深基坑降水與地面沉降控制研究

1、<p>　　深基坑降水與地面沉降控制研究</p><p>　　【摘要】隨著國家可持續(xù)性資源的不斷利用，地下空間慢慢被開發(fā)，深基坑降水逐漸被采用和發(fā)展起來。深基坑降水的作用巨大，但同樣會造成一定范圍的地面沉降，甚至?xí)?dǎo)致附近的建筑物或構(gòu)筑物產(chǎn)生破壞。本文主要研究基坑降水引起地面沉降的機理和因素，分析導(dǎo)致沉降產(chǎn)生的原因，從而研究深基坑降水與地面沉降的控制與解決措施，以期為其他同類的問題提供參考和幫助。 &l

2、t;/p><p>　　【關(guān)鍵詞】深基坑降水，地面沉降，控制研究 </p><p>　　中圖分類號：TV551.4 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　一.前言 </b></p><p>　　隨著城市建設(shè)的逐漸發(fā)展起來，為了提高土地利用率，節(jié)省土地資源，幫助緩解城市的人口壓力，改善城市居民的生活環(huán)境，人們

3、極大地開發(fā)利用起城市地下空間，而使地下工程建設(shè)的數(shù)量和規(guī)?？焖僭鲩L。因此，深基坑降水成為建筑工程施工中重要的一個環(huán)節(jié)，但隨之出現(xiàn)的問題也需要引起人們的重視和思考，其中地面沉降是較為重要的一個問題，如何減少人為降低水位引起的地面沉降和對建筑物造成的破壞，將在下文中進一步探討和研究。 </p><p>　　二.基坑降水引起地面沉降的機理和因素 </p><p><b>　　1.地面沉

4、降機理 </b></p><p>　　地面沉降由兩部分組成：一是含水層的壓縮變形。由于含水層中砂粒自身強度較高，加之顆粒周圍存在帶壓的水，當水位降深較小時，砂粒之間的位置難以得到調(diào)整，宏觀上表現(xiàn)出的壓縮量極小，且很快趨于穩(wěn)定；二是上部粘性土層的釋水壓密，符合太沙基一維固結(jié)理論。在降水期間，由于抽水時間有限，在這段時間內(nèi)，粘性土的固結(jié)度一般在0.2左右，釋水壓密的壓縮模量一般在1.0～1.6cm之間。

5、</p><p>　　在降水過程中，因排水會使承壓含水層的孔隙水壓力降低，在總應(yīng)力不變的條件下，根據(jù)有效應(yīng)力原理，減小的孔隙水壓力會轉(zhuǎn)換成有效應(yīng)力增量，也就是這個有效應(yīng)力增量使含水層壓密。隨著降水過程的延續(xù)，承壓含水層的壓密逐漸穩(wěn)定，隨之，上部隔水層開始釋水壓密。由于粘性土層的滲透系數(shù)和固結(jié)系數(shù)極低，釋水壓密遵從滲透固結(jié)規(guī)律緩緩發(fā)展。即使水位恢復(fù)到原有狀態(tài)，這種現(xiàn)象仍將滯后一段時間才逐漸停止。 </p>

6、;<p>　　2.地面沉降的主要因素 </p><p>　　一個含水層的水位下降后，原水位以下土層有效應(yīng)力增加、土層厚度、土層的壓縮模量是導(dǎo)致地面沉降的主要因素。沉降計算公式：S=△d*h/E。其中△d(有效應(yīng)力增量)是水位下降值△H引起的，是致沉的動力，h和E指土層厚度和土層的壓縮模量，它們是致沉的關(guān)鍵。含水層的致沉作用是各個含水層的獨立行為，在基坑開挖工程中采取降水措施，若降低一個含水層的水位就

7、能達到目的時，就不要觸動另一個含水層，這樣就可以減少地面沉降量。 </p><p>　　3.地面沉降的施工因素 </p><p>　　基坑周邊地面沉降與土方開挖過程中護坡結(jié)構(gòu)的位移有著直接的明顯的關(guān)系?；咏邓畷r，出水含砂量的多少也明顯涉及到地面沉降量的大小。因降水井出砂(潛蝕作用)，導(dǎo)致地面不均勻沉降甚至坍塌的例子屢見不鮮。 </p><p>　　三.實例研究深基

8、坑降水與地面沉降 </p><p><b>　　1.工程概況 </b></p><p>　　擬建場地占地面積152.6×110.1，占地面積l10.1x85，擬建地下三層，地下室埋深18.0m，地上主樓五十層。周邊環(huán)境有多層民房，地質(zhì)情況如下表： </p><p><b>　　2.降水沉降分析 </b></

9、p><p>　　（一）基坑抽水產(chǎn)生的沉降計算公式① </p><p>　?。ǘ┗竟椒治鐾茖?dǎo) </p><p>　　總和號以內(nèi)(式右)表示抽水時每層土的沉降量，可用si表示，算出后累加總和為全部沉降量，總和號以外(式左)是個當?shù)亟?jīng)驗系數(shù)(也叫專家調(diào)整系數(shù))，合起來就叫基坑降水沉降量。從上面公式可以推出： </p><p>　　其中，=第i層土

10、抽水計算沉降量(即總和號以內(nèi)算式)； </p><p>　　=降水應(yīng)力=(kPa)； </p><p><b>　　=水重()； </b></p><p>　　=計算點至初水位距離(m)； </p><p>　　=第i層土的厚度（m)； </p><p>　　=第i層土壓縮模量(kPa)； <

11、;/p><p>　　經(jīng)驗系數(shù)，可按GB50007，根據(jù)不同土層取值范圍0.5～1.1。 </p><p><b>　?。ㄈ┐胗嬎?</b></p><p>　　根據(jù)昆鋼工程概況代入數(shù)據(jù)： </p><p>　　第i=①層土計算式； </p><p><b>　?。?</b>&

12、lt;/p><p>　　=根據(jù)地勘報告，第①層填土厚度2.5m； </p><p>　　=考慮雨季影響，初始水位為定為lm，本層計算點取值2.5—1=1.5m； </p><p>　　=根據(jù)地勘報告，第①層取值3.5*10(kPa)。 </p><p>　　代入得2.45*1.5*2.5/3500=0.0026m。 </p><

13、;p>　　按此類推，計算降水總深度到電梯井底標高，各層計算結(jié)果如下表 </p><p>　?。ㄋ模┯嬎憬Y(jié)果分析對比 </p><p>　?。?）土層越深，水頭越大，沉降越大。 </p><p>　?。?）壓縮模量越大，沉降量越小。 </p><p>　?。?）淤泥質(zhì)沉降量大，園礫沉降量小。 </p><p>　　

14、四.深基坑降水中的地面沉降控制 </p><p>　　要控制地面沉降，首先要注意基坑開挖，做好基坑邊坡的穩(wěn)定支護，這是控制地面沉降的一個關(guān)鍵因素，同時還需采取一些地面沉降控制措施，進一步控制地面沉降。 </p><p>　　1.注意基坑開挖和邊坡的穩(wěn)定支護 </p><p>　?。ㄒ唬┗娱_挖必須分段、分層、分區(qū)、對稱進行。當基坑邊坡采用掛網(wǎng)噴射錨桿混凝土進行支護時

15、，靠近機務(wù)整備線一側(cè)，局部地方由于整備線距新建建筑物的距離過近，無法滿足放坡要求，需采用樁板墻進行加固。基坑開挖時，須邊開挖邊支護，避免邊坡過度暴露，確保邊坡穩(wěn)定。 </p><p>　?。ǘ┩练介_挖的順序、方法必須與設(shè)計工況一致，開挖第一層土?xí)r每一段的開挖長度一般不超過12m；其余各層開挖時，每段長度一般不超過6m，邊坡支護的錨桿長度、間距、入土角度、規(guī)格型號等級須嚴格按設(shè)計要求，噴射混凝土的強度、操作工藝也

16、須符合設(shè)計及規(guī)范要求。 </p><p>　?。ㄈ┗娱_挖時嚴禁大鍋底開挖，開挖至基底以上0.3m時，應(yīng)進行基坑驗收，并改用人工開挖至基底，及時封底，盡量減少對基底土的擾動。 </p><p>　?。ㄋ模┗娱_挖時應(yīng)及時施作樁間網(wǎng)噴層，保證樁間土體穩(wěn)定。開挖至基底后及時施作接地網(wǎng)。 </p><p>　　2.地面沉降的控制措施 </p><p&

17、gt;　　（一）基坑嚴格按設(shè)計分層位置進行施工，及時施工錨桿和噴射混凝土等加強措施，確保基坑坑壁穩(wěn)定。施工過程中，密切與施工監(jiān)測配合，加強信息化管理，若有不穩(wěn)定的因素存在，及時報請工程師和設(shè)計人員調(diào)整施工方案，將基坑開挖對周圍環(huán)境的影響減至最小程度，確保基坑成型；基坑開挖應(yīng)把基坑側(cè)壁的穩(wěn)定成型放在首位，已開挖的基坑側(cè)壁不穩(wěn)定時應(yīng)及時處理，不許再向下開挖。 </p><p>　　（二）基坑內(nèi)的給排水管線應(yīng)將管道內(nèi)水

18、排除干凈再進行土方開挖施工。 </p><p>　　（三）開挖過程中隨時做好基坑內(nèi)的排水工作，及時排出坑內(nèi)積水，確保開挖過程中基坑底部干燥，確?；拥撞繌姸群头€(wěn)定性不被破壞。 </p><p>　?。ㄋ模┻m度控制降水強度和降水延續(xù)時間。隨著基坑開挖深度的增加，逐步調(diào)大基坑的排水量。使水位降深逐步加大，直至最后達到設(shè)計水位降深值?；娱_挖前作好充分準備，盡量壓縮基坑開挖的施工時間，當開挖深度

19、需要降水時再抽水，縮短基坑降水的延續(xù)時間，減少基坑累計排水總量。 </p><p>　?。ㄎ澹﹪栏窨刂平邓某删|(zhì)量，保證井水含砂量不超標。管井的孔徑適當大些，使反濾厚度大于200mm。控制濾料的粒徑和級配，符合“管井技術(shù)規(guī)范”要求。 </p><p><b>　　五.結(jié)束語 </b></p><p>　　研究和探討深基坑工程降水技術(shù)以及地面

20、沉降控制措施，對城市的發(fā)展具有非常重要的意義。其中，施工監(jiān)測是施工過程必不可少的一個環(huán)節(jié)，它將幫助發(fā)揮深基坑降水的作用，從而減少地面沉降和建筑物的破壞。降水引起的地面沉降過程是較為緩慢的，但同樣不可忽視，需要采取一定的措施控制地面沉降。同樣地，精心的設(shè)計和施工，施工人員強烈的責(zé)任心，施工方法的進步發(fā)展，也一樣值得我們倡導(dǎo)。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p>

21、;<p>　　[1]施成華，基坑開挖及降水引起地表沉降預(yù)測，土木工程學(xué)報，2006年，39(5)：117-121； </p><p>　　[2]謝康和，柳崇敏，應(yīng)宏偉，成層土中基坑開挖降水引起的地表沉降分析，浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版)，2002年，36(3)：239-242； </p><p>　　[3]胡其志,莊心善,宋桂紅.基坑開挖引起周邊地面沉降的數(shù)值分析[J].河南建材,

22、2010,(01) </p><p>　　[4]馬建峰.超強真空管井在基坑施工中的初步應(yīng)用分析[J].城市道橋與防洪,2011,(06) </p><p>　　[5]鄧學(xué)才，井點降水與井點回灌，建筑工人，2002年，(6)：36-37。 </p><p>　　[6]陳良州深基坑開挖降水導(dǎo)致地面沉降機理研究.地質(zhì)突害與環(huán)境保護2004，115：82~85 </p