典型岩溶地质条件下岩溶裂隙水控制技术研究

作者:许艳苗 王长录 吴勇 徐玉亮 程林丽
单位:云南建投第三建设有限公司
摘要:以昆明市某超高层建筑地下工程为例,针对典型岩溶地质条件下基础施工中岩溶裂隙水涌水控制的关键问题,结合现场实践,研究了岩溶裂隙水涌水控制方案和地下水控水施工工艺,最终确定对地质勘探孔注浆封堵,裂隙水采取“明沟+盲沟+可封闭抗浮钢质集水井+自吸式自动控制泵”的方式进行综合治理,有效控制了地下水对基础施工的影响,保证了工程施工的顺利进行。
关键词:高层建筑地下工程岩溶裂隙水疏干降水暗沟施工技术
作者简介:许艳苗,高级工程师,E-mail:906951570@qq.com。
基金:云南省重点研发计划(2018BC013)。 -页码-:100-102

  如何有效解决岩溶地质地貌下的涌水控制,对基础工程施工有很大影响。本文仅以昆明置地广场建设项目为工程实例,对岩溶地质条件下岩溶裂隙水控制技术进行探讨和研究。

  1 概述

  1.1 工程概况

  昆明置地广场建设项目位于云南省昆明市交三桥,人民中路与北京路交会处。其总建筑面积约为22万m2,4层地下室,上部T1塔楼共53层,总高度260m,功能为办公,结构形式为采用核心筒-外框架结构组合的混合结构;T2塔楼共49层,高169.6m,功能为住宅,结构形式为钢筋混凝土剪力墙结构(见图1)。地下室主楼埋深20.6m、最深26.5m,整个场地基岩埋深呈北浅南深的规律,现场北侧基岩埋深地下15m左右,现场南侧基岩埋深地下50m左右。基坑面积3 700m2,场地属典型的岩溶地质地貌,地下裂隙、石笋石芽等较发育,特别是岩溶裂隙水涌水的水量、裂隙路径等均不规则,且涌水量非常大,平均每天涌水量达5 000~6 000m3,且具有较高承压性。

  1.2 工程及水文地质

  场地的工程地质条件及现场开挖情况:(1)1倍开挖深度内南侧昆船职工住宅共3栋,距基坑最近仅5.3~7.7m,7层结构,基础不详;南侧广发银行大楼,距离基坑12m左右,25层钢筋混凝土结构,桩基础,桩长不详;南侧广发银行大楼附楼,距离基坑5.3m左右,3层,基础不详;东侧地铁1号线及交三桥站。(2)2倍开挖深度内南侧昆船大楼,20层,基础不详,距基坑24.5m;西侧吹箫巷居民宿舍楼共4栋,7层砖混结构,天然基础,距基坑约16m;北侧国地局住宅楼,框架结构,共17层,距离基坑25m,基础不详;北侧银海国际公寓,框架结构,共34层,距离基坑24m,桩基础(见图2)。

  图1 项目三维模型

  图1 项目三维模型  

   

  图2 项目周边情况示意

  图2 项目周边情况示意  

   

  1.3 不良地质现象

  现场施工场地范围内,不良地质作用主要表现为岩溶、砂性土层及浅部土层富水。岩溶:表现形式为溶蚀孔、槽及个别小型溶洞,且溶洞内被较少量黏性土填充,底部岩体(灰岩)发育有多组斜交及垂直裂隙,裂隙宽度变化较大,裂隙间以钙质、泥质充填后重新形成胶结,裂隙多伴有溶蚀现象。砂性土层:地基岩土层中部,分布有河、湖(沼)相沉积的饱和粉土、粉砂(局部加细砂),均存在液化问题。浅部土层富水:浅部的圆砾、粉土、粉砂等,圆砾层多被黏性土充填,富水性、渗透性较弱。

  2 裂隙水涌水控制施工方案

  昆明置地广场建设项目地下基础工程总体采用“主楼区地下室顺作,普遍区地下室逆作”方法施工,主楼区采用1 000mm厚地下连续墙作为围护结构,逆作区采用800mm厚地下连续墙“两墙合一”支护。根据基岩埋深不同,地下连续墙施工深度按入岩及土层厚度控制,入岩最浅处超过基底开挖面标高5m(地下24m左右),最深处超过基底20m(地下40m左右)。地下水位在地面下2m,基坑15m以下遇基岩,岩溶裂隙水涌水严重,故无法按常规工艺施工。结合现场实际,针对岩溶地区裂隙水涌水贯穿基础施工整个过程的特点,运用“封堵、疏导、汇集、强排”综合治理原理进行涌水控制、处理。对地质勘探孔注浆封堵,对裂隙水采取“明沟+盲沟+可封闭抗浮钢质集水井+自吸式自动控制泵”的方式综合治理,通过汇集涌水,强排处理,回收利用地下水,直到筏板封闭、可停止降排水为止。

  昆明置地广场建设项目通过对460个地质孔进行封堵(累计达5 000m),控制注浆质量,有效控制了土方开挖阶段从地质勘探孔涌出的裂隙水,同时防止了地质勘探孔对裂隙的贯通作用。在涌水量较大位置设置8个直径2m、高1.5m、厚12mm钢护筒集水桶进行强制排水。综合治理裂隙水涌水、强排水集水平面位置如图3所示。

  图3 综合治理裂隙水涌水、强排水集水平面布置

  图3 综合治理裂隙水涌水、强排水集水平面布置  

   

  3 裂隙水涌水控制施工

  3.1 地质勘探孔封堵

  为了防止在开挖过程中承压水从勘探孔孔位中涌水,对基坑安全造成严重影响,对所有勘探孔施工结束后均进行了注浆封堵,施工采用水下速凝水泥浆,利用压力注浆泵对其由下至上进行灌注回填后,采取高压注浆,注入水下速凝水泥浆,注浆压力控制在0.2~0.5MPa,封堵深度与勘探孔深一致,钻孔孔径108mm,钻杆直径67mm,注浆后养护≥3d方可进行水位以下土方开挖。将喷射注浆管插入预定深度,插管过程中为防止泥砂堵塞喷嘴,可边射浆边插管,水压力一般≤1MPa;或可采用其他保护喷嘴防堵的手段。当喷射管到达预定深度后,由下向上喷射注浆。严格控制浆液初凝时间,确保注浆质量,注浆管分段提升的搭接长度≥300mm。

  施工完毕,将注浆管与机具设备冲洗干净,管内不得残留水泥浆,移机进行下一孔位施工。喷浆浆液应根据场地的地质情况,在封堵具有承压透水层的岩溶层时,在水泥浆液中掺入适量的水玻璃及水泥絮化剂,使浆液在承压水中流动性差,易在承压水中形成水泥浆固结体。

  3.2 土方开挖排水

  土方开挖时采用“明沟+盲沟+集水井”抽排裂隙水涌水。对于岩溶裂隙水涌水地区,基础土方开挖过程中会出现大量涌水,土方分层开挖时采取分片、分层顺序开挖,先开挖一侧到层底后,在低于层底0.5m以下开挖明沟、集水井进行集水明排,另外一侧交替开挖到基底。开挖到基底后,局部揭露裂隙,采用分段、间隔进行二次注浆、三次注浆封堵部分裂隙,并在集水坑底部开挖集水井,筏板底部涌水集中位置开挖明沟引导裂隙水涌水流动方向,按有组织排水排入集水井进行抽排。基坑侧壁的裂隙在基坑止水方案中得到有效止水和监控(见图4)。

  图4 基坑土方开挖及盲沟施工

  图4 基坑土方开挖及盲沟施工  

   

  3.3 筏板施工阶段裂隙水涌水控制

  在电梯底坑、集水坑等位置1.5m以下设置预埋钢质过滤汇水井,汇水井与明沟连通设置,最后在汇水井周边及底层明沟内回填毛石转为盲沟,基底铺设1层碎石滤水层,将基底涌水引入盲沟,形成基底排水系统。筏板垫层完成后在集水井内安装穿越筏板式可封闭抗浮钢质降水井,降水井与筏板钢筋焊接连接,抽水设备设置在井内抽排涌水,将水位控制在垫层下1m,保证坑底操作面干燥,集水通过排水栈桥引入坑外。待筏板施工完成后将抽水泵移到筏板面,改为自吸泵强排涌水,如图5,6所示。

  图5 集水坑内预留强排水集水管

  图5 集水坑内预留强排水集水管  

   

  待结构主体封顶、地下达到封井条件时,将抽水泵切换为真空自吸泵继续抽水,将抽水管外钢质集水井底部封闭,上、下层双向钢筋与钢制集水井焊接、浇筑比筏板高一个强度等级的微膨胀混凝土至井口下0.5m,等第1次混凝土强度达到100%后,将抽水管上阀门关闭、拆除上部管道,并将端部堵死,补浇上部0.5m混凝土完成封井,如图7所示。

  图6 穿越筏板可封闭抗浮集水井安装

  图6 穿越筏板可封闭抗浮集水井安装  

   

  图7 封堵集水坑内预留强排水集水管

  图7 封堵集水坑内预留强排水集水管  

   

  4 结语

  昆明置地广场建设项目在基础工程桩施工阶段对成孔、孔底沉渣清理、水下混凝土等方面进行质量控制及采取桩底环形注浆工艺处理,并采取穿越筏板式可封闭抗浮钢制集水井抽排地下水的施工措施,无需特殊设备及采取工艺较复杂的措施进行解决,施工成本较低,有效解决了岩溶裂隙水涌水的水量、裂隙路径等均不规则造成的施工难题,取得较好效果,保证了项目顺利施工。

   

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Study on Control Technology of Karstic Fissure Water Under Typical Karst Geological Conditions
XU Yanmiao WANG Changlu WU Yong XU Yuliang CHENG Linli
(The Third Construction Co.,Ltd.of YCIH)
Abstract: Taking the underground engineering of a super tall building in Kunming as an example,aiming at the key problems of karstic fissure water gushing control in foundation construction under typical karst geological conditions,combined with the field practice,the control scheme of karstic fissure water inflow and the construction technology of groundwater control are studied. Finally,the grouting and sealing of geological exploration hole is determined,and the fissure water adopts“open ditch + blind ditch + closed anti floating steel water collecting well”,the comprehensive treatment of “self suction automatic control pump”can effectively control the influence of groundwater on foundation construction and ensure the smooth progress of project construction.
Keywords: tall buildings; underground engineering; karstic fissure water; dewatering precipitation; blind ditch; construction
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