深基坑的渗流分析和防渗体设计探讨

2016-10-09 11:03:58    来源:中国岩土网

摘要:本文提出了深基坑事故的主要原因是对地下水和渗流的分析和处置不当;设计时首先应进行深基坑的渗流稳定分析;为此提出深基坑支护设计的新思路,即由基坑的渗流稳定条件来确定入土(岩)深度;并为此提出了深基坑支护设计要点,提出了综合考虑工程的安全、质量和经济性的设计原则。

  5.5.2在覆盖层中采用控制灌浆(稠浆)的方法,在水里水电工程中已经大量采用并取得成功。这种灌浆是一种渗透-扩散灌浆,它的灌浆浆液是沿着地层的孔隙流动、扩散而逐渐固结的。可以想见,它的扩散范围比高喷法要大,要远些;通常其扩散半径大于1.5~2.0m。这样的话,在同样基坑面积下,我们就可以少用很多根钻孔来达到封闭透水层的目的,它的工期、质量和造价都会优于高喷法。

  

高喷桩桩底部空洞图

  图4高喷桩桩底部空洞图

  最近国内引进了MJS工法,可以建造大直径的高喷桩,桩的中心距可以小些,可以做到桩与桩之间不透水;可能形成一个不透水的“底板”;还需要进行试验。

  5.6 深基坑工程实例

  以下是笔者设计和施工的深基坑工程实例,供参考。

  天津冶金科贸大厦

  5.5.1天津冶金科贸大厦

  这是1993年笔者与北京冶金设计院共同设计的三合一地下连续墙和基坑工程,见图5。

  这是二十多年前首次在国内采用进口液压抓斗建造的集挡土、防渗和承重三合一的地连墙;基坑深度10m,地连墙 深度37m,2.5x0.8m条桩最大深度48m,也条件的第一座采用进口液压抓斗建造的地连墙。实践证明,技术经济效益发出显著。现场实测显示,条桩的每立米混凝土的承载力为圆桩的2倍。

  5.5.2浙江钱塘江盐官分洪闸的T形地连墙(见图6和图7)

  T形地连墙平面图

  图6 T形地连墙平面图

  地连墙剖面图


  图7.地连墙剖面图

  这是1996年设计施工的浙江海宁盐官的钱塘江左岸排洪闸;是经过笔者对原设计进行优化以后施工的国内第一道大形的T形地连墙,基坑开挖深度12m;地基是一种淤泥质粘土。地连墙的肋板只布置在弯矩较大部位。

  5.5.3桐子林水电站的框格式地连墙与大直径灌注桩的组合深基础

  桐子林水电站是雅砻江二滩水电站下游的反调节水电站,是河床式低水头水电站;分为三期施工。第一期导流是在河床右岸开挖导流明渠;明渠靠近河床一侧的导墙高22m,其下的砂卵石覆盖层深度达32m。二滩水电站每天发电放水,在河道宽度不足200m的情况下,除了给发电水流留出大部分河道外,剩余的河道宽度不足以在河道中开挖32m基坑,来建造导流明渠的左导墙了。为此进行了 多个基坑开挖方案比较;其中的主要想法是不想开挖那么深度的基坑;于是提出了 采用框格式地下连续墙的设计方案。但是,框格式节点如果采用等厚地连墙的话,施工难度极大;如果把节点处地连墙厚度加大,又没有合适的成槽设备来施工。为此笔者建议采用在节点处设置大直径灌注桩的方案,形成业主框格式地下连续墙和大直径灌注桩的组合深基础,来代替深基坑的开挖,现场只要开挖6-8m即可。经过现场试验,证明此方案可行,并已经于2011年全部建成运行,效果很好。

  

深基坑的渗流分析和防渗体设计探讨


  

深基坑的渗流分析和防渗体设计探讨


  6.结语

  本文简要介绍了国内外深基坑和地连墙工程的发展情况;提出了当前深基坑工程中的主要问题是有地下水渗流造成的;提出了深基坑渗流分析的主要方法以及深基坑支护设计要点;相信会对深基坑工程的设计施工有些参考价值;不当之处请指正。

  参考文献

  1.丛蔼森,地下连续墙的设计施工与应用,中国水利水电出版社,2001年;

  2.丛蔼森,杨晓东,田彬,深基坑防渗体的设计施工与应用,知识产权出版社,2013年;

  3.丛蔼森,多层地基和承压水深基坑的渗流分析探讨,岩石力学与工程学报,2009,10,2018-2023;

  4.丛蔼森,当前基坑支护工程必须考虑渗流稳定问题,第十一届全国岩石力学与工程学会论文集,2010.10;

  作者简介

  丛蔼森,教授级高级工程师,国家特殊津贴专家。曾从事水利、市政、岩土工程设计(31年)、施工、科研和管理工作(21年)。获两项国家发明专利;著有“地下连续墙的设计施工与应用”和“深基坑防渗体的设计施工与应用”。岩石力学与工程学会原理事;锚固与注浆分会付理事长;北京市建委危大工程评审专家;北京市南水北调工程顾问。


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