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最大限度减少因基坑开挖而对周边环境产生的影响。在降水井的成井施工阶段应施工与抽水同时进行,即完成一口降水井使其投入运行一口,最好在基坑开挖前,及时降低基坑中的地下水位,保证基坑在无水干燥的条件下开挖土方和进行基础施工。
二、降水井施工工艺与技术要求
2.1施工工艺流程
定位开沟冲孔下井点管回填滤料井点封口安装总管安装真空泵调试正式抽水降水完毕拔井点支管。
2.2轻型井点系统主要设备
由井电管、连接集水总管以及抽水设备等组成。井点管用直径38mm~55mm的钢管(或镀锌钢管),长度6m~9m,管下端配有滤管或管尖,滤管直径与井点管相同,下端放一个锥形的铸铁头,井点管的上端用弯管与总管相连。连接管与连接集水总管用塑料透明管、胶皮管或者钢管制成,直径为38mm~55mm。抽水设备通常由真空泵一台、离心泵两台(一台备用)和气水分离器一台组成。
2.3井点布置
根据基坑平面形状与大小、土质和地下水的流向、降低地下水的深度等要求来确定降低地下水位井点位置的布置。本工程基坑面积较大,宜采用环状布置;挖土运输设备出入道路处可不封闭。井点管距坑壁不应小于1.0m~1.5m,间距一般为0.8m~1.6m。为充分利用泵的抽吸能力,集水总管标高宜尽量接近地下水位线并沿抽水水流方向有0.25%~0.5%上抑坡度,水泵轴心与总管齐平。井点管的入土深度应根据降水深度及储水层所在位置决定,但必须将过滤管埋入储水层内,并且比开挖基坑或沟槽底深0.9m~1.2m。
2.4井点管埋设
根据设备条件及土质情况井点管埋设有射水法、冲孔或钻孔法、套管法。所有井点管在地面以下0.5m~1.0m的深度内,应用粘土填实以防止漏气。井点管埋设完毕,应接通总管与抽水设备进行试抽水,检查有无漏水、漏气、出水是否正常、有无淤泥等现象,如有异常情况,应检修好后方可使用。
2.5井点管的使用
井点管的使用,应保证连续不断的抽水,并准备双电源,正常出水规律是“先大后小、先混后清”。如不上水或水一直混有淤泥等情况,应立即检查纠正。地下构筑物竣工进行回填土完毕后,方可拆除井点系统,拔出时可借助于倒链、杠杆式起重机等设备,所留孔洞用砂或土填塞密实,对地基有防渗要求时,地面以下2m应用粘土填实。井点降水时,应对水位降低区的建筑物进行沉陷观测,发现沉陷或水平位移过大时,应及时采取保护措施,以免发生安全事故。
2.6施工质量技术要求
1)施工中接受总包的监督检查。2)冲孔时保持垂直度,确保支管、滤管安装正常,深度不得小于设计深度。3)滤管下部要填30cm以上的滤料,回填滤料四周要均匀,防止泥浆进入井管内。4)总管与支管连接做到密封不漏气,随时检查,措施及时。5)抽水过程中,专人24h值班,认真检查巡视井点设备的正常运转,发现问题及时抢修,确保井点抽水运转正常。
三、降水运行
试运行之前,准确测定各井口和地面标高、静止水位,然后开始试运行,以检查抽水设备、抽水与排水系统能否满足降水要求。
四、降水过程中的管理
1)基坑内的降水井应在基坑开挖前20天进行,做到能及时降低基坑中的地下水位。在降水过程中也要随时检查,措施及时。
2)坑内降水井抽水时,潜水泵的抽水间隔时间自短至长,每次抽水井内水抽干后,应立即停泵,对于出水量较大的井每天开泵的抽水的次数相应要增多。
3)降水运行期间,现场实行24h值班制,值班人员应认真做好各项安全质量记录,每班做好观测记录,记录内容包括有真空表及压力表数值。地下水位下降的数值和设备运行状态,做到准确齐全。降水运行过程中对降水运行的记录,应及时分析整理,绘制各种必要图表,以合理指导降水工作,提高降水运行的效果。降水运行记录每天提交一份,对停抽的井应及时测量水位,每天1次~2次。当发现真空度下降则应检查工作水是否水量不够,射流器内是否有异物,喷嘴是否磨损等,并及时检修和更换。
4)降水过程中当发现个别井点管不能正常工作,经检查后发现井点管下部的滤管没有绑扎好,重新绑扎后该井点管恢复正常工作;降水过程中当发现个别机组抽水量过小,经检查后发现是管路的密封性不好,有漏气现象,重新安装后该机组恢复正常工作。
五、降水过程中的注意事项
1)首先探测需要降水的施工项目的基坑位置地下是否存在地下管线、电缆光缆等障碍物,及时进行调整。
2)夏季施工时,做好基坑内的明排水准备工作,用塑料薄膜在下雨前将边坡覆盖保护好,并配备足够的抽水设备及人员,遇降雨及时将基坑内的积水排出坑外。冬季施工时,在井点连接总管上覆盖保温材料防止管道冻裂。
3)过程中由于施工场地泥泞,所用的供电电缆不得有接头,三级配电箱及泵要可靠接地。在夜间进行降水施工工作,照明应满足夜间的施工需要,照明设施应用绝缘的支架架设在基坑边,线路不得敷设在基坑内,以免发生触电伤亡事故。
4)降水运行阶段应保证电源供给,需要时可配备发电设备,如遇电网停电,有关单位须提前两个小时通知降水施工人员,以便及时采取措施,保证降水效果。
5)加强降水施工中的各项维修和管理工作,当发现地下水位降低过缓、水量减少时,应检查井管是否堵塞。发现堵塞的井管可将连接在连通管端的胶管拆下,并用木塞将连通管的管口临时堵住(目的是不影响降水工作)。采用空压机进行吹洗,将井管内的泥沙吹出后再恢复其工作。
六、结语
1测站设置
对建筑物展开沉降观测时,一般在一个测站上能同时观测到4~5个沉降观测点,倘若在这一个测站上可同时测完这几个沉降点,前后视距差会超限;倘若严格根据前后视距差的要求,就只能在两沉降观测点之间均进行测站的测试。这样发生观测误差的概率就会越高,在很大程度上会由于过分强调前后视距相等,使观测精度减低与工作效率低下。
2成果整理
在沉降观测时需要在每次观测时细致记录观测点上的荷载增加状况,阐述出建筑物出现的新状况;还要求在现场按时计算各个观测点的前后视高差与检查各个读数是否精确及各项误差是否在可控范围内。根据水准测量的要求,一般把测量路线设置为闭合路线,然后计算它的闭合差,主要目的是为了检查测量数据中是不是存在错误或大的累积误差。此外,倘若闭合差不超限,就要把其反号分配到路线中,就是对每一测段的高差进行重新设置。就建筑工程沉降观测而言,除首次测量之外,其他的每次均是重复测量,所以避免了误差累积,在另一方面通过同一点两次高程值进行比较,还能得知测量中是否存在大的问题,因此根本不需要将故沉降观测路线设置为闭合路线。
二、周期步骤
1观测周期
首先是主体封顶前。在建筑变形测量规程中规定:民用建筑能每加高1~5层进行观测一次。因为建筑工程在主体封顶前的施工阶段荷载增加非常快,沉降量也非常大,所以建议有关规范标准作出了明确规定,即每加高一层观测一次,通过这样能及时确定沉降量和荷载的关系,及时发现不均匀沉降,实时调整施工计划。其次是主体封顶后。在建筑工程主体封顶后到工程竣工的这一段时间称为装修期,相关的规范标准对这一时期的观测周期没有给出明确规定。当然在装修期间,建筑工程也会由于抹灰、进设备导致荷载的增加,然而这时荷载的增加受到资金与配套等因素的影响而变得无时间规律可循,沉降速率也非常不确定,鉴于此,应在权衡沉降速率与施工进度等因素的前提下,把装修期的观测周期设置每1~2个月观测一次。一旦建筑工程竣工到沉降趋于稳定,这一时期的沉降速率会不断降低,然而时间很长。因为在观测单位和建筑工程开发商签订沉降观测合约时,通常会有明确的观测工作量与合同期限限制,但建筑工程沉降期的长短并不能确定下来,所以实际操作时难度很大。对这种状况,如果竣工后同一建筑物上各个沉降点的下沉非常均匀,并且沉降速率也趋于减缓,就可根据每季度或半年观测一次,最终使沉降趋于稳定才可。
2应用步骤
2.1建筑工程的平面基准网点布设
在确定建筑工程测量方案时,需要根据建筑工程施工现场环境和布局特征进行制定,通常基准点是由建设方提供的,按照建筑工程的测量方案与布网原则对基准控制网的实施布设,然后可从以下几个角度去修正:首先是各级移位观测基准点需要包含方位定向点,通常不得低于三个,并且按照工作需要合理确定工作基点,而且保证基准点和工作基点有助于开展校核与检验工作。其次是在采用GPS技术实施平面测量与三维测量时,一定要确定基准点位置的适用性,即不但要有利于技术设备的摆放与操作,而且要保证视线之内的障碍物其高度角≤15°。最后是需要关注四周的大功率无线电基站和它们的距离≥200m;仔细观察四周的传输微波无线电信号的通道与高压输电线路,和它们的距离≥50m且要确保通风与可视度高,且尽量的保证观测站周围环境和所处区域的大环境保持一致,这样就会降低由于气象因素而产生的观测误差。
2.2建筑工程的布设沉降点
在对沉降点进行布设时,一是一定要确保观测点的牢固,这样可确保点位的安全,更加有益于长期的保存;二是尽可能在建筑物转角比较大的区域和房外墙之间每相隔10~15cm埋设各沉降点;三是要注意高与低建筑物之间相交的两旁及它们在地质条件上的不同及基础与机构不同分界点的处的设置;四是观测点的上部一定要位于明显的地方。
2.3建筑工程的观测线路的选取
按照场区基准控制网与沉降观测点的埋设要求或图纸设计的沉降观测点的相应布点图,设置沉降观测点的相应位置。在控制点和沉降观测点两者之间设立固定的观测路线,并且在架设仪器站点和转点处设置好标记桩,确保各次观测都能沿统一路线。
三建筑工程的沉降观测
(1)观测点。由沉降观测目的可知,观测点必须埋设在能够充分反映建筑物沉降特征的位置。根据实践经验,这种位置要求在建筑物周边选取的观测点要纵横对称、均匀分布,并且相邻两点的距离间隔在15到30米之间为宜。另外,沉降观测点的埋设还要充分考虑到各施工阶段的具体要求,特别需要注意保护原观测点免遭墙柱饰面施工破坏,不然将导致观测中断前功尽弃。在图纸上,设计单位一般会特地标识观测点布置图。(2)观测精度要求。精度等级的确定以设计及建设单位要求及建筑物特性为依据。如无特殊要求,对一般高层建筑施工而言,为达到观测要求,可采取二等水准测量方法。该观测技术指标如下所示:①往返校差、复核或环线闭合差:h=Σa—Σb且不大于1/√n(n—测站数);或h=Σa—Σb且不大于1/√L(L—观测线路距离)。②前后视距不大于30米。③前后视距差不大于1.0米。④前后视距累积差不大于3.0米。⑤沉降观测点相对后视点的高差容差不大于1.0毫米。⑥水准仪精度不小于S2.(3)观测“五定”。具体指保持基准点、基点同观测点之间点位稳定;保持仪器设备稳定;保持观测人员稳定;保持环境条件稳定;保持程序方法及镜位路线固定。观测相关措施要尽量保持客观稳定,避免造成不定的观测误差,以便确保观测结果趋于统一,并保证每次复测结果同首测结果具有更为一致的可比性,使得对沉降量的观测更为真实。(4)观测成果整理计算要求。对于每次沉降观测得到的原始数据,要真实可靠地登记在册,遵照施工测量规范要求进行记录计算。观测成果的整理计算,要遵照依据正确、有序严谨、步步校核、结果有效等原则进行。
2高层建筑施工中沉降观测的步骤及程序
(1)水准控制网的建立。按照工程布局特点及现场环境状况来制定施测方案。水准控制网则应根据建筑工程的测量施测方案及布网原则要求来建立。具体如下:①高层建筑周边一般须布置的水准点书目在三个以上,且彼此间距≤100米。②架设在场区所有地点的观测仪器都必须保证至少有两个以上的可后视水准点,水准点之间还要可以相互闭合检校。③水准点的设置区域。水准点不得在地面沉降区、地面震动区或工程开挖区内设置,要根据二等水准测量要求(≥1.5米)埋深水准点。水准控制网的建立要根据工程的具体特点合理进行,并同基准点联测,平差计算各水准点高程。(2)观测路线的设置。观测点位置须依据水准控制网,按照观测点埋设要求或者布局图来确定。然后要在控制点与观测点间建立常规性观测路线,并固定下来。仪器架设站点同转点处要设立起标记桩,以保证历次观测所沿路线相同。(3)实施观测。观测周期的确定按照建筑施测方案进行。由于高层建筑往往具有层数不定的地下结构,要从基础开始首次观测,且要等观测点充分稳固后方可进行。具体而言,观测点要埋设在建筑基础局边或沿建筑基础的纵横周线。沉降观测对首次观测的精度有着相对较高的要求,这是因为首次获取的高程值是以后所有观测的比较基础。实施沉降观测时用到的水准仪要具有S2或S3精度级别,且要等同期两次观测后方可决定首次高程值。建筑物每升高一层,临时观测点均须相应上移一层直到+0.00。之后再确定永久观测点。为观测方便,永久观测点可设为+500毫米。之后每层施工都要有相应的复测,直到最后工程竣工。(4)处理观测结果。观测结果要认真做好整理记录。待检查无误之后方可作平差计算,得出各观测点高程值,进而确定沉降量。测量水准后,可根据基准点计算各观测点的高程(用C表示),其中首次观测高程用C0表示。则相邻观测期的沉降量Si=Ci-C(i-1),累计沉降量为C(n-1)-C0或ΣSi。(5)统计表的汇总。①统计表制作以计算得出的沉降量为依据,并须汇总。②观测点下沉曲线的绘制首先要以时间为横坐标、以荷载值为纵坐标上半部、以各个观测周期的沉降量为纵坐标下半部来建立下沉曲线坐标。然后在坐标中绘出统计表中所有观测点在各观测周期算出的沉降量,并相应画上荷载值,将其平滑连接,即可得出同荷载值相应的沉降曲线。③由统计表与曲线图,可以对该建筑以后的沉降趋势做出大致预测,并把预测结果及时反馈给管理部门,以便他们正确地指导工程施工。观测坐落在具有较大沉陷性的地基上的建筑物的不均匀沉降,更具有重要意义。因地基不均匀沉降而导致的建筑物倾斜度也可依据沉降曲线来计算,公式如下:Q=|Cm-Cn|/Lmn;(其中,Cm、Cn—m、n点的总沉降量;Lmn—m、n两点距离)同一地区具有类似结构建筑物的沉降情况的主要影响因素也可借沉降观测成果而分析找出,借以指导建筑施工单位编写组织设计。这不但大大有利于正确指导建筑施工,还可积累出宝贵的第一手资料,可供勘察设计单位用于对施工图纸设计的完善改进。(6)注意事项。主要如下:①观测实施必须严格按照测量规范进行。②每次观测最好采用同一套水平尺,避免因仪器更换而导致系统误差发生变动。③必须按照固定观测路线实施沉降观测。④进行沉降观测时要注意避免阳光直射,并保持周边环境大致恒定。⑤读书要等成像较为清晰稳定后再进行。⑥对观测结果的检核计算须随观测过程同时进行,确保可以一气呵成地完成整个观测过程。⑦为避免因降水导致顺准点标高发生变动,在雨季之前及雨季之后后需要进行联测,对变动情况要及时排查。⑧沉降观测结果要及时反馈给管理部门。倘若该建筑每天的连续沉降量大于1毫米,必须马上停止施工,并立即召集相关部门紧急商讨应急措施。
3高层建筑施工中沉降观测的问题探讨
(1)如何合理确定沉降观测精度。因现行施工规范对沉降观测的强制要求并不明朗,在沉降观测精度的确定问题上,施工单位往往具有过大的选择随意性。可是观测精度情况直接关系观测工作的成败,倘若精度过高,则观测成本无谓增加;倘若精度过低,则难以确保结果准确。一般而言,高层建筑的首次沉降观测要使用精密仪器,比如铟合金水准尺或高级水准仪,±0.00之上的观测则可采用二等水准测量法,观测仪器可采用具有S2或S3精度的水准仪。(2)如果绘制出的沉降曲线呈现出起伏状况,而非单边下行的平滑曲线,就要认真分析产生原因,并相应对曲线进行修正。(3)在进行首次观测后,倘若在第二次观测中出现沉降曲线突然回升,之后逐渐下降的情况,则是因首次观测仪器精度过低造成的。如果曲线回升超5mm则首次观测作废,不然可调整标高一致。(4)曲线自某点突然回升。原因在于观测点或水准点遭到触碰造成水准点标高变低,观测点变高。须取相邻观测点同期沉降量代替。(5)曲线自某点逐渐回升。原因在于水准点出现下沉,应该确定下沉值,使其同高级水准点相符合,进而得出下沉量。
4结束语