。
4、地下水位的檢測
降雨過程中要對地下水的水位進行檢測,確保地下水位經過較長時間的降雨后保持在一個比較穩定的標高上,防止過度減少地下水位造成資源浪費和結構物不均勻沉降。
同時,發覺地下水位異常上升或減少時都應當迅速查找緣由,排除隱患。
5、不均勻沉降的防治
邊坡周圍建筑物的不均勻沉降主要是因為地下水位減少,建筑物下邊地基基礎脫水后承載能力增加,在重力作用下被壓縮、固結。
為避免這種不均勻沉降必須控制地下水位過度、快速增加。一般采取減低降雨速率、打截滲序幕、打井筑壩地下水等舉措。
其中筑壩地下水的方案比較簡單有效,只需在建筑物與降水井之間緊靠建筑物的地方打井并筑壩地下水,便可很大程度地避免建筑物沉降。
6、井點施工的質量
在井點施工的過程中要嚴格控制其質量,非常是在放置濾管和填充石料的過程中,要避免土層塌土堵塞濾管產生“死井”。
同時,正確填充的石料可對地下水進行過濾,避免排水的過程中地下泥砂被大量抽出,既損害電機又容易堵塞管線。
但是,地下泥砂大量流失可能造成地面形成過多的沉降甚至于脫落、坍塌。
邊坡降雨是土石方工程、地基與基礎工程施工中的一項重要技術舉措,能排除邊坡土中的水份,使得巖體土體,提升地基硬度。
同時可以減低山坡土層側向位移與沉降,穩定壩體,去除流砂,降低基底土的凸起,使坐落天然地下水以下的地基與基礎工程施工能防止地下水的影響,提供比較干的施工條件,還可以降低土石方量、縮短工期、提高工程質量和保證施工安全。
在工程實踐中,采用合理的降雨方案可以便捷施工組織、降低成本、縮短工期、產生可觀的經濟效益。