《高压富水地层深基坑开挖降水及对周围地表和建筑物沉降的影响研究.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高压富水地层深基坑开挖降水及对周围地表和建筑物沉降的影响研究.docx（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高压富水地层深基坑开挖降水及对周围地表和建筑物沉降的影响研究技术与市场技术研发第18卷第7期2011年高压富水地层深基坑开挖降水及对周围地表和建筑物沉降的影响研究吴林韬，周永炼（广西基础勘察工程有限责任公司，广西南宁530023）摘要:随着我国城市化的发展进程，高空和地下资源越来越多地被加以开发利用, 尤其深基坑的开挖会不可避免地涉及到降水问题，对于高压富水地层，这个问题显得更加突出.深基坑开挖引起的降水以 及对周围地表沉降的影响已成众多建筑专家关注的热点问题，但是，目前还有很多工程实际问题没有得到有效解决，需进一 步的探讨.关键词:深基坑开挖;降水;高压富水地层;地表沉降d:10.3969j
2、.issn. 10068554.201721选题研究意义及现状随着城市建设的飞速发展，高空和地下空间资源正越来越多地被加以开发和利用.高层建筑和基坑的施工对周I韦I的环境 会产生很大的影响，尤其是在旧城改造项目中，由于可利用空间 有限,只能发展高层建筑和地下空间环境，但是不同的城市，地 下环境千差万别，有的是软土质地层，有的是高压富水地层，这 对于基坑施工是一个极大的考验,因为基坑施工要保证边坡和 坑壁的稳固，同时还要使坑底保持干燥，要创造一个度好的施工 环境，这就需要进行降水.而且，往往需要将地下水位降低至一 定深度，以满足基坑开挖，边坡稳定性及施工作业等要求.在基坑施工的同时，降水是很有必
3、要的措施,一是为了使基 坑的边坡和坑壁保持稳固,不至于发生边坡失稳和坑壁坍塌的 现象;-是为了使基坑底部保持一个干燥的环境,不会对施工造 成影响.但我们不能只照顾到基坑施工的需要，同时要顾及到基 坑对周围地表和建筑物的影响，如果基坑施工降水不合理，就会 很容易造成地下埋设的煤气管道爆裂，光缆通信线路受损，严重 的还会使周围建筑物沉降甚至开裂，影响居民日常生活.这些都 是我们要考虑到的问题，不能等到施工时出现问题了再想应急 办法这就来不及了，必须结合具体施工环境,在工程开始前，让 技术人员章出一个综合考虑基坑施工和对周围环境影响的施工 预案，并认真探讨论证，力争不出现纸漏，倘若施工一旦出现问 题
4、,应立即启动应急预案，在保证施工点周围居民日常生活不受 影响的情况下，继续进行基坑施工.我国从上个世纪五十年代以来，就开展了基坑施工地下水 沉降问题的研究，取得了不小的成就，特别是上海宝钢总厂的建 设，其难度之大是有目共睹的，可就是在这样的条件下,施工技 术人员不畏困难，积极研究对策，勘测施工现场,最后拿出理想 方案，并如期完工，成为我国深基坑施工的一个里程碑式的典 范.国外开展的研究也是如火如荼，欧洲许多国家,如德国，比利 时，还有前苏联，日本等国家在隧道施工和地铁施工中,成功运 用深井排水，喷射井点等方法实现降水的预期目标，保证施工的 顺利进行，也是有着相当好的借鉴意义.基坑降水问题由来已
5、久，我们不能简单停留在感性认识层面，要深入研究它们的关系以及作用机理,还要建立适当的数学 模型加以计算，这对于我们的工程方案的制定有着积极的意义. 目前研究的热点集中在以下儿个方面：(1) 基坑降水对地表和周围建筑物的影响机理；附加沉降的建模和计算；(2) 基坑降水方案对周围环境的影响范围；沉降的程度与降水深度的关系研究.2基坑降水方法对地表及周围建筑物的影响在我国软土质地区,地下水相对比较集中，土壤中的含水量 较高，在基坑开挖过程中，如果没有注意到施工周围环境的特 点，就会造成基坑坑壁被地下水破坏，边坡失稳,严重时还可能 使基坑发生管涌现象，造成人员伤亡.在基坑工程中地下水的危 害主要表现为
6、流砂，管涌和基坑底的突涌,而且主要发生在土壤 颗粒细，饱和含水的地区，在这些地区通过降水能避免可能产生 的工程危害.此外，地下水对坑壁和坑底上的潜蚀，富水地层压 力的增长引起有效应力的减小及相应的抗张强度的减小等多方 面的影响都不容小觑.在基坑工程施工过程中，为防止高压富水层对坑壁的渗透 破坏，降低地下水位,减少坑内外的水压差是非常有效的措施， 可以达到提高土体强度，减小坑底水压力,防止边坡失稳，稳定 边坡等目的.尤其是沿海土质较软地区，由于富藏地下水，地下 水位比较高,在这些地区进行基坑开挖时若不采取有效的地下 降水措施，容易导致因坑底水压过高而使得地下水涌入基坑或 地下水通过基坑边壁大量渗
7、入坑内的现象发生,一旦渗透大到 足以破坏土架结构并引起土颗粒涌动时就会发生管涌,流砂等 现象，严重时会造成施工人员的伤亡.此外，基坑施工中，进行降 水后可减轻作用在围护结构上的压力，使基坑开挖后坑底保持个相对干燥的施工环境.可以说基坑工程能否成功，降水设计 非常重要,所以在开挖深基坑时要预降地下水，保证工程如期完 工.基坑施工要排除地下富水层的影响，基本上可以有直接排 水和局部渗水两种方案可供选择,直接排水就是在基坑四周开 挖排水沟渠，先把地下水的水位降低到基坑以下一定深度，然后 再进行基坑施工,地下水位深度要视情况而定，如果是软土质地 层，就要尽量深一些，否则，地下水长期浸泡基坑底部，时间一
8、 长,基坑就可能出现变形，影响施工;局部渗水是在基坑比较大 的情况下，地下水的分布情况不同,我们要根据基坑的施工规划 在不同的部位采取不同的渗水方案，总体上保持基坑底部平整 和坑壁的稳固以及底部的干燥，保证作业人员和机器不受影响. 两种方法相比较，直接排水法工程量可能比较大,但作业难度比 （下转第229页） 技未与市场技术研发 第18卷第7期2011年区运行，运行效率得到提高，年发电量得到增加.2.4水电站的水头，流量比原设计增大这种情况的改造技术要点为:宜选用增容改造方式,且重新 设计转轮或选用合适的新型转轮.改造原理:结合电站实际运行 水头和流量增大的具体情况，从而采取相应措施，提高水轮机
9、的 额定水头和额定输出功率.改造的结果:水轮机能在较高效率区 运行.2.5多泥沙的水电站这种情况的改造技术要点为:改造方式宜选用与抗磨措施 相结合.同时应结合水轮机的过机含沙量的情况进行改造设计, 从而选择单位流量适当减少且单位转速相近或略低，模型效率 较高的新型转轮，模型空化系数适当降低.改造目的:确保水轮 机的安全运行，提高其使用期限，完成增容或更新改造的最终目 的.3中小型发电机的改造技术要点水电站水轮发电机技术改造主要有以下几点:定，转子绕组 的绝缘更新.由于发电机质量的好坏，使用期限与绝缘材料关系 密切相关，因此，发电机技术改造中最有效的方法是改进绝缘结 构.这主要是由于早期生产的水
10、轮发电机绝缘材料多采用沥青 云母材料，为B级绝缘.这可提高发电机的耐温性能和耐电压性 能，绝缘材料的单面厚度也得到相应的减少.改造过程中宜选用 F级的绝缘工艺和墩的环氧粉云母材料.要使得电机的绝缘，散 热效果得到增强，其工艺可选用先进的浸漆，烘焙，同时填充线 圈间及线圈与铁心的空隙.在发电机绝缘减薄，绝缘水平提高的基础上,可增大电机的 线负荷，发电机输出功率也得到提高，增容的目的也达到.改造 技术要点有:更新线圈，建议可选用先进工艺;定子线圈制作，建 议选用二次热压二次整形工艺，使线圈形状一致性好;转子线 圈，对地绝缘采用上下端面;转子绕组可加装散热匝;定子线圈 端部为达到绑扎牢固，不易老化及
11、通风好的效果，可选用当前大 电机上采用的绑扎材料绑扎.翻边结构，其可改制的功能:防止 发电机长期运行中灰尘，油污进入磁极铁心与线罔之间,使其耐 压能力得到充分地提高.对发电机通风结构进行改造.其做法为:用3维温度场的科研成果设计发电机的散热，对发电机风量调节时,可依据水电站 所处地的季节气候及其不同出力状况，风温的高低，最终可达到 的效果进行调节.发电机的出力和使用期限的提高，表现为风摩 损耗减少和热风温度降低.此外，定子铁心应用高质量的导磁材 料，以达到以下目的:发电机运行效率提高，表现为定子铁心损 耗减少和迭装系数的提高.4结语综上所述，我们还可应用计算机设计软件进行电磁计算，从 中挑选最
12、佳技术改造方案,设计及选择科学合理的发电机电磁 性能的结构尺寸.值得注意的是，技术改造过程中一定要把好质 量关，且由于水电站有其特殊性，改造前应做好充分的准备工 作，从而不仅设计出合理的改造方案且能及时采取措施应对改 造过程中可能出现的问题参考文献：1 王国海.轮机增容改造与新技术的应用【J】.大电机技术,2001, (7).2 李鸿柱.试论双挑式水轮发电机组的安装与运行【J】.水科学 与工程技术,2005,(2).3 罗文斌.谈城市排涝小型泵站机组的选型J】.建材技术与应 用,2005,(4).41周铭高.小型水电站水轮发电机组的技术改造及发展方向J.民营科技,2010,(6).(上接第22
13、7页)较小，成本也比较低,效果比较显着，但只适用于基坑底部地下 水分布情况比较均匀的情况;局部渗水法首先要对基坑底部地 下水的详细分布情况有一个了解，最好画出分布图，然后根据基 坑施工方案，采取局部控制渗水，优势在于可以随时根据基坑需 要调节不同方位的渗水速度，这对于大型基坑来说是一种非常 理想的方案，但是这种方案的成本比较高,而且受其它因素干扰 比较明显.总的来说，不同的降水方案都有各自的最佳适用场 合，关键是看我们具体施工所面临的环境如何，然后根据不同环 境采取不同的降水方案，保证工程质量.基坑施工中的降水措施必然会带来一些附加问题，随着地 下水位的下降，原来的土质情况必然会发生变化，如果
14、不加以考 虑这个问题，很可能在降水的同时,周围地表或建筑物发生不同 程度的沉降现象，这会给基坑周围的群众日常生活带来诸多麻 烦，地表沉降会对原来埋设在地下的通信电缆和天然气管道产 生破坏，严重时会导致通信中断，燃气泄露等情况发生.居民楼 的沉降也会带来恐慌和安全隐患.为了避免这些问题，施工前期 必须要采取降水方案进行分析预估，最大力度减少沉降的发生， 并且要有预案，一旦发生沉降，要尽快控制沉降的继续发展以及 沉降造成的相应问题要迅速应对，绝对不能抱有侥幸心理.具体 有以下措施:1)充分估计降水可能引起的不良影响;2)采取井点 降水与回灌技术相结合方法;3)设置有效的止水帷幕，尽量不在 cAb降
15、水;4)合理使用井点降水,尽可能减小对周围环境的影 响;5）缩短降水时间;6）减少基坑周围的静,动裁荷影响.3结语本文以当前工程施工中的热点一深基坑开挖为讨论核心， 首先介绍了目前研究深基坑开挖问题的现实意义以及国内外的 研究现状，说明讨论这个问题的必要性和重要性,然后就我国深 基坑开挖施工中遇到的普遍技术难题展开论述,分析造成这一 工程难题的根本原因;其次,对降水应该采取的必要措施一一列 举，同时强调要结合不同的施工环境，不能一概而论;最后，指 出，如果我们的降水工作做得不到位，后果就是造成基坑周围的 地表和建筑物发生不同程度的沉降，开裂等事故，产生巨大损 失，对此，提出了几个在实践中总结出来的举措,如能注意这些 施工细节并严格执行这些措施就会减少不必要的事故，从而减 小损失.目前，对基坑降水引起的地面沉降分析较为薄弱，有的 设计环节甚至出现实践超前于理论的现象，因而对基坑降水引 起的地面沉降进行深入系统的研究有着较为重要的实际作用和 意义,它将为以后的高压富水地层基坑施工提供强有力的理论 和技术支持.参考文献：1 张永波.基坑降水工程M.北京:地震出版社,2000.2 周健.地下水位与环境岩土工程【M.上海:同济大学出版社， 2004.13陈幼雄.井点降水设计与施X-M.上海:上海科学普及出版 社.2004.
