深基坑工程止水帷幕设计概要

第 12卷 第 1期 1998年 3月 土 工 基 础 Soil Eng．and Foundation Vol_12No．1 M ar．1998 深基坑工程止水帷幕设计概要 1『；， 钱 ± 苎重± 0 f — —— ——— —— —— ——— —— ——— —一 L ’ ’ (中南勘察设计院，武汉 430071) 摘 要 本文对深基坑工程中的恻向止水帷幕和底部止水帷幕等的水工掏筑物，从隔渗性 能、 强度和稳定性等技术要隶出发，列举了帷幕体的设计方法和各项技术指标，提出了止水帷幕的特 殊技术 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 。 ’亳 关键词 深基坑j止水帷幕；设计方法；技术措旌 ● — 一 — — — — — — — 止水帷幕的作用和适用条件 1．1 止水惟幕的概念 止水帷幕是在深基坑开挖和地下构筑物施工时防止地下水横向渗流的竖向作业措施或防 止基坑底地下水突涌的水平作业措施，以保证基坑基本干燥，使基坑开挖和地下构筑物施工得 以顺利进行和基坑周边不因土体中地下水渗流而产生过大的位移变形。 利用各种技术和施工手段在坑边和坑底土体中构筑隔渗体，阻止地下水入渗基坑的土工 构筑物，称为基坑止水帷幕。 1．2 采用止水帷幕的条件 (1)工程地质和水文地质条件 在各类第四纪沉积物地层中，如砂层、卵砾石层、粉土层、粉质粘土层、粘土与粉土夹层和 杂填土层等，且地下水位高于基坑底 ，或上层滞水水量较大且有较充足的补给源，或承压水能 使基坑发生流砂管涌、突涌现象。 (2)环境条件 基坑周边有高层建筑物或重要市政设施，或相邻建筑物为浅埋基础，对地面的水平位移、 垂直沉降需很严格的控制，不允许采用降水 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，明排方案又不能有效排除地下水对基坑的危 害 。 (3)投资条件 在同等水文地质条件和同等基坑结构设计条件下，止水帷幕方案的投资一般为降水方案 投资的 2．5～5倍。 练上所述，选用止水帷幕需十分慎重，必须从水文地质、环境影响、投资能力三方面全面权 衡利弊，一般是在水文地质条件不利，环境条件严峻而投资条件允许时，宜采用止水帷幕方案 隔水以保护基坑及周边环境的安全。 收稿 日期 ]gg7一i1—25 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 1期 钱 午等：深基坑工程止水帷幕设计概要 9 2 帷幕体的形成方法 2．t 设置止水惟幕的方法很多 每种方法都有它的适用性和局限性，目前使用效果较好的主要是高压喷射注浆法、浆液深 层搅拌法和粉喷深层搅拌法。压力灌浆法在条件合适、严格施工管理的前提下，也能取得较好 的止水效果。此外，小口径钻孔灌注桩法和射水成墙法一般用于特殊环境，或作为上述方法的 补充手段综合运用。 2．2 各种方法的适用条件 (1)高压喷射注浆法：适用于砂类土、黄土、粉土、粘土夹砂等地层，对直径过大含量过多 的卵石层，含大量有机质的腐植土，效果较差。 (2)深层搅拌法 a．浆喷深层搅拌法：主要适用于软粘土和粉质粘土，对含有高岭石、蒙脱石等粘性矿物的 土层加固效果较好，对含直径过大、过多的卵砾石类地层，一般不适用，而对含有伊里石、氯化 物和水铝石英等或有机质含量高、pH值较低的土层，加固效果较差。 本方法在自身组成连续墙体时，能起到良好的止水作用，但在刚性支护桩桩间设置时，由 于其不能与刚性桩紧密结合往往止水效果较差而不采用。 b．粉喷搅拌法：适用条件与浆喷搅拌法基本相同，在刚性桩桩间设置时，更应注意其不足 之处，一般要甩压力灌浆法或小口径钻孔素混凝土灌注填补孔缝 (3)压力灌浆法：适用于砂砾石、岩溶溶洞及裂隙、断层破碎带，有时也可用于大孔隙比的 软土和湿陷性黄土 此法宜与高压喷射桩，深层搅拌桩配合使用。 (4)小径钻孔灌注法：此法多用于狭窄场地，可作为刚性桩排或桩锚支护体系的补充手 段。在基坑深度不超过 6 m，周边环境较好时，也可自成止水帷幕，适用于粘性土和粉土层。 (5)射水成墙法：适用于粘土夹砂、粉土、砂性土、填土或含量在 5 以下粒径<20 mm松 散至稍密状的卵砾石地层 3 竖向止水帷幕设计 3．1 竖向止水惟幕的设置原则 (1)设置竖向止水帷幕的目的，是为了阻止地下水从基坑侧面渗入坑内而形成危害。 (2)若采用桩排支护又需要较少量隔渗时，在支护桩间及外侧布置高喷桩，垂向连续压力 灌浆或小径钻孔灌注桩，填补支护桩间的空间，共同组成既挡土又挡水的连续竖向构筑物。在 此情况下，对旋喷水泥土体或灌浆凝结体的质量要求其 K≤1×10 cm／s。 (3)当水头压力较高，坑壁出露渗透系数较大的地层时，宜使止水帷幕自成体系。 在场地条件允许时，竖向止水帷幕宜设置在支护体系主动土压力区以外，使止水帷幕承受 的侧压趋于平衡 在场地狭窄时，宜选用既挡土又挡水且可纳入永久性地下工程的结构形式，如地下连续墙 等 。 本节关于止水帷幕深度，厚度的设计计算，均立足于止水帷幕 自成体系的情况。 维普资讯 http://www.cqvip.com 1O 土 工 基 础 (4)在基本上满足基坑干作业的前提下，止水帷幕可以允许少量渗流进入基坑，或在止水 帷幕内侧预留泄漏管道减少坑壁侧向水压，用明排疏干渗入地下水，这样设置止水帷幕符合经 济节约的原则，在加强监控 ，信息法施工控制下，能达到既经济又安全的目的。 3．2 竖向止水惟幕设置深度和厚度 (1)基坑底以下 2～3 m深度有良好的隔水层时，竖向止水帷幕宜进入该层 1～2 m，称为 悬挂式帷幕。 基坑以下为半隔水层，或虽是隔水层但厚度小于 2 m时，宜在基坑底板以下设置水平帷 幕并使之和四周的竖向帷幕紧密连接 ，并在基坑底边缘处作加厚处理，称为五面隔渗帷幕。 基坑以下为透水层，且透水层的厚度大，基坑底完全处于承压含水层时，宜设置落底式帷 幕，即穿过全部透水层将帷幕趾部座落在不透水层上。 (2)竖向止水帷幕厚度一般为 0．8～1 0 m，也可根据设置帷幕的机械成桩直径和帷幕桩 的排列方式决定。 (3)竖向帷幕自成体系时，需对帷幕体进行强度和稳定性验算。 竖向帷幕承受荷载的最大部位在趾部，要计算出被动土压力矩和帷幕体的抗弯矩之和，是 否大于主动土压力矩和侧向水压力矩之和。否则，对帷幕体厚度需作调整。 竖向帷幕组成材料的强度宜≥2 MPa，K≤1×lO～cm／s。 (4)目前各类施工机械成桩垂直度虽要求≤1／100，当帷幕深度超过 lO m时，两相邻桩端 部错位可能大于 10 cm，故帷幕趾部的泄漏在所难免，这是竖向帷幕(尤其是以探层搅拌法形 成的止水帷幕)常见的缺陷。需结合高压灌浆等方法填补泄漏点。 (5)帷幕体桩的搭接长度一般可取帷幕桩长的 0．01～0．015。 4 坑底水平止水帷幕设计 4．1 撅 念 通过验算，坑底有可能出现流砂、管涌、突涌不良现象时，宜用旋喷法或高压灌浆法，在坑 底或距坑底一定距离，设置具一定强度和抗渗性能的连续水泥土水平板体 ，其边缘应与支护体 系或竖向止水帷幕紧密连接，以保证基坑干作业和基坑底安全。 4．2 流砂、管涌和突涌的验算 (1)在颗粒级配均匀的粉、细砂或粉土层中，饱和砂粒在动水压力作用下悬浮流动的现象 称为流砂。在基坑工程中 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现为侧壁或坑底突然冒砂。 a．坑壁流砂现象验算公式为： 无粘性土(按单位土体计算) 1 10一 G~(cosOtg9一 sin0) ， 粘性土(按单位土体计算) 1 I。一 [ (cosOtg9 sin0)+ c] - 式中 。为流砂作用的临界水力梯度；G 为岩土的浮重(即土的浮重度乘土的体积)，kN；0 为坑壁坡度，。； 为土的内摩擦角，。}C为土的粘聚力，kPa； 为水的重度，kN／m 。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 1期 钱 午等：辣基坑工程止水帷幕设计概要 b．坑底流砂现象验算公式为 -y． 无粘性土 』。一 一 (1一 ) u v ，1 粘性土 』。一 一 (1一 n) u ‘ u 式中 为土的干重度； 为土的比重； 为土的孔隙度。 其它符号同上。 (2)非粘性土中，在其渗透梯度的地下水力作用下，地基土中细颗粒冲走后遗留细管状通 道，使地基土失稳的现象称为管涌，在基坑工程中主要表现为基坑底沉陷。管涌常伴随流砂现 象同时发生。 以下式判别和验算管涌发生的可能性。 m + 2D)y h’ ≥ 1_5 式中 为抗管涌安全系数； 、 为土的浮重度和水的重度，kN／m ；h 为水头差，m；D为 帷幕入坑底深度，1T1。 (3)承压水水头压力顶穿基坑底板的现象称为突涌。在基坑工程中表现为基坑底板开裂， 地下水涌出，带出土颗粒，轻度突涌能导致整个地基悬浮流动，严重突涌时产生沸腾式的翻水 现象，地基土扰动而导致基坑坍塌 验算突涌发生条件的公式为： 当 H≥ ·h时，基坑不发生突涌 当 H≤ 等 ·h时，可能发生突涌 式中 为岩土的重度，kN／m ；H 为基坑底以下不透水 层厚度，m； 为水的重度，kN／m ；h为承压水头高于含 水层顶板的高度，m。 4．3 水平止水帷幕的设计原则 主要用高压喷射注浆法，也可用压力灌浆法制作水平 封底止水帷幕。无论何种方法，水平止水帷幕的关键是以水 平隔渗体自重，工程桩与底板之间的摩擦力和底板与坑底 之间一定厚度的土自重，来平衡地下水的浮托力防止坑底 发生突涌(如图 1所示)。为此，需进行以下各项验算。 (1)底板抗弯性能和抗冲切性能的验算； (2)底板抗渗性能验算； 2 1 }f{ ． 1 ，，、 圈 1 水平止水帷幕受力示意圈 I工 程桩 2底板 (3)底板与工程桩结合处的摩阻力允许值验算等等。 为了保证水平帷幕的可靠性 ，可采用以下措施： (1)在坑内均匀布设减压孔(井)，封底与导渗相结合，减少底板受力； (2)水平封底体的顶面低于基坑底标高，使封底体上有一定厚度的土层，以增加抗浮力 维普资讯 http://www.cqvip.com 土 工 基 础 (3)底板与支护结构结合处宜增加封底厚度，加强水平帷幕与坑壁支护结构或竖向帷幕 之间的结合，以堵塞该部位易于留下的漏洞，并增加抗变形能力。 4．4 水平止水帷幕厚度的确定 以下式确定水平帷幕的厚度： H ≥ 式中 H 为底板厚度，m；A。为每根工程桩所担负的抗浮力面积(亦即每根工程桩所分担的 基坑底面积)，m } 为底板材料的重度(kN／m )一般取 1 9．5～ 20．0 kN／m。；U为工程桩单 桩周长，m； 为工程桩与底板之间的摩阻力，kPa 水泥土体或灌浆凝固体与工程桩间的 值： 钻孔灌注桩、人工挖孔桩取 40 kPa 预制桩取 30 kPa 为单位面积承受的浮托力，kPa 在工程桩桩距过大 ，或未敷设工程桩而进行水平帷幕施工时，则可参考验算突涌发生条件 的公式计算水平帷幕厚度，此时式中的H 为底板厚度。 4．5 帷幕体连续性质量要求 防渗桩的连接是水平帷幕成败的关键 一般连接 方式有两种：一种是“焊接式”连接，即先期形成的凝结 体强度较高，后期喷射流只能将其表面冲刷洁净使新 的浆液与之连接；另一种是“切割式”连接，即在先期形 成的凝结体强度尚不高时，后期喷射流将其冲切割开， 形成先后两次喷浆插入式连接，水平帷幕板凝结体之 间需用“切割式”连接，水平帷幕板与工程桩间则只能 用“焊接式”连接。 为保证每一喷浆桩体之间有一定的交圈厚度，当 。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。 。。。。一 喷浆孔距 已定，并且 岛 ≥ L／Z，或 L≤ √4R；一 ] 时，交圈厚度由下式确定：(见图 2) L 图 2 。交圈厚度示意图 e一 2[瞒 一 (L／2) 式中 e为交圈厚度，m；R 为桩半径，m{L为桩间距，m{ ]为工程需要的交圈厚度，m。 5 提高帷幕止水效果的技术措施 5．1 概 述 如前所述 ，无论竖向帷幕还是水平帷幕，在深度、宽度、强度上都因目前尚无法控制的一些 施工难点，使帷幕的止水效果受到一定影响，为了克服不足，一般是采用两种途径：对帷幕进行 补强或者减少地下水对帷幕的压力。其中帷幕体与支护系统相结合是一种常见的手段。 5．2 惟幕体与基坑支护系统的结合 除地下连续墙外，一般支护体系均为非连续性的刚性桩排，止水帷幕的组成，或是密实地 填补桩排的间隙并与之紧密结合，或是自身连续成墙，从而形成挡水的防护体系。在这种情况 下，止水帷幕常用摆喷，旋喷法，通常有以下几种形式：直线式：采用双向 1 80。夹角喷头喷射， 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 1期 钱 午等：深基坑工程止水惟幕设计概要 13 如图 3-a；波线式：采用 ]20。夹角喷射如图 3 b；半圆式：采用 9O。夹角喷射如图 3 c。 图 3 旋喷、摆喷戚幕形式 5．3 排水坑(井)的设计 只要不影响基坑开挖的基本干作业状况，止水帷幕允许有少量渗水，但对于少量的渗水必 须加以疏导，不使其在基坑中滞留。 排水沟和集水坑(井)设置在地下室基础边线 0．4 m 以外，沟底至少 比基坑底低 0．3～ 0．4 m，集水坑(井)底又比沟底低0．5 m以上。随基坑开挖加深，沟底和坑(井)底均应保持这 一 深度差。排水沟底向集水井方向的坡度宜≥1：1 000。沟、坑(井)是否被复，视场地条件酌 定。 5．4 减压水井设计 为减少水平帷幕所承受的浮托力，可在敷设底板的同时，在底板中均匀布设减压井。当水 平帷幕承受水压过大时，启动与各减压井相连接的泵吸机构，抽排部分水量．降低水头压力。 减压井(管)在与水平帷幕同时敷设时，需在水平帷幕顶板稍低处暂时封闭，再用套管保护 直至原地面，待基坑开挖到位后，卸除套管和封闭头，与排水管道系统和泵站连接，组成减压排 水体系。所以，在大型设备开挖土方时，要注意对套管的保护。排水管道和泵站的布设也要考 虑不影响基坑的开挖施工。 5．5 综合考虑 由于竖向、水平隔渗均存在局限性，尤其是在含水层根厚时，落底式帷幕将付出高昂的造 价。故推荐悬挂式帷幕(或五面隔渗)与少量降水井抽排相结合的方案，减少帷幕体受力．降低 其造价，并将基坑周边的地层因降水形成的附加沉降控制在一定限度，从而较好地达到基坑防 水的目的。 参 考 文 献 曾国熙等主编．地基处理手册(第一版)．北京：中国建筑工业出版杜，1988 常士骠等主编．工程地质手册(第三舨)．北京：中国建筑工业出版社，1992 刘广润等主编．武汉地区深基坑工程技术指南．武汉 ，武汉市城乡建设管理委员会，1995 软土地 区工程地质勘察规范(JGJ83—91)．北京：城乡建筑环境保护部 ，1991 刘祖德等著．某深基坑抗渗工程设计方案夼绍．见：湖北高层建筑深基坑开挖支护工程技术交流会 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 集．武汉：湖北省地基与深基础协会，1994 下转 第 23页 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 1期 朱爱民：粉喷桩旋工中的几个问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 23 参 考 文 献 1 张韶峰，黄金芳．青岛市黄岛油库铣路与用线粉喷桩加固软土地基的应用 第五届工程勘察学术交流会 议论文选集 沈阳：兵器工业 出版社，1995，(5)：111～11 4 2 张幸洪．粉喷桩加固探厚淤泥区地基设计中两个问题的探讨．岩土工程师 ，1995，(1)：29～34 3 黄力平，黄明平 ，张风钧．粉体喷射搅拌法处理软弱地基．岩土工程师，1996，(1)：41～44 Some Problems in Constructi0n 0f DJCM Column Zhu Aira (1nsficu【￡of Rock and Soil M ha ic．The Chinese Academy of Science，Wuhan 430071) Abstract DJCM (Dry-Jetted Cement Method)column is widely used to soft soil consolidation．hut due tO improper construction，bow consolidation effect was always Occur· In this paper，hase upon consolidation technology，pile—forming mechanism and quality monitoring of pile (co Lumn)，in some engineering practices，the strength of composite foundation，sdidlfication of DJCM col一 ㈣ are discussed，and s0me measures of construction of DJCM column are given． Key words DJCM ．composite foundation，sdidificadon t strength， 上接 第 13页 6 周玉印等著．高喷灌浆技术在武汉探基坑防渗工程中的应用 见：深基坑工程地下水防治专题报告会论 文专辑，武汉：全国建工勘察科技情报网中南情报站，1996 The Summary of the Cut—Off W all Design in the Deep Foundation Pit Engineering Qinn Wu Su Jingzhong (Zhoagn~n Geotechnique and Design Itlstitute，W uhan 430071) Abstract According to technical requirements for the seepage capacity，the strength and the stability of a cut—off wall，the design method and various data for lateral and bottom CUt—off walt in deep foundation pit excavation are presented． Specific technical measures for cut—off wall are also proposed． Key words CUt—off wall+deep foundation pit，design method，technical meastlr~ · 维普资讯 http://www.cqvip.com