深基坑施工方案 1.1. 基坑排水、降水方法 在土方开挖过程中,当开挖底面标高低于地下水位的基坑(或沟槽)时,由于土的含水层被切断,地下水会不断渗入坑内。地下水的存在,非但土方开挖困难,费工费时,边坡易于塌方,而且会导致地基被水浸泡,扰动地基土,造成工程竣工后建筑物的不均匀沉降,使建筑物开裂或破坏。因此,基坑槽开挖施工中,应根据工程地质和地下水文情况,采取有效地降低地下水位措施,使基坑开挖和施工达到无水状态,以保证工程质量和工程的顺利进行。基坑、沟槽开挖时降低地下水位的方法很多,一般有设各种排水沟排水和用各种井点系统降低地下水位两类方法,其中以设明(暗)沟、集水井排水为施工中应用最为广泛、简单、经济的方法,各种井点主要应用于大面积深基坑降水。1.1.1. 集水坑排水法一、排水方法集水坑排水的特点是设置集水坑和排水沟,根据工程的不同特点具体有以下几种方法:1.明沟与集水井排水2.分层明沟排水3.深层明沟排水。4.暗沟排水5.利用工程设施排水二、排水机具的选用基坑排水广泛采用动力水泵,一般有机动、电动、真空及虹吸泵等。选用水泵类型时,一般取水泵的排水量为基坑涌水量的1.5—2倍。当基坑涌水量Q<20m3/h,可用隔膜式泵或潜水电泵;当Q在20-60m3/h,可用隔膜式或离心式水泵,或潜水电泵;当Q>60 m3/h,多用离心式水泵。隔膜式水泵排水量小,但可排除泥浆水,选择时应按水泵的技术性能选用。当基坑涌水量很小,亦可采用人力提水桶、手摇泵或水龙车等将水排出。1.1.2. 井点降水法在地下水位以下的含水丰富的土层中开挖大面积基坑时,采用一般的明沟排水方法,常会遇到大量地下涌水,难以排干;当遇粉、细砂层时,还会出现严重的翻浆、冒泥、流砂现象,不仅使基坑无法挖深,而且还会造成大量水土流失,使边坡失稳或附近地面出现塌陷,严重时还会影响邻近建筑物的安全。当遇有此种情况出现,一般应采用人工降低地下水位的方法施工。人工降低地下水位,常用的为各种井点排水方法,它是在基坑开挖前,沿开挖基坑的四周、或一侧、二侧埋设一定数量深于坑底的井点滤水管或管井,以总管连接或直接与抽水设备连接从中抽水,使地下水位降落到基坑底0.5—1.0m以下,以便在无水干燥的条件下开挖土方和进行基础施工,不但可避免大量涌水、冒泥、翻浆,而且在粉细砂、粉土地层中开挖基坑时,采用井点法降低地下水位,可防止流砂现象的发生;同时由于土中水分排除后,动水压力减小或消除,大大提高了边坡的稳定性,边坡可放陡,可减少土方开挖量;此外由于渗流向下,动水压力加强重力,增加土颗粒间的压力使坑底土层更为密实,改善了土的性质;而且,井点降水可大大改善施工操作条件,提高工效加快工程进度。但井点降水设备一次性投资较高,运转费用较大,施工中应合理地布置和适当地安排工期,以减少作业时间,降低排水费用。井点降水方法的种类有:单层轻型井点、多层轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点、无砂混凝土管井点以及小沉井井点等。可根据土的种类,透水层位置,厚度,土层的渗透系数,水的补给源,井点布置形式,要求降水深度,邻近建筑、管线情况,工程特点,场地及设备条件以及施工技术水平等情况,作出技术经济和节能比较后确定,选用一种或两种,或井点与明排综合使用。表1为各种井点适用的土层渗透系数和降水深度情况。可供选用参考。表1各种井点的适用范围项次 井点类别 土层渗透系数(m/d) 降低水位深度(m) 1 单层轻型井点 0.5—50 3-62 多层轻型井点 0.5—50 6-123 喷射井点 0.1—2 8—204 电渗井点 <0.1 根据选用的井点确定 5 管井井点 20-200 3—56 探井井点 5-25 >15注:无砂混凝土管井点、小沉井井点适用于土层渗透系数10-250m/d,降水深度5-10m。1.2. 边坡稳定开挖基坑时,如条件允许可放坡开挖,与用支护结构支挡后垂直开挖比较,在许多情况下放坡开挖比较经济。放坡开挖要正确确定土方边坡,对深度5m以内的基坑,土方边坡的数值可从有关规范和文献上查出,对深基坑的土方边坡,有时则需通过边坡稳定验算来确定,否则处理不当就会产生事故。我国在深基坑边坡开挖方面发生过一些滑坡事故,有的虽然未滑坡,但产生了过大的变形,影响施工正常进行。对于有支护结构的深基坑,在进行整体稳定验算时,亦要用到边坡稳定验算的知识。从理论上说,研究土体边坡稳定有两类方法,一是利用弹性、塑性或弹塑性理论确定土体的应力状态,二是假定土体沿着一定的滑动面滑动而进行极限平衡分析。第一类方法对于边界条件比较复杂的土坡较难以得出精确解,国内外许多人在这方面进行不少研究工作,也取得一些进展,近年来还可采用有限单元法,根据比较符合实际情况的弹塑性应力应变关系,分析土坡的变形和稳定,一般称为极限分析法。第二类方法是根据土体沿着假想滑动面上的极限平衡条件进行分析,一般称为极限平衡法。在极限平衡法中,条分法由于能适应复杂的几何形状、各种土质和孔隙水压力,因而成为最常用的方法。条分法有十几种,其不同之处在于使问题静定化所用的假设不同,以及求安全系数方程所用的方法不同。1.3. 基坑土方开挖高层建筑基坑工程的土方开挖,在设法解决了地下水和边坡稳定问题之后,还要解决土方如何开挖的问题,即选用什么方法、什么机械、如何组织施工等一系列问题。在基坑土方开挖之前,要进行详细的施工准备工作,在开挖施工过程中要考虑开挖方法和人工开挖和机械开挖的配合问题,开挖后还要考虑对一些特殊地基的地基处理问题。1.3.1. 施工准备工作基坑开挖的施工准备工作一般包括以下几方面内容:1.查勘现场,摸清工程实地情况。2.按设计或施工要求标高整平场地。3.做好防洪排洪工作。4.设置测量控制网。5.设置就绪基坑施工用的临时设施。1.3.2. 机械和人工开挖在开挖施工过程中人工开挖和机械开挖的配合问题一般要遵循以下几条原则和方法:1.对大型基坑土方,宜用机械开挖,基坑深在5m内,宜用反铲挖土机在停机面一次开挖,深5m以上宜分层开挖或开沟道用正铲挖土机下入基坑分层开挖,或设置钢栈桥,下层土方用抓斗挖土机在栈桥上开挖,基境内配以小型推土机堆集土。对面积很大、很深的设备基础基坑或高层建筑地下室深基坑,可采用多层同时开挖方法,土方用翻斗汽车运出。2.为防止超挖和保持边坡坡度正确,机械开挖至按近设计坑底标高或边坡边界,应预留80~50cm厚土层,用人工开挖和修坡。3.人工挖土,一般采取分层分段均衡往下开挖,较深的坑(槽),每挖1m左右应检查边线和边坡,随时纠正偏差。4.对有工艺要求,深入基岩面以下的基坑,应用边线控制爆破方法松爆后再挖,但应控制不得震坏基岩面及边坡。5.如开挖的基坑(槽)深于邻近建筑基础时,开挖应保持一定的距离和坡度,以免在施工时影响邻近建筑基础的稳定。如不能满足要求,应采取在坡脚设挡墙或支撑进行加固处理。6.挖土时注意检查基坑底是否有古墓,洞穴,暗沟或裂隙、断层(对岩石地基)存在,如发现迹象,应及时汇报,并进行探查处理。7.弃土应及时运出,如需要临时堆土,或留作回填土,堆土坡角至坑边距离应按挖坑深度,边坡坡度和土的类别确定,干燥密实土不小于3m,松软土不小于5m。8.基坑挖好后,应对坑底进行抄平,修整。如挖坑时有小部分超挖,可用素土、灰土或砾石回填夯实至与地基土基本相同的密实度。9.为防止坑底扰动,基坑挖好后应尽量减少暴露时间,及时进行下一道工序的施工,如不能立即进行下一工序时,应预留15—30cm厚覆盖土层,待基础施工时再挖去。1.3.3. 地基局部处理对于基坑开挖过程中或开挖后遇到特殊地基问题要进行地基局部处理,以下介绍了几种特殊地基的局部处理方法。一、 坑(填土,淤泥,墓穴)的处理1 若松土坑在基槽中,且较小时, 将坑中软弱虚土挖除,使坑底见天然土为止,然后采用与坑底的天然土压塑性相近的土抖回填,当天然土为砂土时,用砂或级配砂回填,天然土为较密实的粘性土,则用3:7灰土分层夯实回填,天然土为中密可塑的粘性土或新近沉积粘性土,可用1:9或2:8灰土分层夯实回填。2 若松土境较大且超过基槽边沿时,因各种条件限制,坑(槽)壁挖不到天然土层时,可将该范围内的基槽适当加宽,用砂土或砂石回填时,基槽每边均应按l1:h1=1:1坡度放宽,用l:9或2:8灰土回填时,基槽每边均应按l1:h1=0.5:1坡度放宽,用3:7灰土回填时,如坑的长度2m,基槽可不放宽,但灰土与槽壁接触处应夯实。3 若松土坑较大且长度超过5m时,将坑中软弱土挖去,如坑底土质与一般槽底土质相同,可将基础落深,做1:2踏步与两端相接,每步不高于50cm,长度不小子100cm,如深度较大,用灰土分层回填夯实至坑(槽)底一平。4 若松土坑较深,且大于槽宽或1.5m时,槽底处理完后,还应适当考虑是否需要加强上部结构的强度,常用的加强办法是;在灰土基础上l~2皮砖处(或混凝土基础内)、防潮层下1~2皮砖处及首层顶板处各配置3~4根φ8~12钢筋,跨过该松土坑两端各1m。5 对地下水位较高的松土坑,将坑(槽)中软弱的松土挖去后,再用砂土或混凝土回填二、 井或土井的处理1水井,在基础附近将水位降低到可能限度,用中,粗砂及块石,卵石或碎砖等夯填到地下水位以上50cm.如有砖砌井圈时,应将砖井圈拆除至坑(槽)底以下1m或更多些, 然后用素土或灰土分层夯实回填至基底(或地坪底)。2 桔井在距基础边沿5m以内,先用素土分层夯实,回填到地坪下1.5m处,将井壁四周砖圈拆除或松软部分挖去,然后用素土或灰土分层夯实回填。3 枯井在基础下,条形基础3B或柱基2B范围内先用素土分层夯实,回填到基础底下2m处,将井壁四周较软部分挖去,有砖井圈时,将砖按规定拆除,热后用素土或灰土分层夯实回4 井在房屋转角处,但基础压在井上部分不多时 除按以上办法回填处理外,还应对基础加强处理,如在上部设钢筋混凝土板跨越。当影响不大时,可采用从基础中挑梁的办法。5 井在房屋转角处,且基础压在井上部分较多用挑梁的办法较困难或不经济时,则可将基础沿墙长方向向外延长出去,使延长部分落在天然土上,并使落在天然土上的基础总面积,不小于井圈范围内原有基础的面积,同时在墙内适当配筋或用钢筋混凝土梁加。6 井巳淤填,但不密实可用大块石将下面软土挤紧,再用上述办法回填处理,若井内不能夯填密实时,则可在井砖圈上加钢筋混凝土盖封口,上部再回填处。三、 局部软硬(高差)地基的处理1若基础下局部遇基岩、旧墙基、老灰土、大块石或构筑物 尽可能挖除,以防建筑物由于局部落于较硬物上造成不均匀沉降而建筑物开裂,或将坚硬物凿去30~50cm深,再回填土砂混合物夯实。2若基础部分落于基岩或硬土层上,部分落于软弱土层上。 采取在软土层上作混凝土或砌块石支承墙(或支墩),或现场灌注桩直至基岩。基础底板配适当钢筋,或将基础以下基岩凿去30~50cm深,填以中、粗砂或土砂混合物作垫层,使能调整岩土交界部位地基的相对变形,避免应力集中出现裂缝,或采取加强基础和上部结构的刚度、来克服地基的不均匀变形。3若基础落于高差较大的倾斜岩层上,部分基础落于基岩上,部分基础悬空。 则应在较低部分基岩上作混凝土或砌块石支承墙(墩),中间用素土分层夯实回填,或将较高部分岩层凿去、使基础底板落在同一标高上,或在较低部分基岩上用低标号混凝土或毛石混凝土填充。四、 橡皮土,古河、古湖泊的处理1橡皮土处理:地基局部含水量很大趋近于饱和,夯拍后使地基土变成有颤动感觉的“橡皮土”。地基处理方法避免直接夯拍,可采用晾槽或掺石灰粉的办法降低土的含水量。如已出现橡皮土,可铺填一层碎砖或碎石将土挤紧,或将颤动部分的土挖除,填以砂土或级配砂石夯实。2天然古河、古湖泊处理 根据其成因,有年代久远经过长期大气降水及自然沉实,土质较为均匀、密实,含水量20%左右,含杂质较少的古河、古湖泊。有年代近的土质结构较松散,含水量较大的、含较事碎块,有有机物的古河、古湖泊对年代久远的古何,古湖泊,土的承载力不低于相接天然土的,可不处理.对年代近的古河、古湖泊则应将松散含水量大的土挖除,视情况用素土或灰土分层夯实,或采用加固地基的措施。3人工古河,古湖泊处理分老填土和薪填土,老填土为长期生括填积而成,内含有砖瓦碎块,草木灰等杂物,土质较均匀、密实,稳定。新填土形成时间短,沉降未稳定,土中含有较多的砖瓦碎块、草木灰,炉渣譬,结构松散不均匀,含水量一般大于20%。老填土如承量力不低于同一地区天然土,可不予处理。新填土要将填土挖除,用素土或灰土分层夯实回填,或采用加固地基的措施。五、 流砂的处理 流砂现象,形成原因及处理方法基坑开挖深于地下水位0.5m以下时,在坑内抽水,有时坑底的土会成流动状态,随地下水涌起,边挖边冒,无法挖深的现象称为流沙,当坑外水位高于坑内抽水后的水位,坑外水压向境内移动的动水压力大于土颗粒的浸水浮重时,使土粒悬浮失去稳定,随水冲入坑内,从坑底涌起或两侧涌入,变成流动状态。如施工时强挖,抽水愈探,动水压力就愈大,流砂就愈严重。产生流砂的条件是,水力坡度愈大或砂土空隙度愈大,愈易形成流砂,砂土的渗透系数愈小,排水性能愈差时,愈易形成流砂,砂土中含有较多的片状矿物,如云母、绿泥石等,易形成流砂。采取措施的方法是“减小或平衡动水力”,使坑底土颗粒稳定,不受水压干扰。常用处理方糖有,a.安排在枯水期施工,使最高的地下水位不高于坑底0.5m;b. 采取水中挖土,即不抽水或少抽水,使基坑内水压与坑外水压基本平衡,缩小水头差距;c. 对于较重要或流砂严重的工程,可采用井点人工降低地下水位方法,将基坑和附近的地下水位降低至坑底以下,使坑底土面保持无水状态;d. 沿基坑周围打板桩,使深入到不透水层,以阻挡坑外水向坑内压入,减小坑内动水压力涌上。1.4. 基坑支护体系的选型作为保证基坑开挖稳定的支护体系包括挡墙和支撑两部分,其中挡墙的主要作用是挡土,而支撑的作用是保证结构体系的稳定,若挡墙结构足够强,能够满足开挖施工稳定的要求,该支护体系中可以不设支撑构件,否则应当增加支撑构件(或结构)。对于支护体系组成中任何一部分的选型不当或产生破坏,都会导致整个支护体系的失败。因此,对挡墙和支撑都应给予足够的重视。1.4.1. 挡墙的选型工程中常用的挡墙结构有下列一些型式:1 钢板桩2 钢筋棍凝土板桩3 钻孔灌注桩挡墙4 H型钢支柱(或钢筋混凝土桩支柱)、木挡板支护墙5 地下连续墙6 深层搅拌水泥土桩挡墙7 旋喷桩帷幕墙除上述者外,还有用人工挖孔桩(我国南方地区应用不少)、预制打入钢筋混凝土桩等作为支护结构挡墙的。支护体系挡墙的选型,涉及技术因素和经济因素,要从满足施工要求、减少对周围的不利影响、施工方便、工期短、经济效益好等几方面,并经过技术经济比较后方可加以确定,而且支护结构挡墙选型要与支撑选型、地下水位降低、挖土方案等配套研究确定。1.4.2. 支撑结构的选型当基坑深度较大,悬臂的挡墙在强度和变形方面不能满足要求时,即需增设支撑系统。支撑系统分两类:基坑内支撑和基坑外拉锚。基坑外拉锚又分为顶部拉锚与土层锚杆拉锚,前者用于不太深的基坑,多为钢板桩,在基坑顶部将钢板桩挡墙用钢筋或钢丝绳等拉结锚固在一定距离之外的锚桩上。土层锚杆锚固多用于较深的基坑,具体详见“土层锚杆”一章。以下为常用的几种支撑形式:1 锚拉支撑2 斜柱支撑3 短桩横隔支撑4 钢结构支护5 地下连续墙支护6 地下连续墙锚杆支护7 挡土护坡桩支撑8 挡土护坡桩与锚杆结合支撑9板桩中央横顶支撑10 板桩中央斜顶支撑11 分层板桩支撑1.5. 挡土支护结构体系计算由于土体结构的复杂性及土参数的离散性或不确定性,使得挡土支护结构体系承受的荷载的分布规律比较复杂,因此要想达到跟上部结构相同的计算精度是比较困的,难甚至说是不可能的。近年来各国都有不同的计算方法和规范规定,但计算方法差异很大,用不同的计算方法,对挡土结构如桩长,弯距,拉杆荷载等计算,其结果相差可达50%,因为挡土结构的计算,不但涉及到计算理论和计算方法,还涉及到土的性质,水位高低,挖土深度,地面荷载和邻近建筑物等诸多因素,设计计算是比较复杂的。在我国还没有设计计算规范,因此,一个比较安全、稳定、经济合理的挡土支护设计,必须要求设计人员研究各种客观条件,掌握一些经验资料和试验研究资料,综合运用计算理论和方法来进行设计,就能得到比较合理的结果。
现在全世界都在关注水资源的危机。1994年在芬兰召开的“地下水资源未来危机”国际学术讨论会主要围绕水质污染及超量开采两大问题。会议认为只要对水资源正确评价,合理规划,严密监测,科学管理,超量开采的问题是可以避免的。而日益严重的水质污染和恶化却成为威胁水资源持久开发的主要危机。国际水文计划(IHP-5)已把“脆弱环境下的水文学与水资源开发”列为1996~2001年的主要研究课题,其中最重要的一个专题,即“地下水资源的未来危机”的内容则包括:地下水污染的研究范畴,探测地下水质的监测策略,包气带地下水供水水质化学作用规律,滨海地区地下水水质恶化,以及城市发展与水质污染等。由此可见,地下水的质量问题是当前水文地质研究的重要内容。
长期以来,人们对地下水资源重开发利用,轻保护。而地下水资源在受到人类活动,如农业生产、垃圾填埋、废水排污等影响时极易被污染。地下水一旦受到污染,其补救和恢复是非常困难的,而且治理费用代价昂贵。因此如何保护地下水不受污染受到各国的重视。
美国于1991年开展了全国水质评价计划。英国、澳大利亚近年来也对地下水水质进行评价研究,对人类活动包括农业活动、工业活动、废物处置、填埋等造成对地下水水质的影响,地质过程与生物相互作用等问题设立了专题研究。
1)地下水的污染和治理
对于已造成地下水污染的地区,国内外许多学者致力于研究污染的物质来源、污染的途径和范围、污染机理等问题,并取得大量研究成果。这些成果为查明地下水污染情况和治理提供了科学依据和方向。
80年代以来,地下水污染研究的重点已从无机物(重金属)的污染转向微量有机物的种类、物化特征及其在环境中的迁移转化,以及污染控制治理技术等。这与整个环境污染的发展进程是一致的。西方国家在治理环境污染的进程中,大致经历了重金属污染、易降解有机物与富营养化污染以及毒害性有机污染3个阶段。目前能基本控制第一、二阶段的污染,开始重视毒害性有机污染的治理。中国无论在有机物污染的理论还是治理技术方面的研究却刚刚开始。有机化合物种类多、数量大,绝大多数难溶于水,在水中含量很低,仅为10-6~10-9级或更低,降解慢,中间产物复杂。它们进入包气带和含水层后,不仅其残留物可维持数十乃至上百年,而且其降解后的中间产物亦对环境有污染。有机污染物通常分为2类:第一类是量大易降解(包括生物降解和化学降解)的有机物;另一类是有毒有害难降解有机化合物。农业活动造成的地下水污染后果也很严重。由于硝酸盐中氮在作物-土壤-水系统中的运动,进入含水层的氮就可能增加。捷克在过去的30年内,地下水中氮含量增加了一倍。现地下水中已发现各种烃类、卤化物、醇、酚、醚、醛、酮等各类有机化合物。据报导,至1987年美国地下水中已发现175种不同的有机物,其中很大部分对人体有毒性效应。荷兰在232个地下水抽水点中检出113种有机物。中国京津唐地区地下水初步调查检出有机物种类达133种,可见地下水有机污染已到了非常严重的地步。
地下水中危害最大而又最为常见的有机污染物为非极性难溶挥发性有机物(VOC’s),主要由氯代脂肪烃(CHC)和单环芳香烃(BTEX)构成。现已查明,多数水溶相VOC’s在地质环境中不易被吸附,具有很强的迁移性,在适当条件下可生物降解。非水溶相VOC’s对微生物有毒性,不易生物降解。非水溶相CHC常在地下水中积聚,其迁移不受地下水运动的控制,因此常汇集在含水层底板;非水溶相BTEX则相反,飘浮于地下水的表面。
第30届国际地质大会就有不少论文涉及地下水污染监测、参数测试;对Pb、Cu、Zn等污染物的实验室研究;污染物运移趋势预测;地质统计方法与随机理论在地下水污染研究中的应用;某些污染物(如氮污染)的研究实例以及一些模拟理论,例如以保护含水层为目的的河流-含水层相互关系模拟;非均质含水层与裂隙岩溶水污染研究;土地利用过程中的水土污染;污水灌溉的环境生态效应等等。其中美国Yun-Sheng Yu运用地质统计法进行地下水中盐污染的研究,大大提高了计算精度,是一个成功的实例。
最近美国报道了关于在地下水生态领域里应用无脊椎动物群结构的变化作为浅层地下水/地表水环境污染的指示剂;以及用CFCs确定年轻地下水年龄(50年以内或更小)和用氚/氦-3研究地下水运移时间、水流类型和补给速度,为测试和校核模型提供了有力的工具。此外,在发展生物治理技术方面,通过微生物降解作用、吸收、转化有毒化合物,消除污染,取得显著成效。
地下水的污染治理美国在80年代就先于其它国家开始着手进行。当时以“抽汲处理法”较为普遍,即抽出已被污染的地下水,在地表进行深度处理,但含水层不能彻底净化,且处理费用高。对于大规模的污染治理还没有成功的经验。80年代后期地下生物处理工程技术迅速发展,地下水污染控制理论与技术开始形成一套体系。如“对于包气带污染,可进行原位处理或开挖处理。原位处理包括物理法(通气法、蒸汽法、热趋法……)、化学法(表面活性剂溶液冲洗、特殊化学冲洗)和生物法(驯化生物处理、强化生物处理);对含水层污染可进行原位处理或抽汲处理,前者又包括物理控制(泥墙、防渗帷幕控制法、水动力控制法、暗渠、井孔收集法),化学处理(表面活性剂溶液冲洗法、试剂法、渗床法)和生物处理。采用何种处理工艺,主要取决于处理的对象、目标、水文地质条件和经济承受能力。”在各种方法中,现场处理技术包括多种形式的好氧处理和厌氧处理,发展较快。
为了进一步发展地下水污染控制理论和技术方法,急需加强引进多种学科如地质微生物学、有机地球化学、表生地球化学的理论和方法,加强对有机污染物的来源、迁移、转化或降解机制,以及它们与腐殖酸、金属元素的相互作用的了解,加强土壤和地下水污染治理的新技术开发利用研究,突破解决目前缺乏能快速准确鉴别有机物种类和定量分析的仪器设备的局面,发展治理工程技术方法。
2)地下水资源的保护
为了防患于未然,首先要防止地下水供水水源地受到污染。一方面是保护水源补给区不受污染,另一方面是设立圈定地下水供水水源地的保护区(带),以加强对潜在污染的限制。这里涉及的主要是点源、井源区保护。而非点源整个水流域的水质监测、保护和污染治理技术要困难得多。
圈定地下水源保护区(带)的研究,由最初为确保饮用水卫生条件防止细菌污染的概念已扩大到防止非降解性有机物以及有毒化学成分的污染为目的,在欧美一些国家取得进展。德国对地下水源保护区的圈定是先将流域分为4个保护带,重点探讨第Ⅱ带随时间变化边界的概念,它采用地下水在50天内运行的距离范围。英国根据50天(一区)和400天(二区)运移时间以及整个汇水盆地(三区)确定出地下水保护区。其它如美、捷、爱尔兰、荷等国研究的主要特点是逐步向应用数学模型的方向发展,以提高成果的精度。德国提出可利用环境同位素3H、14C建立动态模型,用地下水环境同位素的滞留时间作为新的水文地质参数以反映地下水特征,并作出定量污染程度分析。中国也有人用时间滞留法来定量研究确定地下水源地保护区。
不少国家已认识到,地下水资源的保护必须提到战略、政策及管理的高度来认识和实施。捷克专家提出,地下水保护战略是政府部门进行管理、协调、投资和贯彻执行的长期任务,要得到有关法律法规的支持,正规的监督检查,甚至包括对技术负责人员的培训以及对公众教育和提供信息。地下水保护政策的制定取决于地下水资源的价值需求、土地利用规划及经济发展和人体健康等因素。地下水保护的管理目标应是确保饮用水水源的质量、安全和可持续性。
地下水保护管理可分为一般性保护和公共供水方面的综合性保护。前者需要编制地下水脆弱性图件并进行评价。评价地下水脆弱性的主要特征为非饱和带的补给、土壤性质、厚度、渗透性和稀释能力以及饱和含水层的稀释能力。受到综合性保护的地下水保护区的范围主要取决于含水层的渗透性、复杂性和脆弱性、非饱和带的特性及厚度、地下水水流方向、污染源离水井或井田的距离及污染质的特性。英国开展了对地下水资源的脆弱性的全面评价,认为其脆弱性受多种因素制约,如上覆土壤和冲积层的存在和性质,水文地质单元的特性以及非饱和带的厚度,因此需要详细的水文地质现场调查。英国现已编制了1:100万地下水脆弱性图件作为战略性土地利用规划的指导,目前正编制大比例尺图件。美国、意大利、荷兰、德国、瑞典、捷克也都编制了大比例尺的地下水脆弱性图为决策、管理层制定地下水保护的战略和方针服务。90年代美国开始倡导使用水流域的综合保护方法,共同解决水污染和生态环境恶化问题,可收到事半功倍的效果,更好地实现环境综合管理目标。
你好,本人也是学土木的,这篇文章为原创,在百度或谷歌等网站绝对找不到,供你参考、修改,实为抛砖引玉之作,希望你能满意。 不良地基的处理与加固方法[摘 要] 论述了在建造建筑物之前,针对不良地基土及异常地基土的处理方法及加固方案。[关键词]不良地基;异常地基;地基处理;施工工艺;基础刚度Abstract:This paper the treatment schemes and reinforcing means of badness and abnormality foundation before thebuilding construction.Key words:badness foundation; abnormality foundation; foundation treatment; construction technique; stiffness 在现实工程中,经常会出现不良地基及异常地基的情况,如若对其处理不当将对建筑物造成不良影响。本文将对不良地基及异常地基情况的处理做一简要介绍,以便能更好地解决工程实际中地基出现的问题。1 不良地基的处理1·1 置换法1·1·1 换填法:就是将表层不良地基土挖除,然后回填有较好压密特性的土进行压实或夯实,形成良好的持力层,从而改变地基的承载力特性,提高抗变形和稳定能力。 施工要点:将要转换的土层挖尽、注意坑边稳定;保证填料的质量;填料应分层夯实。1·1·2 振冲置换法:利用专门的振冲机具,在高压水射流下边振边冲,在地基中成孔,再在孔中分批填入碎石或卵石等粗粒料形成桩体。该桩体与原地基土组成复合地基,达到提高地基承载力减小压缩性的目的。 施工注意事项:碎石桩的承载力和沉降量很大程度取决于原地基土对其的侧向约束作用,该约束作用越弱,碎石桩的作用效果越差,因而该方法用于强度很低的软粘土地基时必须慎重行事。1·1·3 夯(挤)置换法:利用沉管或夯锤的办法将管(锤)置入土中,使土体向侧边挤开,并在管内(或夯坑)放人碎石或砂等填料。该桩体与原地基土组成复合地基,由于挤、夯使土体侧向挤压,地面隆起,土体超静孔隙水压力提高,当超静孔隙水压力消散后土体强度也有相应的提高。 施工注意事项:当填料为透水性好的砂及碎石料时,是良好的竖向排水通道。1·2 预压法1·2·1 堆载预压法:在建造建筑物之前,用临时堆载(砂石料、土料、其他建筑材料、货物等)的方法对地基施加荷载,给予一定的预压期。使地基预先压缩完成大部分沉降并使地基承载力得到提高后,卸除荷载再建造建筑物。 施工工艺与要点:①预压荷载一般宜取等于或大于设计荷载;②大面积堆载可采用自卸汽车与推土机联合作业,对超软土地基的第一级堆载用轻型机械或人工作业;③堆载的顶面宽度应小于建筑物的底面宽度,底面应适当放大;⑤作用于地基上的荷载不得超过地基的极限荷载。1·2·2 降水法:降低地下水位可减少地基的孔隙水压力增加上覆土自重应力,使有效应力增加,从而使地基得到预压。这实际上是通过降低地下水位,靠地基土自重来实现预压目的。 施工要点:一般采用轻型井点、喷射井点或深井井点;当土层为饱和粘土、粉土、淤泥和淤泥质粘性土时,此时宜辅以电极相结合。1·3 压实与夯实法以配合堆载预压用于加速饱和粘性土地基的固结1·3·1 表层压实法:采用人工夯,低能夯实机械、碾压或振动碾压机械对比较疏松的表层土进行压实。也可对分层填筑土进行压实。当表层土含水量较高时或填筑土层含水量较高时可分层铺垫石灰、水泥进行压实,使土体得到加固。1·3·2 重锤夯实法:重锤夯实就是利用重锤自由下落所产生的较大夯击能来夯实浅层地基,使其表面形成一层较为均匀的硬壳层,获得一定厚度的持力层。 施工要点:施工前应试夯,确定有关技术参数,如夯锤的重量、底面直径及落距、最后下沉量及相应的夯击遍数和总下沉量;夯实前槽、坑底面的标高应高出设计标高;夯实时地基土的含水量应控制在最优含水量范围内;大面积夯时应按顺序;基底标高不同时应先深后浅;冬季施工时,对土已冻结时,应将冻土层挖去或通过烧热法将土层融解;结束后,应及时将夯松的表土清除或将浮土在接近1m的落距夯实至设计标高。 1·3·3 强夯:强夯是强力夯实的简称。将很重的锤从高处自由下落,对地基施加很高的冲击能,反复多次夯击地面,地基土中的颗粒结构发生调整,土体变为密实,从而能较大限度提高地基强度和降低压缩性。其施工工艺流程:①平整场地;②铺级配碎石垫层;③强夯置换设置碎石墩;④平整并填级配碎石垫层;⑤满夯一遍;⑥找平,并铺土工布;⑦回填风化石渣垫层,用振动碾碾压八遍。一般在大型强夯施土前,都应选择面积不大于400m2的场地进行典型试验,以便取得数据,指导设计与施工。1·4 挤密法1·4·1 振冲密实法:利用专门的振冲器械产生的重复水平振动和侧向挤压作用,使土体的结构逐步破坏,孔隙水压力迅速增大。由于结构破坏,土粒有可能向低势能位置转移,这样土体由松变密。1·4·2 施工工艺:①平整施工场地,布置桩位。②施工车就位,振冲器对准桩位。③启动振冲器,使之徐徐沉入土层,直至加固深度以上30~50cm,记录振冲器经过各深度的电流值和时间,提升振冲器至孔口。再重复以上步骤1~2次,使孔内泥浆变稀。④向孔内倒入一批填料,将振冲器沉入填料中进行振实并扩大桩径。重复这一步骤直至该深度电流达到规定的密实电流为止,并记录填料量。⑤将振冲器提出孔口,继续施工上节桩段,一直完成整个桩体振动施工,再将振冲器及机具移至另一桩位。⑥在制桩过程中,各段桩体均应符合密实电流、填料量和留振时间等三方面的要求,基本参数应通过现场制桩试验确定。⑦施工场地应预先开设排泥水沟系,将制桩过程中产生的泥水集中引入沉淀池,池底部厚泥浆可定期挖出送至预先安排的存放地点,沉淀池上部比较清的水可重复使用。⑧最后应挖去桩顶部1m厚的桩体或用碾压、强夯等方法压实、夯实,铺设并压实垫层。1·4·3 沉管砂石桩(碎石桩、灰土桩、OG桩、低标号桩等):利用沉管制桩机械在地基中锤击、振动沉管成孔或静压沉管成孔后,在管内投料,边投料边上提(振动)沉管形成密实桩体,与原地基组成复合地基。1·4·4 夯击碎石桩(块石墩):利用重锤夯击或者强夯方法将碎石(块石)夯入地基,在夯坑里逐步填人碎石(块石)反复夯击以形成碎石桩或块石墩。2 异常情况的地基处理2·1 松土坑(填土,墓穴,淤泥等)的处理2·1·1 将坑中松软虚土挖除,使坑底及槽帮四壁均见天然老土,然后采用与坑边的天然土压缩性相近的材料回填,回填材料及做法:①当地基为砂土时,用砂或砂石回填,回填每层厚度不大于20cm并应分层洒水夯实或用平板振捣器夯实。②当地基为较密实的干硬性粘土时,可用3∶7灰土分层夯实。③当地基为中密可塑粘土时,用1∶9灰土分层夯实回填。④当虚土挖除后,如遇地下水,则水下部分采用级配砂石回填,水上部分仍可用灰土夯实回填。2·1·2 当单独柱基下有虚土坑时,可按下述情况处理①如坑深度大于槽宽,或坑面积大于槽底面积的1/3时,宜将槽底全部落到坑底。②在粘性土中,两相邻单独柱基的槽底高差不得大于相邻柱基的净距,否则应将较浅的柱基槽底相应落深,使两柱基槽底标高取平。③在砂性土中,两相邻单独柱基的槽底高差不得大于净距的1/2,否则两柱基的槽底宜取平。④如坑底过深,可考虑加大基础底面积,或与相邻柱基础连在一起做成联合基础。2·2 局部范围内有硬土或旧结构物时的处理当基底下有局部过硬的土质或旧结构物(如旧基础,老灰土,化粪池,旧砖窑,压实的路面,大树根,大块石等)时,应全部挖除,再按上述方法回填或加深基础(应指出的是,不能认为在地基处理时,只须对松软的地基做处理。对过于坚实的地基如不做处理,也会引起建筑物产生较大的不均匀沉降)。2·3 设备管道的处理当上下水等设备管道在槽底以上穿过时,应在基础墙处管道上方留出大于房屋预估沉降量的空隙,以避免建筑物产生沉降时引起管道损坏,同时,应采取防止管道漏水的措施,以避免漏水浸湿地基而引起不均匀沉降。当管道基础穿过基础时,可将基础局部落深,使管道穿过基础墙,同时,管道上方应按上述原则留足够的空隙。[参考文献][1] 董爱飞. 常用地基处理技术综述[J]. 建筑, 2008, (03) . [2] 梁亚明,刘英华. 刚性桩复合地基在软土地基处理中的应用[J]. 科学之友(B版), 2008, (03) . [3] 王剑峰,赵竹莹. 浅谈CFG桩地基处理及工程实例[J]. 林业科技情报, 2008, (01) . [4] 曹冰. 复合地基技术在北良港淤泥吹填区地基处理中的应用研究[J]. 港口科技, 2008, (03) . [5] 钟毅. 砾料石灰土结构在软土地基处理中的应用研究[J]. 北方交通, 2008, (03) . [6] 刘震,郑忠钦. CCMG地基处理在上海长江大桥桥头路基施工中的应用[J]. 上海公路, 2008, (01) . [7] 王刚,玄力,张广范,张跃宇. CFG桩在地基处理中的应用实例[J]. 西部探矿工程, 2008, (05) . [8] 吴剑,周健,崔积弘,茅永德. 上海港罗泾港区地基处理的试验研究[J]. 工业建筑, 2007, (S1) . [9] 冯国栋. 浅谈地基不均匀沉降的原因及防治[J]. 科技创新导报, 2008, (08) . [10] 苑克伟,李国,王积鑫. 粉喷桩在箱涵地基处理中的应用[J]. 北方交通, 2008, (03) .
写反渗透方面的,小机型(5T/H以下),提高水的利用率达到60%以上。我可以给你帮助。
随着我国经济和科技的快速发展,人民的生活水平也不断提高,追求更加舒适的工作和生活环境和质量成为追求。现阶段,工业与民用建筑的建设规模和数量不断增多,工程建设的质量和安全日益重要。那么要写好一篇建筑学论文该从哪里找资料呢,下面来看看我为大家准备建筑学论文参考文献吧。
篇一:
[1]王辉.关于对如何加强房屋建筑工程施工管理的探究[J].科学与财富,2013(7):484.
[2]赵其斌.房屋建筑工程施工现场进度及质量管理研究运用[J].现代物业(新建设),2014,13(5):23-25.
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[2]赵其斌.房屋建筑工程施工现场进度及质量管理研究运用[J].现代物业(新建设),2014,13(5):23-25.
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建筑学论文
摘要:随着经济的不断发展,工业与民用建筑工程日益增多。现代的建筑在高度上越来越高,而地基深度却越来越深,对地下水的处理要求也比以往传统建筑的要求高出许多。众所周知,一旦地下水位高于地基深度时,极易出现建筑工程基坑坍塌、沉降的现象,最为严重的是,可能会导致安全事故的发生。因此,项目建设人员一定要充分认识到地下水处理的重要性并制定出有效的处理方式。基于此,文章主要对工业与民用建筑工程基坑施工中的地下水处理方法进行了深度的分析。
关键词:工业与民用建筑工程;基坑施工;地下水处理措施分析
随着我国经济和科技的快速发展,人民的生活水平也不断提高,追求更加舒适的工作和生活环境和质量成为追求。现阶段,工业与民用建筑的建设规模和数量不断增多,工程建设的质量和安全日益重要。在工业与民用建筑工程施工中经常遇到深基坑的情况,而深基坑常常会带来地下水渗漏的情况。所以,基坑地下水的处理采取的方法和施工技术至关重要,它决定着基坑的施工安全和整个工程建设的工期和工程质量,必须给予重视。
1基坑施工中的地下水的来源和危害
通过调查研究发现,建筑工程基坑开挖施工过程中的地下水主要有2个来源:第一、地下水渗透。工程设计人员根据地质勘察资料进行设计,并为了让基础有足够的承载力,设计时一般采取开挖更深度的基坑来提高其承载力,而基坑的深度和地下水的水量和渗漏速度通常成正比例关系,地下水的渗漏量事渗漏速度与安全性密切相关,如果降水不及时或措施不妥当,通常造成基坑涌水、涌泥、涌沙渗漏,甚至引起基坑崩塌。第二、积累水量。基坑施工过程中,上层地表的渗水或雨水会不断的积累到基坑,积少成多,如果排水不及时,积水会浸泡基坑,使土体变软,严重的会导致基坑塌陷。
2基坑施工中对地下水的处理方法
在基坑施工过程中针对地下水的`问题,人工降水法应用最广泛。在基坑开挖之前,用真空(轻型)井点、喷射井点或管井深入含水层内,用不断抽水的方法使地下水位下降至坑底以下;同时,使土体产生固结,以方便土方开挖。以下分别介绍降水法中的轻型井点、管井井点、深井井点降水方法。2.1降水法(1)真空(轻型)井点降水法。此法是在基坑的四周或一边埋设井点管深入到含水层内,井点管的上端安装输送弯管和集水管,最后水管与真空泵和离心水泵连接,启动抽水设备后,地下水通过一系列环节最后从排水管排出,使地下水降至基坑底下。这种方法特点是:机具简单、使用灵活、拆装方便、降水效果好、可防止流沙现象发生、提高基坑边坡稳定、费用较低等。适用于渗透系数为0.1—20.0m/d的土以及土层中含有大量的细砂和粉砂的土或明沟排水易引起流沙、坍方等情况使用。(2)喷射井点降水法。此法是在井点内部装设特制的喷射器,用高压水泵或空气压缩机通过一系列的动作,将地下水经井点外管与内管之间的间隙抽出地下水并排走。本法设备较简单、排水深度可达6—20米,基坑土方开挖量少,施工快,费用低等。适用于渗透系数为0.1—20.0m/d的填土、粉土、黏性土、砂土中使用。(3)管井井点降水法。此法的降水设备由滤水井管、吸水管和抽水机械等组成,用吸水机通过吸水管将水吸出排走。此法使用设备较为简单,排水量大,降水较深,水泵设在地面,易于维护。此法适用于渗透水量大,地下水丰富的土层、砂层或用明沟排水法易导致土粒大量流失,引起边坡塌方及真空井点降水法难以满足要求的情况下使用。但管井属于重力排水范畴,吸程高度受到一定限制,要求渗透系数较大(1.0—200.0m/d)。2.2截水法此法是针对基坑外的地下水而采取的措施。通常通过截水帷幕来切断基坑外的地下水流入基坑内部。截水帷幕通常用注浆、旋喷法、深层搅拌水泥土桩挡土墙等施工方法在基坑四周构建一层截水帷幕,截水帷幕的厚度和长度要根据基坑壁的土质、渗水量、基坑的深度和基坑等级等因素决定,有时需要辅助施工防护桩或防护墙,让截水帷幕具有足够的支撑力。截水帷幕的渗透系数宜小于1.0×10—6cm/s。截水帷幕分为落底式竖向截水帷幕和悬挂式竖向截水帷幕。当采用前一种方法时,应插入不透水层。当地下含水层渗透性较强、厚度较大时,可采用悬挂式竖向截水与坑内井点降水相结合或采用悬挂式竖向截水与水平封底相结合的方案。2.3明沟排水法此法最简单,适用于浅基坑施工中地下水位较浅的情况,特点是解决较小的渗水和雨水累积基坑中的排水方法。使用此种方法排水时,注意排水沟要挖在基坑的外围,沿着基坑四周挖排水沟,并根据现场的情况设置排水沟的宽度和深度。使用这种方法在排水过程中,往往操作人员粗心大意,没有及时排水,或者没有注意将排出的水及时排走而发生回灌现象,导致基坑内的水越排越多的情况,造成基坑的浸泡,严重时引起基坑边坡土体塌方。所以,在排降水的工作中要认真、细致,要注意观察排水情况和基坑土体浸泡、沉降、滑移情况,及时采取措施解决。
3工业与民用建筑工程基坑施工的地下水处理注意事项
在反复实践和研究总结的基础上,针对基坑排降水施工中应该注意以下三个方面:①选择科学合理的排降水技术方案。针对不同的具体情况采取不同的排降水方法。具体来说,根据三种情况来制定排降水的施工方案。a.基坑地质情况及周边环境、支护结构的选型;b.在软土地区开挖深度浅时,可边开挖边用排水沟和集水井进行集水明排;当基坑深度超过3米,一般就要用井点降水。当因降水而危及周边环境安全时,宜采用截水或回灌方法;c.当基坑底为隔水层且层底作用有承压水时,应进行坑底突涌验算。必要时可采取水平封底隔渗或钻孔减压措施,保证坑底土层稳定;避免突涌的发生。②要持续进行排降水。从基础开挖一直到基坑土回填完成都要进行排降水,而且在排降水过程中各个井点要做到持续运转,各个井点要平衡的进行降水,保证地下水位的平衡。同时,要落实专门的施工技术人员对排降水进行跟踪观察,发现井点降水深度不平衡,排出的水回流,基坑边坡土体滑坡、塌陷,开裂,支护体系开裂、位移等情况时应该及时解决,或者向施工技术负责人或项目负责人报告,由技术负责人或项目负责人会同设计人员一起制定解决方案。③要注意监控施工过程中发生的地下水。在施工过程中,施工技术人员发现新的地方发生地下水渗透时,不能擅自采取排降水的工作,而应该向技术负责人报告,通过专业人员勘察后制定合适的地下水处理方案,选择降水方法并制定降水设计方案,然后实施合理、有效的降水措施,这样才能保证降水速度符合地下水渗漏的需要,才能保证基坑的安全施工。同时,设计单位的设计人员应该注意到施工现场进行观察和复核降水情况和降水措施的情况,及时地对基坑的情况采取有针对性的解决措施,从而保证基坑降水工作的安全、有效的进行,为项目的施工奠定良好的基础。根据长期积累的经验,如果在施工过程中,发现地下水一直处于不平衡、浑浊的状态,施工人员可以结合实际情况实施施工应急预案,使用合适有效的滤网和砂滤料来处理。
4结语
随着我国经济和科技的不断发展和城市化不断向前推进,我国的工业与民用建筑规模越来越大。庞大的建设项目在全国范围内开展,建筑工程的质量和安全问题成为人们最关心的建筑问题。然而,在工业与民用建筑工程中由于经常涉及深基坑的情况,基坑排降水自然日显重要。我们在施工过程中必须重视地下水的排降水的施工技术,采取合适的排降水方法,以使工程施工安全,质量得到保证,提高企业的经济效益,也让建筑行业持续、健康的发展。
参考文献
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[4]张杰.杭州承压水地基深基坑降压关键技术及环境效应研究[D].杭州:浙江大学,2012.
深基坑施工方案 1.1. 基坑排水、降水方法 在土方开挖过程中,当开挖底面标高低于地下水位的基坑(或沟槽)时,由于土的含水层被切断,地下水会不断渗入坑内。地下水的存在,非但土方开挖困难,费工费时,边坡易于塌方,而且会导致地基被水浸泡,扰动地基土,造成工程竣工后建筑物的不均匀沉降,使建筑物开裂或破坏。因此,基坑槽开挖施工中,应根据工程地质和地下水文情况,采取有效地降低地下水位措施,使基坑开挖和施工达到无水状态,以保证工程质量和工程的顺利进行。基坑、沟槽开挖时降低地下水位的方法很多,一般有设各种排水沟排水和用各种井点系统降低地下水位两类方法,其中以设明(暗)沟、集水井排水为施工中应用最为广泛、简单、经济的方法,各种井点主要应用于大面积深基坑降水。1.1.1. 集水坑排水法一、排水方法集水坑排水的特点是设置集水坑和排水沟,根据工程的不同特点具体有以下几种方法:1.明沟与集水井排水2.分层明沟排水3.深层明沟排水。4.暗沟排水5.利用工程设施排水二、排水机具的选用基坑排水广泛采用动力水泵,一般有机动、电动、真空及虹吸泵等。选用水泵类型时,一般取水泵的排水量为基坑涌水量的1.5—2倍。当基坑涌水量Q<20m3/h,可用隔膜式泵或潜水电泵;当Q在20-60m3/h,可用隔膜式或离心式水泵,或潜水电泵;当Q>60 m3/h,多用离心式水泵。隔膜式水泵排水量小,但可排除泥浆水,选择时应按水泵的技术性能选用。当基坑涌水量很小,亦可采用人力提水桶、手摇泵或水龙车等将水排出。1.1.2. 井点降水法在地下水位以下的含水丰富的土层中开挖大面积基坑时,采用一般的明沟排水方法,常会遇到大量地下涌水,难以排干;当遇粉、细砂层时,还会出现严重的翻浆、冒泥、流砂现象,不仅使基坑无法挖深,而且还会造成大量水土流失,使边坡失稳或附近地面出现塌陷,严重时还会影响邻近建筑物的安全。当遇有此种情况出现,一般应采用人工降低地下水位的方法施工。人工降低地下水位,常用的为各种井点排水方法,它是在基坑开挖前,沿开挖基坑的四周、或一侧、二侧埋设一定数量深于坑底的井点滤水管或管井,以总管连接或直接与抽水设备连接从中抽水,使地下水位降落到基坑底0.5—1.0m以下,以便在无水干燥的条件下开挖土方和进行基础施工,不但可避免大量涌水、冒泥、翻浆,而且在粉细砂、粉土地层中开挖基坑时,采用井点法降低地下水位,可防止流砂现象的发生;同时由于土中水分排除后,动水压力减小或消除,大大提高了边坡的稳定性,边坡可放陡,可减少土方开挖量;此外由于渗流向下,动水压力加强重力,增加土颗粒间的压力使坑底土层更为密实,改善了土的性质;而且,井点降水可大大改善施工操作条件,提高工效加快工程进度。但井点降水设备一次性投资较高,运转费用较大,施工中应合理地布置和适当地安排工期,以减少作业时间,降低排水费用。井点降水方法的种类有:单层轻型井点、多层轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点、无砂混凝土管井点以及小沉井井点等。可根据土的种类,透水层位置,厚度,土层的渗透系数,水的补给源,井点布置形式,要求降水深度,邻近建筑、管线情况,工程特点,场地及设备条件以及施工技术水平等情况,作出技术经济和节能比较后确定,选用一种或两种,或井点与明排综合使用。表1为各种井点适用的土层渗透系数和降水深度情况。可供选用参考。表1各种井点的适用范围项次 井点类别 土层渗透系数(m/d) 降低水位深度(m) 1 单层轻型井点 0.5—50 3-62 多层轻型井点 0.5—50 6-123 喷射井点 0.1—2 8—204 电渗井点 <0.1 根据选用的井点确定 5 管井井点 20-200 3—56 探井井点 5-25 >15注:无砂混凝土管井点、小沉井井点适用于土层渗透系数10-250m/d,降水深度5-10m。1.2. 边坡稳定开挖基坑时,如条件允许可放坡开挖,与用支护结构支挡后垂直开挖比较,在许多情况下放坡开挖比较经济。放坡开挖要正确确定土方边坡,对深度5m以内的基坑,土方边坡的数值可从有关规范和文献上查出,对深基坑的土方边坡,有时则需通过边坡稳定验算来确定,否则处理不当就会产生事故。我国在深基坑边坡开挖方面发生过一些滑坡事故,有的虽然未滑坡,但产生了过大的变形,影响施工正常进行。对于有支护结构的深基坑,在进行整体稳定验算时,亦要用到边坡稳定验算的知识。从理论上说,研究土体边坡稳定有两类方法,一是利用弹性、塑性或弹塑性理论确定土体的应力状态,二是假定土体沿着一定的滑动面滑动而进行极限平衡分析。第一类方法对于边界条件比较复杂的土坡较难以得出精确解,国内外许多人在这方面进行不少研究工作,也取得一些进展,近年来还可采用有限单元法,根据比较符合实际情况的弹塑性应力应变关系,分析土坡的变形和稳定,一般称为极限分析法。第二类方法是根据土体沿着假想滑动面上的极限平衡条件进行分析,一般称为极限平衡法。在极限平衡法中,条分法由于能适应复杂的几何形状、各种土质和孔隙水压力,因而成为最常用的方法。条分法有十几种,其不同之处在于使问题静定化所用的假设不同,以及求安全系数方程所用的方法不同。1.3. 基坑土方开挖高层建筑基坑工程的土方开挖,在设法解决了地下水和边坡稳定问题之后,还要解决土方如何开挖的问题,即选用什么方法、什么机械、如何组织施工等一系列问题。在基坑土方开挖之前,要进行详细的施工准备工作,在开挖施工过程中要考虑开挖方法和人工开挖和机械开挖的配合问题,开挖后还要考虑对一些特殊地基的地基处理问题。1.3.1. 施工准备工作基坑开挖的施工准备工作一般包括以下几方面内容:1.查勘现场,摸清工程实地情况。2.按设计或施工要求标高整平场地。3.做好防洪排洪工作。4.设置测量控制网。5.设置就绪基坑施工用的临时设施。1.3.2. 机械和人工开挖在开挖施工过程中人工开挖和机械开挖的配合问题一般要遵循以下几条原则和方法:1.对大型基坑土方,宜用机械开挖,基坑深在5m内,宜用反铲挖土机在停机面一次开挖,深5m以上宜分层开挖或开沟道用正铲挖土机下入基坑分层开挖,或设置钢栈桥,下层土方用抓斗挖土机在栈桥上开挖,基境内配以小型推土机堆集土。对面积很大、很深的设备基础基坑或高层建筑地下室深基坑,可采用多层同时开挖方法,土方用翻斗汽车运出。2.为防止超挖和保持边坡坡度正确,机械开挖至按近设计坑底标高或边坡边界,应预留80~50cm厚土层,用人工开挖和修坡。3.人工挖土,一般采取分层分段均衡往下开挖,较深的坑(槽),每挖1m左右应检查边线和边坡,随时纠正偏差。4.对有工艺要求,深入基岩面以下的基坑,应用边线控制爆破方法松爆后再挖,但应控制不得震坏基岩面及边坡。5.如开挖的基坑(槽)深于邻近建筑基础时,开挖应保持一定的距离和坡度,以免在施工时影响邻近建筑基础的稳定。如不能满足要求,应采取在坡脚设挡墙或支撑进行加固处理。6.挖土时注意检查基坑底是否有古墓,洞穴,暗沟或裂隙、断层(对岩石地基)存在,如发现迹象,应及时汇报,并进行探查处理。7.弃土应及时运出,如需要临时堆土,或留作回填土,堆土坡角至坑边距离应按挖坑深度,边坡坡度和土的类别确定,干燥密实土不小于3m,松软土不小于5m。8.基坑挖好后,应对坑底进行抄平,修整。如挖坑时有小部分超挖,可用素土、灰土或砾石回填夯实至与地基土基本相同的密实度。9.为防止坑底扰动,基坑挖好后应尽量减少暴露时间,及时进行下一道工序的施工,如不能立即进行下一工序时,应预留15—30cm厚覆盖土层,待基础施工时再挖去。1.3.3. 地基局部处理对于基坑开挖过程中或开挖后遇到特殊地基问题要进行地基局部处理,以下介绍了几种特殊地基的局部处理方法。一、 坑(填土,淤泥,墓穴)的处理1 若松土坑在基槽中,且较小时, 将坑中软弱虚土挖除,使坑底见天然土为止,然后采用与坑底的天然土压塑性相近的土抖回填,当天然土为砂土时,用砂或级配砂回填,天然土为较密实的粘性土,则用3:7灰土分层夯实回填,天然土为中密可塑的粘性土或新近沉积粘性土,可用1:9或2:8灰土分层夯实回填。2 若松土境较大且超过基槽边沿时,因各种条件限制,坑(槽)壁挖不到天然土层时,可将该范围内的基槽适当加宽,用砂土或砂石回填时,基槽每边均应按l1:h1=1:1坡度放宽,用l:9或2:8灰土回填时,基槽每边均应按l1:h1=0.5:1坡度放宽,用3:7灰土回填时,如坑的长度2m,基槽可不放宽,但灰土与槽壁接触处应夯实。3 若松土坑较大且长度超过5m时,将坑中软弱土挖去,如坑底土质与一般槽底土质相同,可将基础落深,做1:2踏步与两端相接,每步不高于50cm,长度不小子100cm,如深度较大,用灰土分层回填夯实至坑(槽)底一平。4 若松土坑较深,且大于槽宽或1.5m时,槽底处理完后,还应适当考虑是否需要加强上部结构的强度,常用的加强办法是;在灰土基础上l~2皮砖处(或混凝土基础内)、防潮层下1~2皮砖处及首层顶板处各配置3~4根φ8~12钢筋,跨过该松土坑两端各1m。5 对地下水位较高的松土坑,将坑(槽)中软弱的松土挖去后,再用砂土或混凝土回填二、 井或土井的处理1水井,在基础附近将水位降低到可能限度,用中,粗砂及块石,卵石或碎砖等夯填到地下水位以上50cm.如有砖砌井圈时,应将砖井圈拆除至坑(槽)底以下1m或更多些, 然后用素土或灰土分层夯实回填至基底(或地坪底)。2 桔井在距基础边沿5m以内,先用素土分层夯实,回填到地坪下1.5m处,将井壁四周砖圈拆除或松软部分挖去,然后用素土或灰土分层夯实回填。3 枯井在基础下,条形基础3B或柱基2B范围内先用素土分层夯实,回填到基础底下2m处,将井壁四周较软部分挖去,有砖井圈时,将砖按规定拆除,热后用素土或灰土分层夯实回4 井在房屋转角处,但基础压在井上部分不多时 除按以上办法回填处理外,还应对基础加强处理,如在上部设钢筋混凝土板跨越。当影响不大时,可采用从基础中挑梁的办法。5 井在房屋转角处,且基础压在井上部分较多用挑梁的办法较困难或不经济时,则可将基础沿墙长方向向外延长出去,使延长部分落在天然土上,并使落在天然土上的基础总面积,不小于井圈范围内原有基础的面积,同时在墙内适当配筋或用钢筋混凝土梁加。6 井巳淤填,但不密实可用大块石将下面软土挤紧,再用上述办法回填处理,若井内不能夯填密实时,则可在井砖圈上加钢筋混凝土盖封口,上部再回填处。三、 局部软硬(高差)地基的处理1若基础下局部遇基岩、旧墙基、老灰土、大块石或构筑物 尽可能挖除,以防建筑物由于局部落于较硬物上造成不均匀沉降而建筑物开裂,或将坚硬物凿去30~50cm深,再回填土砂混合物夯实。2若基础部分落于基岩或硬土层上,部分落于软弱土层上。 采取在软土层上作混凝土或砌块石支承墙(或支墩),或现场灌注桩直至基岩。基础底板配适当钢筋,或将基础以下基岩凿去30~50cm深,填以中、粗砂或土砂混合物作垫层,使能调整岩土交界部位地基的相对变形,避免应力集中出现裂缝,或采取加强基础和上部结构的刚度、来克服地基的不均匀变形。3若基础落于高差较大的倾斜岩层上,部分基础落于基岩上,部分基础悬空。 则应在较低部分基岩上作混凝土或砌块石支承墙(墩),中间用素土分层夯实回填,或将较高部分岩层凿去、使基础底板落在同一标高上,或在较低部分基岩上用低标号混凝土或毛石混凝土填充。四、 橡皮土,古河、古湖泊的处理1橡皮土处理:地基局部含水量很大趋近于饱和,夯拍后使地基土变成有颤动感觉的“橡皮土”。地基处理方法避免直接夯拍,可采用晾槽或掺石灰粉的办法降低土的含水量。如已出现橡皮土,可铺填一层碎砖或碎石将土挤紧,或将颤动部分的土挖除,填以砂土或级配砂石夯实。2天然古河、古湖泊处理 根据其成因,有年代久远经过长期大气降水及自然沉实,土质较为均匀、密实,含水量20%左右,含杂质较少的古河、古湖泊。有年代近的土质结构较松散,含水量较大的、含较事碎块,有有机物的古河、古湖泊对年代久远的古何,古湖泊,土的承载力不低于相接天然土的,可不处理.对年代近的古河、古湖泊则应将松散含水量大的土挖除,视情况用素土或灰土分层夯实,或采用加固地基的措施。3人工古河,古湖泊处理分老填土和薪填土,老填土为长期生括填积而成,内含有砖瓦碎块,草木灰等杂物,土质较均匀、密实,稳定。新填土形成时间短,沉降未稳定,土中含有较多的砖瓦碎块、草木灰,炉渣譬,结构松散不均匀,含水量一般大于20%。老填土如承量力不低于同一地区天然土,可不予处理。新填土要将填土挖除,用素土或灰土分层夯实回填,或采用加固地基的措施。五、 流砂的处理 流砂现象,形成原因及处理方法基坑开挖深于地下水位0.5m以下时,在坑内抽水,有时坑底的土会成流动状态,随地下水涌起,边挖边冒,无法挖深的现象称为流沙,当坑外水位高于坑内抽水后的水位,坑外水压向境内移动的动水压力大于土颗粒的浸水浮重时,使土粒悬浮失去稳定,随水冲入坑内,从坑底涌起或两侧涌入,变成流动状态。如施工时强挖,抽水愈探,动水压力就愈大,流砂就愈严重。产生流砂的条件是,水力坡度愈大或砂土空隙度愈大,愈易形成流砂,砂土的渗透系数愈小,排水性能愈差时,愈易形成流砂,砂土中含有较多的片状矿物,如云母、绿泥石等,易形成流砂。采取措施的方法是“减小或平衡动水力”,使坑底土颗粒稳定,不受水压干扰。常用处理方糖有,a.安排在枯水期施工,使最高的地下水位不高于坑底0.5m;b. 采取水中挖土,即不抽水或少抽水,使基坑内水压与坑外水压基本平衡,缩小水头差距;c. 对于较重要或流砂严重的工程,可采用井点人工降低地下水位方法,将基坑和附近的地下水位降低至坑底以下,使坑底土面保持无水状态;d. 沿基坑周围打板桩,使深入到不透水层,以阻挡坑外水向坑内压入,减小坑内动水压力涌上。1.4. 基坑支护体系的选型作为保证基坑开挖稳定的支护体系包括挡墙和支撑两部分,其中挡墙的主要作用是挡土,而支撑的作用是保证结构体系的稳定,若挡墙结构足够强,能够满足开挖施工稳定的要求,该支护体系中可以不设支撑构件,否则应当增加支撑构件(或结构)。对于支护体系组成中任何一部分的选型不当或产生破坏,都会导致整个支护体系的失败。因此,对挡墙和支撑都应给予足够的重视。1.4.1. 挡墙的选型工程中常用的挡墙结构有下列一些型式:1 钢板桩2 钢筋棍凝土板桩3 钻孔灌注桩挡墙4 H型钢支柱(或钢筋混凝土桩支柱)、木挡板支护墙5 地下连续墙6 深层搅拌水泥土桩挡墙7 旋喷桩帷幕墙除上述者外,还有用人工挖孔桩(我国南方地区应用不少)、预制打入钢筋混凝土桩等作为支护结构挡墙的。支护体系挡墙的选型,涉及技术因素和经济因素,要从满足施工要求、减少对周围的不利影响、施工方便、工期短、经济效益好等几方面,并经过技术经济比较后方可加以确定,而且支护结构挡墙选型要与支撑选型、地下水位降低、挖土方案等配套研究确定。1.4.2. 支撑结构的选型当基坑深度较大,悬臂的挡墙在强度和变形方面不能满足要求时,即需增设支撑系统。支撑系统分两类:基坑内支撑和基坑外拉锚。基坑外拉锚又分为顶部拉锚与土层锚杆拉锚,前者用于不太深的基坑,多为钢板桩,在基坑顶部将钢板桩挡墙用钢筋或钢丝绳等拉结锚固在一定距离之外的锚桩上。土层锚杆锚固多用于较深的基坑,具体详见“土层锚杆”一章。以下为常用的几种支撑形式:1 锚拉支撑2 斜柱支撑3 短桩横隔支撑4 钢结构支护5 地下连续墙支护6 地下连续墙锚杆支护7 挡土护坡桩支撑8 挡土护坡桩与锚杆结合支撑9板桩中央横顶支撑10 板桩中央斜顶支撑11 分层板桩支撑1.5. 挡土支护结构体系计算由于土体结构的复杂性及土参数的离散性或不确定性,使得挡土支护结构体系承受的荷载的分布规律比较复杂,因此要想达到跟上部结构相同的计算精度是比较困的,难甚至说是不可能的。近年来各国都有不同的计算方法和规范规定,但计算方法差异很大,用不同的计算方法,对挡土结构如桩长,弯距,拉杆荷载等计算,其结果相差可达50%,因为挡土结构的计算,不但涉及到计算理论和计算方法,还涉及到土的性质,水位高低,挖土深度,地面荷载和邻近建筑物等诸多因素,设计计算是比较复杂的。在我国还没有设计计算规范,因此,一个比较安全、稳定、经济合理的挡土支护设计,必须要求设计人员研究各种客观条件,掌握一些经验资料和试验研究资料,综合运用计算理论和方法来进行设计,就能得到比较合理的结果。
深基坑支护设计浅探 摘要:深基坑支护的设计、施工、监测技术是近10多年来在我国逐渐涉及的技术难题。深基坑的护壁,不仅要求保证基坑内正常作业安全,而且要防止基坑及坑外土体移动,保证基坑附近建筑物、道路、管线的正常运行。各地通过工程实践与科研,在基坑支护理论与技术上都有了进一步的发展,取得了可喜的成绩。关键词:深基坑 支护1.深基坑支护类型选择深基坑支护不仅要求确保边坡的稳定,而且要满足变形控制要求,以确保基坑周围的建筑物、地下管线、道路等的安全。如今支护结构日臻完善,出现了许多新的支护结构形式与稳定边坡的方法。根据本地区实际情况,经比较采用钻孔灌注桩作为挡土结构,由于基坑开采区主要为粘性土,它具有一定自稳定结构的特性,因此护坡桩采用间隔式钢筋混凝土钻孔灌注桩挡土,土层锚杆支护的方案,挡土支护结构布置如下:本篇文章来源于我爱论文网(www.5ilunwen.com)原文链接:
深基坑开挖与支护结构是基础和地下工程施工中的一个传统课题.也是一个综合性的岩上工程难题,涉及工程地质、水文地质、工程结构、施工工艺和施工管理。随着城市居住空间的发展,高层、超高层建筑以及地下工程的不断涌现.对基坑工程的要求越来越高.出现的问题也越来越多,促使工程技术人员以新的眼光去审视这一古老课题,使许多新的经验和理论的研究方法得以出现和成熟。 早在20世纪30年代.Terzaghi等人已开始研究基坑工程中的岩土工程问题,提出了预估挖方稳定程度和支撑荷载人小总应力法,这理论直沿用至今.只不过有了许多改进与修正。在以后的时问里,世界各国的许多学者都投入了研究,并不断存这一领域取得丰硕的成果。在我国,20世纪80年代以后,随着经济发展和城市建设的需要,土地资源紧张的矛盾日益突出,向高空、向地下争取建筑空间成为一个发展趋势,对基坑工程的研究逐步发展起来。特别是20世纪90年代以来,随着城镇建设中高层及超高层建筑的大量涌现.深基坑工程越来越多,同时南集的建筑物、复杂的深基坑形式.使得基坑开挖的条件越来越复杂。因此,对基坑开挖与支护的计算与设计理论、施工技术等的要求也越来越高。 2.深基坑支护结构类型 2.1悬臂式支护结构 悬臂式支护结构是指未加任何支撑或锚杆,仅靠嵌入基坑底下定深度的岩土体来平衡上部地面超载、主动土压力以及水压力的支护结构。分为连续的扳桩式结构、分离的排桩式结构和地下连续墙结构。对于该种支护结构.其嵌入深度至关重要。由于基坑底以上部分呈悬臂状态,无任何支点力作用,与有内支撑的支护结构相比,这种结构的桩顶位移及构件弯矩值比较大。因此,这种立护结构形式主要用于土质条件较好、基坑深度不大及对基坑水平位移要求不很严格的基坑,一般开挖深度不宜大于lOm。 2.2拉锚式支护结构 拉锚式支护结构是由挡十结构与外拉系统组成的,分地面拉锚支护结构(外拉系统在地面设置)和锚杆支护结构(外拉系统沿坑壁土体内设置)两类。地面拉锚支护结构由挡土结构、拉杆(索)和锚固体组成,锚固体通常使用锚周桩或锚碇板。常用于深度及规模不大的基坑或悬臂支护结构的抢险工程中。锚杆支护结构是由挡土结构及锚固于蒸坑滑动面以外的稳定土体的锚杆组成。一般用于规模较大的深基坑,邻近有建筑物或重要管线而不允许有较大变形的基坑,以及不允许设内支撑或设内支撑不经济等情况。 2.3内支撑支护结构 内支撑支护结构是由挡土结构和内支撑系统组成的结构形式。挡土结构主要承受基坑开挖所产生的土压力和水压力井将此侧向压力传递给内支撑,有地下水时也可防止地下水的渗漏,是稳定基坑的一种临时支挡结构,一般采用护壁桩和地下连续墙。内支撑为挡土结构的稳定提供足够的支撑力,直接平衡两端围护结构上所承受的侧压力。常用的有钢支撑和现浇钢筋混凝土支撑。 2.4重力式挡士支护结构 重力式挡土支护结构是重力式挡上墙的一种延伸和发展,主要以自身重力来维持支护结构在侧压力作用下的稳定。其特点是先有墙后开挖形成边坡,因此在某种程度上重力式基坑支护结构与重力式挡十墙有较大的区别。目前,常用的重 力式支护结构主要是水泥土重力式围护结构。该结构用于软十的支护结构, 一般深度不大于6m,用丁非软土基坑的支护深度可达l0m。 2.5土钉支护 土钉支护是用于十体开挖和边坡稳定的一种新的挡土技术,由于经济、可靠且施工快速简便,已在我国得到迅速推广和应用。它由密集的土钉群、被加固的上体、喷射混凝上面层形成支护体系。由于随挖随支,能有效地保持上体强度,减少七体的扰动。适用于地F水位以上或经降水后的人工填上、粘性十和弱胶结砂土,开挖深度为5m~10m的基坑支护。土钉支护不适用十含水丰富的粉细砂层、砂砾卵石层、饱和软弱土层和对变形有严格要求的基坑支护, 2.6复合土钉支护 由于土钉支护自身具有局限性,在松散砂土、软土及含水丰富的粉细砂层、砂砾卵石层、饱和软弱土层不能单独使用该 支护形式,必须与其他支护相结合使用,即所谓的“复合土钉支扩”。复合上钉支护就是由土钉、喷射混凝土与预应力锚杆或预支护微型桩或水泥土桩组合,以解决因基坑变形、土体自立和隔水而形成的支护形式。常用的复台土钉支护南土钉+预应力锚杆+喷射混凝士、上钉+预支护微犁桩+喷射混凝土、土钉+预支护微型桩+预应力锚杆+喷射混凝上、土钉+水泥上桩+喷射混凝土、土钉+预应力锚杆+水泥土桩+喷射混凝土、土钉+预应力锚杆+喷射混凝土。 2.7预应力锚杆柔性支护 预应力锚杆柔性支护是用于基坑开挖和边坡稳定的一种新型支挡技术,是南预应力锚杆与喷射混凝土面层或木板面层结合而成的一种支护方法。其中预应力锚杆是由众多吨位较小的预应力锚杆组成的系统锚杆。由于强大预应力的作用,改变了基坑的受力状态,减小了基坑位移,因此该方法特别适合于位移挖制要求严格的基坑及超深基坑的支护。 3.我国当前深基坑支护设计和施工中存在的问题 3.1支护结构设计计算问题 目前,深基坑支护结构的设计计算仍基于极限平衡理论。而极限平衡理论是一种静态设计,而实际上基坑开挖后的土体是种动态平衡状态,也是一个松弛过程,随着时间的增长,土体强度逐渐下降,并产生一定的变形。工程实践证明,有的支护结构按极限平衡理论计算的安全系数,从理论上讲是绝对安全的,但却发生破坏;有的支护结构却恰恰相反,即安全系数虽然比较小,甚至达不到规范的要求,但在实际工程中获得成功。这说明在设计中变形和时间效应必须给子充分的考虑.但在目前的设计计算巾却常被忽视。 3.2基坑的上压力计算问题 支护结构上的土压力的计算是基坑立护结构计算的关键.但目前要精确计算土压力还十分困难。目前的支护结构设计中.一般都以古典的库伦公式或朗肯公式作为计算上压力的基本公式。应用这2个公式进行基坑上压力汁算存在以下问题:(1)库伦-朗肯土压力理论所制对的挡士墙问题是平面问题,而深基坑开挖支护问题实际上是空问问题。(2)库伦朗肯土压力理论计算的是极限平衡状态时的土压力,但是在实际的基坑工程中,对基坑位移均有严格的控制要求,位移过大是不容许的。基坑挡土结构上实际发生的土压力总是介于静止土压力与主动土压力或静止土压力与被动土压力之间。尤其在开挖过程中,上压力随开挖和支护的进行是一个动态变化过程,应用库伦-朗肯上压力理论无法计算出这一动态过程中相应的土压力。 3.3基坑的变形控制问题 随着城市建设的发展,城市用地越来越紧张,基坑工程往往处于房屋和生命线工程的密集地区,对基坑工程技术提出了更高、更严的要求,不仅要确保基坑的稳定,而且要满足变形控制的要求,以确保基坑周围的建筑物、地下管线、道路等设施的安全。而变形控制是现有基坑工程强度控制设计理论不够重视的一个方面,常规计算方法对立护结构及基坑周围十体的变形未能给出相应的解答,这是导致一些基坑工程失败的主要原因之。侯学渊、孙家乐等深入讨论,变形控制设计.提出了变形控制设计的基本思想:立护结构在满足强度的前提下,尚需满足其使用要求,即基坑在施工过程中既要保证其安全、不失稳,又要保证其对周围环境不造成破坏性的影响。 3.4地下水控制设计问题 地下水控制是基坑工程的个难点,较通常的“降水有更加广泛的含意,它包括降水与截水。因土质与地下水位的条件不同,基坑开挖的施工方法大不相同,不能制定统一的设计模式,这就要求设计者根据实际情况,进行地下水位控制设计。实践中绝大多数基坑工程在控制地下水方面获得了成功,但也有少数基坑(存在透水性大的粉土、砂土层,含水量丰富、相邻建筑物密集)山于其降水或截水在设计或施工中存在问题而出现基坑严重渗漏、管涌.致使工期延长(或者更严重的后果),故地下水控制设计是基坑丁程设训和施工中十分重要的环节,必须引起重视”。 3.5支护结构的空间效应问题 深基坑本身是个具有长、宽、深尺寸的三维空间结构,基坑开挖过程中,基坑周边向基坑内发生的水平位移是中间大两边小,深基坑边坡失稳常常以长边的居中位置发生,这说明深基坑开挖是个空间问题.但传统的深基坑支护结构的设计是按平面应变问题处理的。对一些细长条基坑来讲,这种平面应变假设比较符合实际,而对近似方形或长方形深基坑则差别比较大。对于支护结构的空间效应,近几年国内外的研究取得了可喜的成果。但因为在土体力学参数的确定、有限元分析模式的选取等方面仍不能令人满意,基坑支护结构的三维在限元分析还处于辅助设计水平。所以.在未能进行字问问题处理前支护结构的构造要适当调整,以适应开挖空间效应的要求。
深基坑施工方案 1.1. 基坑排水、降水方法 在土方开挖过程中,当开挖底面标高低于地下水位的基坑(或沟槽)时,由于土的含水层被切断,地下水会不断渗入坑内。地下水的存在,非但土方开挖困难,费工费时,边坡易于塌方,而且会导致地基被水浸泡,扰动地基土,造成工程竣工后建筑物的不均匀沉降,使建筑物开裂或破坏。因此,基坑槽开挖施工中,应根据工程地质和地下水文情况,采取有效地降低地下水位措施,使基坑开挖和施工达到无水状态,以保证工程质量和工程的顺利进行。基坑、沟槽开挖时降低地下水位的方法很多,一般有设各种排水沟排水和用各种井点系统降低地下水位两类方法,其中以设明(暗)沟、集水井排水为施工中应用最为广泛、简单、经济的方法,各种井点主要应用于大面积深基坑降水。1.1.1. 集水坑排水法一、排水方法集水坑排水的特点是设置集水坑和排水沟,根据工程的不同特点具体有以下几种方法:1.明沟与集水井排水2.分层明沟排水3.深层明沟排水。4.暗沟排水5.利用工程设施排水二、排水机具的选用基坑排水广泛采用动力水泵,一般有机动、电动、真空及虹吸泵等。选用水泵类型时,一般取水泵的排水量为基坑涌水量的1.5—2倍。当基坑涌水量Q<20m3/h,可用隔膜式泵或潜水电泵;当Q在20-60m3/h,可用隔膜式或离心式水泵,或潜水电泵;当Q>60 m3/h,多用离心式水泵。隔膜式水泵排水量小,但可排除泥浆水,选择时应按水泵的技术性能选用。当基坑涌水量很小,亦可采用人力提水桶、手摇泵或水龙车等将水排出。1.1.2. 井点降水法在地下水位以下的含水丰富的土层中开挖大面积基坑时,采用一般的明沟排水方法,常会遇到大量地下涌水,难以排干;当遇粉、细砂层时,还会出现严重的翻浆、冒泥、流砂现象,不仅使基坑无法挖深,而且还会造成大量水土流失,使边坡失稳或附近地面出现塌陷,严重时还会影响邻近建筑物的安全。当遇有此种情况出现,一般应采用人工降低地下水位的方法施工。人工降低地下水位,常用的为各种井点排水方法,它是在基坑开挖前,沿开挖基坑的四周、或一侧、二侧埋设一定数量深于坑底的井点滤水管或管井,以总管连接或直接与抽水设备连接从中抽水,使地下水位降落到基坑底0.5—1.0m以下,以便在无水干燥的条件下开挖土方和进行基础施工,不但可避免大量涌水、冒泥、翻浆,而且在粉细砂、粉土地层中开挖基坑时,采用井点法降低地下水位,可防止流砂现象的发生;同时由于土中水分排除后,动水压力减小或消除,大大提高了边坡的稳定性,边坡可放陡,可减少土方开挖量;此外由于渗流向下,动水压力加强重力,增加土颗粒间的压力使坑底土层更为密实,改善了土的性质;而且,井点降水可大大改善施工操作条件,提高工效加快工程进度。但井点降水设备一次性投资较高,运转费用较大,施工中应合理地布置和适当地安排工期,以减少作业时间,降低排水费用。井点降水方法的种类有:单层轻型井点、多层轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点、无砂混凝土管井点以及小沉井井点等。可根据土的种类,透水层位置,厚度,土层的渗透系数,水的补给源,井点布置形式,要求降水深度,邻近建筑、管线情况,工程特点,场地及设备条件以及施工技术水平等情况,作出技术经济和节能比较后确定,选用一种或两种,或井点与明排综合使用。表1为各种井点适用的土层渗透系数和降水深度情况。可供选用参考。表1各种井点的适用范围项次 井点类别 土层渗透系数(m/d) 降低水位深度(m) 1 单层轻型井点 0.5—50 3-62 多层轻型井点 0.5—50 6-123 喷射井点 0.1—2 8—204 电渗井点 <0.1 根据选用的井点确定 5 管井井点 20-200 3—56 探井井点 5-25 >15注:无砂混凝土管井点、小沉井井点适用于土层渗透系数10-250m/d,降水深度5-10m。1.2. 边坡稳定开挖基坑时,如条件允许可放坡开挖,与用支护结构支挡后垂直开挖比较,在许多情况下放坡开挖比较经济。放坡开挖要正确确定土方边坡,对深度5m以内的基坑,土方边坡的数值可从有关规范和文献上查出,对深基坑的土方边坡,有时则需通过边坡稳定验算来确定,否则处理不当就会产生事故。我国在深基坑边坡开挖方面发生过一些滑坡事故,有的虽然未滑坡,但产生了过大的变形,影响施工正常进行。对于有支护结构的深基坑,在进行整体稳定验算时,亦要用到边坡稳定验算的知识。从理论上说,研究土体边坡稳定有两类方法,一是利用弹性、塑性或弹塑性理论确定土体的应力状态,二是假定土体沿着一定的滑动面滑动而进行极限平衡分析。第一类方法对于边界条件比较复杂的土坡较难以得出精确解,国内外许多人在这方面进行不少研究工作,也取得一些进展,近年来还可采用有限单元法,根据比较符合实际情况的弹塑性应力应变关系,分析土坡的变形和稳定,一般称为极限分析法。第二类方法是根据土体沿着假想滑动面上的极限平衡条件进行分析,一般称为极限平衡法。在极限平衡法中,条分法由于能适应复杂的几何形状、各种土质和孔隙水压力,因而成为最常用的方法。条分法有十几种,其不同之处在于使问题静定化所用的假设不同,以及求安全系数方程所用的方法不同。1.3. 基坑土方开挖高层建筑基坑工程的土方开挖,在设法解决了地下水和边坡稳定问题之后,还要解决土方如何开挖的问题,即选用什么方法、什么机械、如何组织施工等一系列问题。在基坑土方开挖之前,要进行详细的施工准备工作,在开挖施工过程中要考虑开挖方法和人工开挖和机械开挖的配合问题,开挖后还要考虑对一些特殊地基的地基处理问题。1.3.1. 施工准备工作基坑开挖的施工准备工作一般包括以下几方面内容:1.查勘现场,摸清工程实地情况。2.按设计或施工要求标高整平场地。3.做好防洪排洪工作。4.设置测量控制网。5.设置就绪基坑施工用的临时设施。1.3.2. 机械和人工开挖在开挖施工过程中人工开挖和机械开挖的配合问题一般要遵循以下几条原则和方法:1.对大型基坑土方,宜用机械开挖,基坑深在5m内,宜用反铲挖土机在停机面一次开挖,深5m以上宜分层开挖或开沟道用正铲挖土机下入基坑分层开挖,或设置钢栈桥,下层土方用抓斗挖土机在栈桥上开挖,基境内配以小型推土机堆集土。对面积很大、很深的设备基础基坑或高层建筑地下室深基坑,可采用多层同时开挖方法,土方用翻斗汽车运出。2.为防止超挖和保持边坡坡度正确,机械开挖至按近设计坑底标高或边坡边界,应预留80~50cm厚土层,用人工开挖和修坡。3.人工挖土,一般采取分层分段均衡往下开挖,较深的坑(槽),每挖1m左右应检查边线和边坡,随时纠正偏差。4.对有工艺要求,深入基岩面以下的基坑,应用边线控制爆破方法松爆后再挖,但应控制不得震坏基岩面及边坡。5.如开挖的基坑(槽)深于邻近建筑基础时,开挖应保持一定的距离和坡度,以免在施工时影响邻近建筑基础的稳定。如不能满足要求,应采取在坡脚设挡墙或支撑进行加固处理。6.挖土时注意检查基坑底是否有古墓,洞穴,暗沟或裂隙、断层(对岩石地基)存在,如发现迹象,应及时汇报,并进行探查处理。7.弃土应及时运出,如需要临时堆土,或留作回填土,堆土坡角至坑边距离应按挖坑深度,边坡坡度和土的类别确定,干燥密实土不小于3m,松软土不小于5m。8.基坑挖好后,应对坑底进行抄平,修整。如挖坑时有小部分超挖,可用素土、灰土或砾石回填夯实至与地基土基本相同的密实度。9.为防止坑底扰动,基坑挖好后应尽量减少暴露时间,及时进行下一道工序的施工,如不能立即进行下一工序时,应预留15—30cm厚覆盖土层,待基础施工时再挖去。1.3.3. 地基局部处理对于基坑开挖过程中或开挖后遇到特殊地基问题要进行地基局部处理,以下介绍了几种特殊地基的局部处理方法。一、 坑(填土,淤泥,墓穴)的处理1 若松土坑在基槽中,且较小时, 将坑中软弱虚土挖除,使坑底见天然土为止,然后采用与坑底的天然土压塑性相近的土抖回填,当天然土为砂土时,用砂或级配砂回填,天然土为较密实的粘性土,则用3:7灰土分层夯实回填,天然土为中密可塑的粘性土或新近沉积粘性土,可用1:9或2:8灰土分层夯实回填。2 若松土境较大且超过基槽边沿时,因各种条件限制,坑(槽)壁挖不到天然土层时,可将该范围内的基槽适当加宽,用砂土或砂石回填时,基槽每边均应按l1:h1=1:1坡度放宽,用l:9或2:8灰土回填时,基槽每边均应按l1:h1=0.5:1坡度放宽,用3:7灰土回填时,如坑的长度2m,基槽可不放宽,但灰土与槽壁接触处应夯实。3 若松土坑较大且长度超过5m时,将坑中软弱土挖去,如坑底土质与一般槽底土质相同,可将基础落深,做1:2踏步与两端相接,每步不高于50cm,长度不小子100cm,如深度较大,用灰土分层回填夯实至坑(槽)底一平。4 若松土坑较深,且大于槽宽或1.5m时,槽底处理完后,还应适当考虑是否需要加强上部结构的强度,常用的加强办法是;在灰土基础上l~2皮砖处(或混凝土基础内)、防潮层下1~2皮砖处及首层顶板处各配置3~4根φ8~12钢筋,跨过该松土坑两端各1m。5 对地下水位较高的松土坑,将坑(槽)中软弱的松土挖去后,再用砂土或混凝土回填二、 井或土井的处理1水井,在基础附近将水位降低到可能限度,用中,粗砂及块石,卵石或碎砖等夯填到地下水位以上50cm.如有砖砌井圈时,应将砖井圈拆除至坑(槽)底以下1m或更多些, 然后用素土或灰土分层夯实回填至基底(或地坪底)。2 桔井在距基础边沿5m以内,先用素土分层夯实,回填到地坪下1.5m处,将井壁四周砖圈拆除或松软部分挖去,然后用素土或灰土分层夯实回填。3 枯井在基础下,条形基础3B或柱基2B范围内先用素土分层夯实,回填到基础底下2m处,将井壁四周较软部分挖去,有砖井圈时,将砖按规定拆除,热后用素土或灰土分层夯实回4 井在房屋转角处,但基础压在井上部分不多时 除按以上办法回填处理外,还应对基础加强处理,如在上部设钢筋混凝土板跨越。当影响不大时,可采用从基础中挑梁的办法。5 井在房屋转角处,且基础压在井上部分较多用挑梁的办法较困难或不经济时,则可将基础沿墙长方向向外延长出去,使延长部分落在天然土上,并使落在天然土上的基础总面积,不小于井圈范围内原有基础的面积,同时在墙内适当配筋或用钢筋混凝土梁加。6 井巳淤填,但不密实可用大块石将下面软土挤紧,再用上述办法回填处理,若井内不能夯填密实时,则可在井砖圈上加钢筋混凝土盖封口,上部再回填处。三、 局部软硬(高差)地基的处理1若基础下局部遇基岩、旧墙基、老灰土、大块石或构筑物 尽可能挖除,以防建筑物由于局部落于较硬物上造成不均匀沉降而建筑物开裂,或将坚硬物凿去30~50cm深,再回填土砂混合物夯实。2若基础部分落于基岩或硬土层上,部分落于软弱土层上。 采取在软土层上作混凝土或砌块石支承墙(或支墩),或现场灌注桩直至基岩。基础底板配适当钢筋,或将基础以下基岩凿去30~50cm深,填以中、粗砂或土砂混合物作垫层,使能调整岩土交界部位地基的相对变形,避免应力集中出现裂缝,或采取加强基础和上部结构的刚度、来克服地基的不均匀变形。3若基础落于高差较大的倾斜岩层上,部分基础落于基岩上,部分基础悬空。 则应在较低部分基岩上作混凝土或砌块石支承墙(墩),中间用素土分层夯实回填,或将较高部分岩层凿去、使基础底板落在同一标高上,或在较低部分基岩上用低标号混凝土或毛石混凝土填充。四、 橡皮土,古河、古湖泊的处理1橡皮土处理:地基局部含水量很大趋近于饱和,夯拍后使地基土变成有颤动感觉的“橡皮土”。地基处理方法避免直接夯拍,可采用晾槽或掺石灰粉的办法降低土的含水量。如已出现橡皮土,可铺填一层碎砖或碎石将土挤紧,或将颤动部分的土挖除,填以砂土或级配砂石夯实。2天然古河、古湖泊处理 根据其成因,有年代久远经过长期大气降水及自然沉实,土质较为均匀、密实,含水量20%左右,含杂质较少的古河、古湖泊。有年代近的土质结构较松散,含水量较大的、含较事碎块,有有机物的古河、古湖泊对年代久远的古何,古湖泊,土的承载力不低于相接天然土的,可不处理.对年代近的古河、古湖泊则应将松散含水量大的土挖除,视情况用素土或灰土分层夯实,或采用加固地基的措施。3人工古河,古湖泊处理分老填土和薪填土,老填土为长期生括填积而成,内含有砖瓦碎块,草木灰等杂物,土质较均匀、密实,稳定。新填土形成时间短,沉降未稳定,土中含有较多的砖瓦碎块、草木灰,炉渣譬,结构松散不均匀,含水量一般大于20%。老填土如承量力不低于同一地区天然土,可不予处理。新填土要将填土挖除,用素土或灰土分层夯实回填,或采用加固地基的措施。五、 流砂的处理 流砂现象,形成原因及处理方法基坑开挖深于地下水位0.5m以下时,在坑内抽水,有时坑底的土会成流动状态,随地下水涌起,边挖边冒,无法挖深的现象称为流沙,当坑外水位高于坑内抽水后的水位,坑外水压向境内移动的动水压力大于土颗粒的浸水浮重时,使土粒悬浮失去稳定,随水冲入坑内,从坑底涌起或两侧涌入,变成流动状态。如施工时强挖,抽水愈探,动水压力就愈大,流砂就愈严重。产生流砂的条件是,水力坡度愈大或砂土空隙度愈大,愈易形成流砂,砂土的渗透系数愈小,排水性能愈差时,愈易形成流砂,砂土中含有较多的片状矿物,如云母、绿泥石等,易形成流砂。采取措施的方法是“减小或平衡动水力”,使坑底土颗粒稳定,不受水压干扰。常用处理方糖有,a.安排在枯水期施工,使最高的地下水位不高于坑底0.5m;b. 采取水中挖土,即不抽水或少抽水,使基坑内水压与坑外水压基本平衡,缩小水头差距;c. 对于较重要或流砂严重的工程,可采用井点人工降低地下水位方法,将基坑和附近的地下水位降低至坑底以下,使坑底土面保持无水状态;d. 沿基坑周围打板桩,使深入到不透水层,以阻挡坑外水向坑内压入,减小坑内动水压力涌上。1.4. 基坑支护体系的选型作为保证基坑开挖稳定的支护体系包括挡墙和支撑两部分,其中挡墙的主要作用是挡土,而支撑的作用是保证结构体系的稳定,若挡墙结构足够强,能够满足开挖施工稳定的要求,该支护体系中可以不设支撑构件,否则应当增加支撑构件(或结构)。对于支护体系组成中任何一部分的选型不当或产生破坏,都会导致整个支护体系的失败。因此,对挡墙和支撑都应给予足够的重视。1.4.1. 挡墙的选型工程中常用的挡墙结构有下列一些型式:1 钢板桩2 钢筋棍凝土板桩3 钻孔灌注桩挡墙4 H型钢支柱(或钢筋混凝土桩支柱)、木挡板支护墙5 地下连续墙6 深层搅拌水泥土桩挡墙7 旋喷桩帷幕墙除上述者外,还有用人工挖孔桩(我国南方地区应用不少)、预制打入钢筋混凝土桩等作为支护结构挡墙的。支护体系挡墙的选型,涉及技术因素和经济因素,要从满足施工要求、减少对周围的不利影响、施工方便、工期短、经济效益好等几方面,并经过技术经济比较后方可加以确定,而且支护结构挡墙选型要与支撑选型、地下水位降低、挖土方案等配套研究确定。1.4.2. 支撑结构的选型当基坑深度较大,悬臂的挡墙在强度和变形方面不能满足要求时,即需增设支撑系统。支撑系统分两类:基坑内支撑和基坑外拉锚。基坑外拉锚又分为顶部拉锚与土层锚杆拉锚,前者用于不太深的基坑,多为钢板桩,在基坑顶部将钢板桩挡墙用钢筋或钢丝绳等拉结锚固在一定距离之外的锚桩上。土层锚杆锚固多用于较深的基坑,具体详见“土层锚杆”一章。以下为常用的几种支撑形式:1 锚拉支撑2 斜柱支撑3 短桩横隔支撑4 钢结构支护5 地下连续墙支护6 地下连续墙锚杆支护7 挡土护坡桩支撑8 挡土护坡桩与锚杆结合支撑9板桩中央横顶支撑10 板桩中央斜顶支撑11 分层板桩支撑1.5. 挡土支护结构体系计算由于土体结构的复杂性及土参数的离散性或不确定性,使得挡土支护结构体系承受的荷载的分布规律比较复杂,因此要想达到跟上部结构相同的计算精度是比较困的,难甚至说是不可能的。近年来各国都有不同的计算方法和规范规定,但计算方法差异很大,用不同的计算方法,对挡土结构如桩长,弯距,拉杆荷载等计算,其结果相差可达50%,因为挡土结构的计算,不但涉及到计算理论和计算方法,还涉及到土的性质,水位高低,挖土深度,地面荷载和邻近建筑物等诸多因素,设计计算是比较复杂的。在我国还没有设计计算规范,因此,一个比较安全、稳定、经济合理的挡土支护设计,必须要求设计人员研究各种客观条件,掌握一些经验资料和试验研究资料,综合运用计算理论和方法来进行设计,就能得到比较合理的结果。
房建工程深基坑施工常见问题及施工技术浅述论文
摘要:深基坑土方开挖是房建工程的重要环节,是后面一切工序的顺利开展的前提,因此需要加强对深基坑土方开挖的施工管理,确保工程上产生的误差保持在规定范围内,保证施工数据与方案数据一致,做到具体问题具体分析。文章对进房建工程深基坑施工常见问题及施工技术行了分析探讨,希望对相关从业人员具有借鉴意义。
关键词:房建工程;深基坑施工;问题;施工技术
当下是一个电子信息时代,科学技术每天都在呈上升趋势在发展,各个行业都受到了它的影响。房屋建筑企业也不例外,它将科学技术融入到施工中,不断地完善现有的施工技术。由于世界人口一直只升不降,造成了很多城市用地紧张的出现,因此,房屋建筑理念也渐渐地向高层建筑转变,而这无形之中也增加了基坑的施工深度和难度。为了能够承受起几十层的高楼建筑基坑是最基础也是最重要的一步。但是就目前的施工水平来说,仍然存在着一些常见问题需要对其进行进一步地分析和研究。
1 房屋建筑工程深基坑的施工现状
深基坑工程的施工与很多因素有关,它易受到多方面因素的影响,如:施工地的水文条件和地质状况,周围场地条件,基坑周围的地下情况、地下管网的安装位置等等。与同类的工程相比,深基坑工程的风险性会更高一筹,而且它的施工场地比较狭窄,施工周期也更长。如果遇到降雨或大风等恶劣天气,这些可变因素都会对深基坑的稳定性造成一定的影响。它分为多个相邻的场地进行施工,主要的是施工工序包括基础浇筑混凝土、挖土以及扑水等。这些工序常常会相互影响、相互牵制,从而增加了协调的难度。随着房屋建筑的高度不断上升,深基坑也需要不断挖掘地更深,开挖的面积更大,有时甚至会将宽度以及深度扩展到几百米以上,同时也增加了支撑系统的难度。一般开挖深基坑都选择在较硬的土层进行施工,因为土层软弱会造成沉降和发生位移的情况,对以后的地下管线的施工以及周遭建筑物产生不利的影响。
2 目前在深基坑施工中出现的主要问题
2.1 开挖和挡土支护环节出现的问题
大多数房建工程的'深基础都是利用大规模的机械设备来进行开挖。然而经常由于边坡修理达不到总的设计要求,出现欠挖或者超挖的情况。在实际的开挖施工过程中,施工的管理人员没有尽到自己的责任,技术交底不明确,导致各个地方开挖的高度不一,而操作机械设备的工作者操作水平不到位,使得开挖后边坡表面的顺直度不能形成一个规则的状态。当人工对边坡进行修理时,只能对表面进行稍微的修正,没有对其进行严格的检查就进行下一个施工过程——初喷,所以在挡土支护后就容易引起超挖、欠挖情况的发生。
2.2 设计与实际施工状况有着很大的不同
搅拌桩的施工在深基坑施工中通常是必不可少的一个步骤,可是很多施工人员对水泥的用量不明确,掌握不好精确的用量,经常导致水泥掺量不够的情况出现,降低基坑支护的强度,裂缝的产生影响整个施工的质量。而这一切的主要原因就是施工单位为了更早地完成工程量,没有严格地按照施工图纸进行施工,对施工材料的监管力度也不大,容易出现偷工减料的情况,大多数施工管理人员仅仅关注着眼见微小的利益而放弃长远的利益,这种短浅的目光会给施工工程带来很大的潜在危害。一般情况下,在还未形成一个立体空间结构前,施工主要按照最初设计好的平面结构的规划来进行调整,从而更好地达到既定的空间施工的效应。
2.3 深基坑边坡的修整操作控制难度大
深基坑施工相比于其他类型的施工项目来说,存在的施工难度较大。人和机械设备相互协调、想和配合的操作模式是当前施工企业最常用的一种施工方法。大面积的挖掘施工需要庞大的机械设备来完成,然后人工对挖掘部分的边缘进行更加精细的施工,对其进行细微的处理。但是在现实的生活中,机械设备经常不能掌握精确的挖掘深度,不是太深就是太浅,有时甚至将挖掘面积扩大很多。除此之外,由于机械设备挖掘基坑的深度不能把握好,所以导致边坡的修正质量不能得到有效地保证,但是如果不靠机械的帮助,仅仅依赖人力是很难完成挖掘工作的,人为变化因素非常多,由于这些因素的限制导致深基坑工作的挖掘更加不能顺利地进行。
3 针对当前深基坑存在的主要问题提出相应的施工技术分析
3.1 增强对开挖施工工序的组织以及管理
在整个开挖施工过程中,对施工的位置、时间、挡土支护的时间进行合理精细的安排,并且尽可能地对已经开挖部分进行保护,将其无支护暴露时间大大缩短,尽量减少土体被扰动的时间以及范围,从而在一定程度上对自身的位移进行一个固定,能够与尚未被挖动的土体一起对基坑支护周围的土体进行一个固定的作用。对土方开挖的施工顺序以及施工进度进行有效地控制,再结合已开挖土体与未开挖土体之间的相关性,两者相互渗透,有利于对支护结构的土体移动的控制。为了对支护结构以及基坑周围土体移动的情况更加了解,就要加强对开挖过程进行检测。
3.2 加强设计与实际情况之间的衔接
对深基坑进行设计时,首先要注意的就是对挖掘的深度、防水措施等方面进行合理的规划,其次对一些比较细微的挖掘工作进行详细的设计。在施工前期,要充分对各个环节的细节进行了解和掌控,因为有些细节施工比较复杂。通常情况下,以相关技术作为标准,并且要严格参照技术标准以及施工设计来对整个队伍进行监管,除此之外,施工人员在选用技术以及设备时要小心谨慎,严格按照章程来进行。为了对深基坑施工条件有进步一地了解,可以在对它周围的一些建筑或者土地条件进行拍照或者调查,并结合有关施工区域的详细资料和地质勘探结果,对整个施工地进行一个细致的分析,从而能够大大地缩小设计与实际之间的差距。例如:在处理软土层时,它的挖掘要求相对来说比较严格,深度、速率都要有一定的把握,否则容易出现施工失衡的状况,造成土壤的稳定性以及硬度有下降的趋势,如果严重的话可能引起土体滑坡的状况出现。这不仅会使工程不能及时完成,而且建筑质量也会遭受到一定的损伤。因此,利用各种现代的渠道来加强对施工场地、条件等方面的了解,增强设计与实际情况的差距,从而更好地进行施工。
3.3 增强对深基坑周边的处理控制
一般情况下,选择在枯水或者降雨少的天气下进行挖掘工作。大多数施工工程都会被水所影响到,所以在选择施工区域时,地下水位的考察是它优先考虑的一个因素,并且在施工时要有一定的防水措施,以免遭受到它的侵害。深基坑边坡是最容易受到水的侵害的一个区域,为了保证房建工程的施工安全和稳定,通常情况下是先用堵的方法,然后用水量抽取的方法来解决这个问题,这样才能降低基坑周边土体发生滑落的情况发生。深基坑边坡的处理是非常繁琐的一道工序,但是它在整个施工过程中又是必不可少的。为了能够挖掘出一个尺寸合适的深基坑,可以先用机械设备开挖一个尺寸比计划小的基坑,然后再利用人工来对它的边坡进行修整,这样既可以达到所需要的平整度,也可以挖掘出最准确的深基坑,减少差距的产生。
4 结语
综上所述,房间施工中的深基坑施工存在的问题虽然不是难度很大的问题,但是它关系着整个施工工程的质量和安全,因此,要大力对深基坑中出现的问题进行分析,并制定详细的施工技术方案解决它,同时加强对施工人员的技术考核和监管。只有不断地进步和完善,才能保证建筑工程的质量,促进企业的市场竞争力。
参考文献
[1] 郭影.房建工程深基坑施工技术研究[J].科技与企业,2013(11).
[2] 莫次伦.浅谈房建工程深基坑施工常见问题及施工技术[J].城市建设理论研究,2012(24).
谈建筑工程中基坑工程的监测方法
周围环境监测主要包括:邻近构筑物、地下管网、道路等设施变形的监测,浅析建筑工程中基坑工程的监测方法?
虽然人们在基坑开挖和基坑支护结构设计过程中,为了保证基坑的安全,通常都会采用了一系列的技术措施,但依然有很多基坑事故发生,事故发生主要表现为基坑大面积滑坡、支护体系崩溃、水平位移过大、支护结构过分倾斜、基坑周边土体变形过大、支护结构和被支护土体达到破坏状态、基坑底回弹或隆起过大、邻近建筑物倾斜或开裂甚至倒塌等等。当基坑工程事故发生,就会给国家和人民的生命财产安全带来巨大的损失,而且还会产生不良的社会影响。
1 监测目的
在深基坑开挖施工过程中,对建筑物、土体、道路、构筑物、地下管线等周围环境和支护结构的位移、应力、沉降、倾斜、开裂和对地下水位的动态变化、土层孔隙水压力变化等,借助仪器设备或其他一些手段进行综合监测,就是深基坑开挖监测。
在开挖前期,对土体变位动态等各种行为表现进行监测,通过大量岩土信息的提取,及时比较勘察出监测结果和预期设计的性状差别,分析评价原设计成果,对现行施工方案的合理性进行判断,有效预测下阶段施工中可能出现的新情况,此时可以借助修正岩土力学参数和反分析方法计算来完成预测。为了能为后期开挖方案和步骤提出有用的建议,就需要合理和优化组织施工提供可靠信息,从而能够及时预报施工过程中可能会出现的险情;当有异常情况发生时,应及时采取一定的工程措施,防止问题事故的发生,以确保工程安全。
2 监测内容
2.1 周围环境监测
周围环境监测主要包括:邻近构筑物、地下管网、道路等设施变形的监测,邻近建筑物的倾斜、裂缝和沉降发生时间、过程的监测,表层和深层土体水平位移、沉降的监测,坑底隆起监测,桩侧土压力测试,土层孔隙水压力测试,地下水位监测。具体监测项目的选定需要综合考虑工程地质和水文地质条件、周围建筑物及地下管线、施工连受和基坑工程安全等级情况。
2.2 支护体系监测
支护体系监测主要包括:支护结构沉降监测,支护结构倾斜监测,支护体系应力监测,支护结构顶部水平位移监测,支护体系受力监测,支护体系完整性及强度监测。
3 监测仪器
通常情况下,基坑的监测是需要借助一些设备的,一般使用的仪器主要包含以下几种:
3.1 测斜仪:该仪器主要用在支护结构、土体水平位移的观测中。
3.2 水准仪和经纬仪:该设备主要用在测量地下管线、支护结构、周围环境等方面的沉降和变位。
3.3 深层沉降标:用于量测支护结构后土体位移的变化,以判断支护结构的稳定状态。
3.4 土压力计:用于量测支护结构后土体的压力状态是主动、被动还是静止的,或测量支护结构后土体的压力的大小、变化情况等,来检验设计中的判断支护结构的位移情况和计算精确度。
3.5 孔隙水压力计:为了能够较为准确的判断坑外土体的`移动,可用该仪器来观测支护结构后孔隙水压力的变化情况。
3.6 水位计:为了检验降水效果就可以采用该仪器来量测支护结构后地下水位的变化情况。
3.7 钢筋应力计:为了判断支撑结构是否稳定,使用该设备来量测支撑结构的弯矩、轴力等。
3.8 温度计:温度对基坑有较大影响,为了能计算由温度变化引起的应力,则需要将温度计和钢筋应力计一起埋设在钢筋混凝土支撑中。
3.9 混凝土应变计:要计算相应支撑断面内的轴力,则需要采用混凝土应变计以测定支撑混凝土结构的应变。
3.10 低应变动测仪和超声波无损检测仪:用来检测支护结构的完整性和强度。
无论是哪种类型的监测仪器,在埋设前,都应从外观检验、防水性检验、压力率定和温度率定等几方面进行检验和率定。应变计、应力计、孔隙水压力计、土压力盒等各类传感器在埋设安装之前都应进行重复标定;水准仪、经纬仪、测斜仪等除须满足设计要求外,应每年由国家法定计量单位进行检验、校正,并出具合格证。论文联盟
由于监测仪器设备的工作环境大多在室外甚至地下,而且埋设好的元件不能置换,因此,选用时还应考虑其可靠性、坚固性、经济性以及测量原理和方法、精度和量程等方面的因素。
4 监测方法
施工前,应对周围建筑物和有关设施的现状、裂缝开展情况等进行调查,并作详细记录;也可拍照、摄像作为施工前的档案资料。对于同一工程,监测工作应固定观测人员和仪器,采用相同的观测方法和观测线路,在基本相同的情况下施测。
基准点应在施工前埋设,经观测确定其已稳定时方可投入使用;基准点一般不少于2个,并设在施工影响范围外,监测期间应定期联测以检验其稳定性。为了能有效确保其在整个施工期间都能够正常使用,在整个施工期内都应该采取一定的保护措施。
在施工之前,应进行不少于两次的初始观测。而在开挖期间则每天一般观测一次,在观测值相对稳定后则可适当降低观测频率。而当出现报警指标、观测值变化速率加快或者出现危险事故征兆时,则应增加观测次数。在布置观测点时,要充分考虑深埋测点,其不能影响结构的正常受力的同时也不能削弱结构的变形刚度和强度,通常情况下为了便于监测工作开始测量元件已进入稳定的工作状态时,深埋测点的埋设的提前量一般不少于30d。
5 支护结构顶部水平位移监测
观测点沿基坑周边布置,一般埋设于支护结构圈梁顶部,支撑顶部宜适当选择布点,观测点精度为2mm。在监测过程中,测点的布置和观测间隔需要遵循一些原则,通常原则如下:
5.1 一般当间隔达到10~15m时则可布设一个监测点;而在距周围建筑物较近处、基坑转折处等重要位置都应该适当加密布点。
5.2 在基坑开挖之初,只需每隔2~3d监测一次,然而随着开挖过程的不断加深,应适当增加观测次数,最好为1d一次观测,在发生较大位移时,则需要每天1~2次的观测。考虑到基坑开挖时,施工现场狭窄,测点常被阻挡等实际情况,在有条件的场地,可以采用视准线法比较方便。
6 支护结构倾斜监测
在监测支护结构倾斜时,通常采用测斜仪进行监测。由于支护结构受力特点、周围环境等因素的影响,需要在关键地方钻孔布设测斜管,并采用高精度测斜仪进行监测。根据支护结构在各开挖施工阶段倾斜变化情况,应该及时提供支护结构沿深度方向水平位移随时间变化的曲线,测量精度为1mm。
设置在支护结构的测斜点间距一般为20~30m,每边不宜少于2个。测斜管埋置深度一般是基坑的开挖深度的2倍,当埋设在支护墙内时,则应该同支护墙深度相同,当埋设在土内时,宜大于支护墙埋深5~10m。埋入的测斜管应保持竖直,并使一对定向槽垂直于基坑边。在测斜管放置于支护结构后,一般用中细砂回填支护结构与孔壁之问的孔隙,最好用膨胀土、水泥、水按1:1:6.25的比例混合回填。目前。工程中使用最多的是滑移式测斜仪,其一般测点间距是探头本身的长度相同,因而通常认为沿整个测斜孔量测结果是连续的,或者在基坑开挖过程中,及时在支护结构侧面布设测点并采用光学经纬仪观测支护结构倾斜。
基于快速城市化的分散式污水处理模式研究【摘要】: 集中式污水处理是我国城市污水处理的的主要形式,具有处理效果好、便于管理、以及“规模效应”等优点,对城市水环境的保护起到重要作用。但是,由于污水集中处理设施的建设存在资金投入大、周期长等弊端,导致城市污水处理滞后,使城市快速扩张区污水排放成为加大城市水环境压力的重要区域;分散式污水处理模式,可实现污水就近处理,处理设施建设灵活、投资少,可以作为污水集中处理模式的有益补充,具有重要的研究意义。 本文以城市分散式污水处理模式为研究对象,首先通过集中、分散污水处理模式特征及制约因素分析,对污水分散处理区域进行判定;其次,在污水分散处理技术分析的基础上,针对不同区域特征,构建了达标排放分散处理技术模式和污水再生利用分散处理技术模式;最后,针对污水分散处理存在的制约因素,制定了污水分散处理运营管理模式及对策,得出以下结论: (1)在城市化发展过程中,污水处理模式应该以集中处理为主、分散处理为辅,从整体上实现城市污水集中和分散处理的有效结合,提高城市污水处理率,改善城市对水环境的压力。 (2)污水分散处理区域的判定是制定污水处理技术模式的依据。污水分散处理模式应用于以下区域:在集中处理污水管网规划之外的污水排放区域,应建设永久性分散污水处理设施,进一步根据有无中水回用要求,又将分散处理模式细分为分散处理后直接排放和分散处理后再生利用两类模式;在污水排放区域,集中管网规划建设范围之内而集中处理设施滞后的区域,应建设临时性污水分散处理设施,其是或否回用应依据区域环境管理的要求而定。 (3)对于达标排放的项目,通过污水处理技术及特征比较,得出在占地面积为主要制约因素的条件下,当污水排放执行二级排放标准时,可选择曝气生物滤池、生物接触氧化两种分散式污水处理工艺;当污水排放执行一级排放标准时,可选择SBR分散式污水处理工艺。鉴于占地面积制约,建议将污水分散处理设施设计成地埋式。对于污水处理后再生利用的项目,分居住区和高校两种情形进行了分析,得出:当居住区中水回用于城市杂用水时,可采用曝气生物滤池工艺;当回用于景观用水时,可采用SBR工艺;MBR工艺可作为高档住宅区的污水处理及回用工艺。当高校污水处理设施建设不受土地面积制约时,可选择地下渗滤污水处理技术;当污水处理设施建设受面积制约时,可选择运行费用较低的生物氧化接触法或生物曝气滤池处理技术。 (4)在适宜于分散处理工艺模式选择的基础上,得出用户自助模式可适用宾馆、写字楼、商业会所及高校污水处理系统的运营管理;建设-拥有-运营模式(Build-Owning-Operation,简称BOO)适用于中、小型居民社区污水处理及回用系统的运营管理;建设-经营-转让模式(Build-Operate-Transfer,简称BOT模式)适用于大型居民社区、经济开发区的污水处理系统的运营管理。 (5)提出了加快制定污水分散处理技术体系、促进污水分散处理的优惠政策、调整污水处理收费政策及在线监测等促进污水分散处理模式应用的对策建议。【关键词】:城市化 污水分散处理 中水回用 【目录】: 摘要第一章 绪论1.1 研究背景1.2 国内外污水分散处理模式应用现状1.3 研究意义1.4 研究内容与技术路线1.4.1 研究内容1.4.2 技术路线第二章 城市污水分散处理模式适用区域判定2.1 城市污水集中处理模式分析2.1.1 污水集中处理特征分析2.1.2 污水集中处理制约因素2.1.3 污水集中处理存在的问题2.2 城市污水分散处理模式分析2.2.1 分散处理模式的特征分析2.2.2 污水分散处理制约因素2.3 城市污水分散处理区域判定第三章 污水分散处理技术模式构建3.1 分散污水处理技术分析3.1.1 人工处理技术分析3.1.2 自然处理技术分析3.2 区域污水分散处理技术模式构建3.2.1 达标排放分散处理技术模式3.2.2 污水处理再生利用分散处理技术模式第四章 污水分散处理运营管理模式与发展对策4.1 构建污水分散处理运营管理模式4.1.1 污水分散处理市场化运营管理4.1.2 污水分散处理市场化运营管理模式的选择4.2 污水分散处理发展对策4.2.1 建立污水分散处理技术体系4.2.2 制定分散处理优惠政策4.2.3 加强政府监督管理职能4.2.4 完善收费制度结论参考文献致谢 你还可以到诚信论文发表网(cxlw027),豆丁,红袖添香论文网,维普,携手论文网,万方,知网……这些网站上面找论文,一般论文都可以在那些网站上面找到。
中国水质质量调查农村饮用水存在的问题
丹麦大型城市污水处理厂运行、维护和管理崔成武1,* Gert Petersen1,2(1. 丹麦技术大学环境与资源学院,Lyngby,丹麦,2800; 2. EnviDan,Kastrup,丹麦,2770) 摘要:本文简要介绍了丹麦城市污水处理的现状,包括城市污水处理厂数量、类型、处理负荷以及欧盟和丹麦环保部门的相关要求等。另外,针对大型城市污水处理厂,本文以Lynetten、Damhusen、Lundtofte 和Avedre 四大城市污水处理厂为例,介绍其运行维护和管理方面的经验。最后,本文还介绍了丹麦以及上述四大城市污水厂的污水和污泥处理费用。 关键词:丹麦,污水处理,污泥处理,气体处理,城市污水处理厂,运行管理,运行费用 中图分类号:X703.1 文献标识码:AThe operation, maintenance and management of big domestic wastewater treatment plants in DenmarkCui Chengwu1,* Gert Petersen1,2(1. Institute of Environment & Resources, Technical University of Denmark, Lyngby, Denmark, 2800 2. EnviDan, Kastrup, Denmark, 2770)Abstract: This paper briefly introduces the situation of domestic wastewater treatment in Denmark, which includes the numbers, types, capacities of domestic wastewater treatment plants and the effluent requirements from both EU and Danish EPA. The operational experiences and management of the big domestic wastewater treatment plants are explained mainly based on the data from Lynetten, Damhus?en, Lundtofte and Aved?re WWTP in Denmark. At last, this paper also introduces the average wastewater treatment fee in Denmark and the operational cost of both wastewater treatment and sludge treatment in those 4 WWTPs.Key words: Denmark, wastewater treatment, sludge treatment, gas treatment, domestic wastewater treatment plant, operation and management, operation fee1.简介 丹麦位于欧洲北部,经济发达,人均国民生产总值居于世界前列。同时,丹麦政府对环保建设非常重视,尤其是城市污水处理问题。在欧盟委员会关于91/271/EEC 法案(城市污水处理法案)执行情况的第三次和第四次总结报告中[1,2],丹麦与德国、奥地利等国共同被归属于欧盟城市污水处理较好的国家之列。自执行欧盟91/271/EEC 法案后,丹麦城市污水处理厂和工业废水处理厂出水质量均得到明显改善。自1989 年到2004 年,丹麦城市污水处理的发展可分为两个阶段,分别是1989~1996 年的快速成效阶段和1996~2004 年的平稳下降阶段。例如:在1989 年,丹麦城市污水处理厂出水中BOD5 总量为35000 吨,到1996 年,这一数据快速下降到5000 吨,而到2004 年,则平稳下降到2500 吨。 丹麦政府规定,当人口当量大于30PE1 时需建设相应的污水处理设备。根据2004 年统计结果[3],丹麦全国共有1193 个城市污水厂,其中237 个为私营污水厂。自1993 年到2004年的12 年间,丹麦城市污水处理厂的类型发生了巨大的变化。具有脱氮功能的生物污水处理厂的比例从1993 年的54%提高到2004 年90.4%。与此变化相符合的是城市污水厂出水氮磷含量明显降低。2004 年,城市污水处理厂TN 平均去除率为80%,TP 平均去除率高达96%。 在丹麦,尽管城市污水处理厂的数量较多,但规模普遍较小。在1193 个城市污水处理厂中,处理规模小于1000 m3/天的污水厂占到了77.5%,但却只处理全国6%的城市污水。绝大多数的城市污水是由大规模集中式城市污水处理厂处理的。如:处理规模大于10000 m3/ 天的污水厂只有62 个,但却处理了全丹麦70%的城市污水。 丹麦城市污水处理厂出水标准遵照欧盟91/271/EEC 法案以及丹麦环保部门和地方行政 区所制定的出水标准来执行。具体出水标准见表 1。2.丹麦大型城市污水厂的运行和维护 丹麦大型城市污水处理厂(人口当量大于100000 PE,即进水量大于20000 吨/天的城市污水厂)所具有的共同特点之一就是污水和污泥处理的工艺非常接近。就下文重点讨论的Lynetten、Damhus?en、Lundtofte 和Aved?re 污水厂来说,其污水处理的核心技术均采用基于氧化沟工艺的Biodenitro 或Biodenipho 技术。而对于污泥处理,一般都需要经过厌氧硝化、离心脱水和焚烧处理后,外排到垃圾填埋场。 另外一个共同的特点就是污水厂的管理方式非常类似。一般来说,丹麦大型城市污水处理厂有两个具有不同功能的管理机构,分别称为董事会和市政业务委员会。董事会成员由污水厂管辖范围内的几个行政区的工作人员组成。董事会成员代表其所在行政区,主要工作是协调行政区与污水厂之间的关系以及监督污水厂的日常运行情况。同时,还需对该行政区污水处理进行详细的规划和总结。而市政业务委员会则主要负责污水厂的日常运行维护和管理工作。同时,在市政业务委员会中也会有各个行政区的负责人员,其主要负责与董事会成员进行对接,确保行政区与污水处理厂之间关系的通畅。以Aved?re 污水厂机构为例,该污水厂的污水来源于10 个行政区。该污水厂管理结构见图 1。2.1 基本情况简介 Lynetten、Damhus?en、Lundtofte 和Aved?re 污水厂均位于丹麦西兰岛上,负责周边行政区的城市污水和工业废水处理[4,5]。2004 年,污水厂处理负荷和进水负荷情况见表 2。Lynetten 是丹麦最大的城市污水处理厂,设计处理能力为15 万吨/天,2004 年实际进水负荷近20 万吨/天。Damhus?en 为丹麦第三大城市污水处理厂,设计处理能力为7 万吨/天。Damhus?en 与Lynetten 共属Lynettenf?llesskabet 公司(Lynetten 联合公司)经营管理。Aved?re 为丹麦第五大污水处理厂,设计处理能力6.4 万吨/天,归属丹麦Spildevandscenter Aved?re (Aved?re 污水中心)经营管理。Lundtofte 相对较小,设计处理量为2.2 万吨/天。 上述四个污水厂进水水质特性和出水情况见表 3 和表 4。对进水水质分析后发现:4 个污水厂进水水质的COD/BOD5 值属文献中[6]的中低值域范围,这可能与工业废水汇入有关。经过总结后发现:丹麦城市污水的COD/TN 和 COD/TP 均处于文献中[6]规定的中高值域范围内。从中发现,四个城市污水厂的重点污染物出水指标均低于欧盟91/271/EEC 法案以及丹麦环保部门的相关要求。2.2 工艺流程 丹麦城市污水处理厂工艺一般可分为三部分:污水处理单元、污泥和废物处理单元以及废气处理单元。Lundtofte 污水厂是丹麦非常典型的城市污水厂,下面基于Lundtofte 污水厂的工艺流程对各部分进行讨论。Lundtofte 污水处理厂的具体工艺流程见图 2 所示。2.3 污水处理单元2.3.1 机械处理 对于城市污水厂来说,污水机械处理通常包括粗格栅、曝气沉砂池、细格栅、初沉池以及二沉池等工序。由于各种机械处理工艺的设计已经非常成熟,因此无需再进行详细讨论。但是,针对机械处理过程所产生的废物和废气处理问题是值得学习和借鉴的。 在进入曝气池前,一系列的机械处理过程会产生大量的废物。丹麦大型城市污水厂的做法是:固体废弃物并没有与剩余污泥混合进入厌氧消化池,而是经过脱水后直接进入污泥焚烧炉进行焚烧处理。这是因为此类固体中无机物含量相对较高,直接进入消化池会影响厌氧消化效果。另外,这类废物也没有应用于建筑方面的回用,主要原因是此类沙子中含有重金属以及持久性有机物,对人体健康具有潜在危害。 丹麦大型城市污水处理厂十分重视机械处理过程中由于曝气或搅动所产生废气的收集和处理问题。一般来说,曝气沉砂池全部采用铝质材料封顶。部分污水厂的初沉池上面也会封顶。处理过程中所产生的气体,如H2S 也会随特定的气体管路进入焚烧炉处理。2.3.2 生物处理 如前所述,丹麦大型城市污水厂污水生物处理工艺非常接近。上述四个污水厂均采用Biodenitro 或是Biodenipho 工艺。下面针对这两种工艺进行简单介绍。2.3.2.1 工艺简介 Biodenitro 和Biodenipho 工艺为丹麦Krüger 公司的专利技术。该种技术的特点是自动化控制程度高、占地面积小、有机物和氮磷的去除效果良好。与Biodenitro 工艺不同的是,Biodenipho 在前面添加了一个厌氧池(Bio-P tank),因此具有生物除磷功能。而Biodenitro 无法进行生物除磷,只能借助于化学除磷。 下面以Biodenitro 工艺为例,重点介绍该工艺的运行和控制。 Biodenitro 工艺的运行是基于氧化沟技术(丹麦城市污水厂多采用基于表曝的氧化沟技术)。通常是将两个氧化沟划分为一组,采用交替曝气的方式运行以达到硝化反硝化的目的。Biodenitro 工艺分为四个阶段,见图 3 所示。其中,值得注意的是设置b 阶段和d 阶段的主要目的有两个:一是去除第一阶段在缺氧池中残留的氨氮;二是由于硝化耗时相对较长,为了能够达到更好的出水标准。一般来说,尽管Biodenipho 工艺具有较强的生物除磷功能,但污水厂依然会辅助使用化学除磷的方法已达到更佳的出水TP 浓度。而采用Biodenitro 工艺的污水厂更是如此。投放的物质一般为FeCl3 或AlCl3,投放地点设置在曝气池前。在曝气池后安装了磷在线监控装置,当发现TP 浓度超标时会自动投加除磷。2.3.2.2 控制系统 上述4个大型城市污水处理厂均采用SCADA和STAR系统来控制污水厂的正常运行。SCADA 技术建立在3C+S (Computer、Communication、Control、Sensor)基础上。该系统主要用于控制泵站、流量以及污泥脱水工艺等等。而STAR系统(Krüger公司的专利技术)是建立在SCADA系统之上,是一种用于控制曝气池运行的应用软件系统。在氧化沟中会安装在线检测仪器,从而将主要的污染物参数,如:氨氮、硝酸盐氮、总磷以及溶解氧浓度的信息发送到中心PLC上。由微机程序控制曝气池各阶段的运行时间和曝气模式。因此,图3中所示的4个阶段的具体运行时间是由STAR系统通过曝气池中具体污染物浓度的数据来控制的,但是会有一个最长运行时间。Lundtofte污水厂各阶段的最长运行时间为90min。 另外,如果设备一旦发生问题,程序会自动向技术人员的手机发送短信息以告知其出现技术故障的具体位置。同时,微机程序还会自动向技术人员发送电子邮件告知其具体问题,技术人员可以据此判断是否应该立即处理该故障问题。2.4 污泥处理单元2.4.1 丹麦污泥处理情况简介 欧盟及丹麦政府非常重视城市污水处理厂所产生的污泥及其处理和排放的问题,并制定了相关的法案,如86/278/EEC 法案、91/271/EEC 法案等。对城市污水厂排放污泥中的重金属以及持久性有性有机物的含量做出了相关的规定。 经过统计后发现,1999—2005 年,丹麦城市污水厂污泥处理和排放都产生了一定的变化,见表 5 所示。可以看出,变化最为明显的是污泥焚烧比例大幅提高和填埋比例明显下降。其中,污泥焚烧比例从1999 年的6%提高到2005 年的25%。上述的四个丹麦大型城市污水厂的污泥都经过焚烧处理。另外,尽管污泥总产量有所提高,但人均污泥产量基本保持不变。2.4.2 污泥处理 初沉池和二沉池排出的剩余污泥首先进行脱水、絮凝,之后进行厌氧消化。丹麦城市污水厂多采用中温厌氧消化工艺,温度控制在32~37℃,SRT 控制在25~30 天。一般来说,经过厌氧消化后,污泥的固含率约为1.55~3%。 污泥经过厌氧消化后,进入离心机脱水,污泥固含率提高到20%~32%。经过离心脱水后的剩余污泥将会和沉砂池内的污泥混合,并进入焚烧炉。经过焚烧处理后的污泥收集后运送到垃圾填埋场。2.4.3 生物气 一般来说,丹麦城市污水厂厌氧消化池产生的生物气中甲烷含量在65%左右,而每产生1m3 生物气会削减1.15 kg 干污泥。生物气能够得到有效的收集并回用。回用主要的方式有两种:一是产热、产电,供本厂内部使用;另一部分则出售给附近的工厂或天然气公司等。2.5 废气处理单元 丹麦城市污水厂在污泥焚烧处理过程中,十分重视潜在的大气污染问题。自焚烧炉产生的废气都要经过深度处理后才能排放到大气中。下面以Lundtofe 污水厂为例,简单介绍污泥焚烧后气体深度处理设备和装置。 从焚烧炉中排出的废气首先经过降温后进入旋风分离器,在这一过程中有85%~90%的灰分会从气体中分离出来。随后,气体进入湮灭炉中进行深度处理。在湮灭炉中,首先用水喷浇,使气体进一步降温。在水体内有溶解的NaHCO3 和少量的活性炭。主要目的是使用NaHCO3 吸附SO2、HCl 和HF 气体,并转化为Na2SO4、NaCl 以及NaF。活性炭则用来吸附汞等重金属。最后,经过处理后的气体进入布袋分离器进行固气分离,所有固体连同污泥被运送到垃圾填埋厂,而经过处理后的气体则通过烟筒排放到大气中。3.能耗、化学品消耗及污水厂运行费用 由于丹麦大型城市污水厂采用的工艺、运行方式以及管理结构大同小异,因此污水厂能耗、运行费用等统计数据也存在一定的一致性。对这些数据进行统计核算对于今后我国拟采用或已经采用类似工艺的城市污水厂的设计、运行、管理和评估工作具有一定的价值和意义。 但是,鉴于国情不同,环境和污水管理方式也有所差异,因此,利用单一货币形式(如欧元)来描述污水处理厂的运行费用是不合理的。因此,在运行费用的具体核算上,分以下几方面进行讨论。化学药品以药品使用量作为衡量标准;能量采用kWh 作为衡量标准。3.1 污水处理厂能耗 丹麦大型城市污水厂电耗在35~45 kWh/(PE·年),和0.5~0.6 kWh/m3 污水。而生物污水处理电耗约为0.20~0.25 kWh/m3 污水,占总电耗的30%~50%;污泥处理电耗约占总电耗的30%~40%;而污水提升、机械处理和管理电耗约占总电耗的15%~35%。对于污泥处理来说,处理1kg 干污泥需耗能0.02~0.06 kWh。3.2 化学药品使用量 污水厂化学物质主要用于化学除磷和污泥脱水等。针对化学除磷,不同污水厂采用的物质不同。例如:Lynetten 污水厂采用FeCl3;而Lundtofte 污水厂采用AlCl3。化学物质投加量与污水水质、工艺以及出水指标有直接关系。Lynetten 和Lundtofte 污水处理厂化学除磷的情况见表 6。从表 6 的数据可以看出,在进水TP 浓度基本相当的情况下,采用具有生物除磷功能的Biodenipho 工艺更加节省化学除磷物质量,而且可以获得更好的出水TP 效果。3.3 污水处理厂运行费用 丹麦城市污水厂运行费用主要费为四部分:员工工资、税费、能耗和化学药品费以及运行维护费用。以Lynetten 和Damhus?en 为例,2005 年两个污水厂运行费用为1.86 亿DKK,具体比例分配见图 4。一般情况下,丹麦污水处理厂最大的费用支出为员工工资。同时,在运行维护中还有相当部分是用于场地租用等。另外,丹麦污水处理厂需向政府缴纳污水和污泥处理税费。污泥焚烧以及外运到垃圾填埋场也都需要缴税。在丹麦,只有污泥回用时不用向政府交税。一般来说,丹麦城市污水处理厂污泥处理费用占总运行费用(不含人工费用和税费)的40%~50%。 上述四个污水厂运行费用统计见下表 7。值得一提的是,丹麦平均污水处理费用为15 DKK/m3,这与核算后的城市污水处理厂污水处理费存在较大差异。主要原因是丹麦总污水处理费用不但包括污水处理厂的运行费用,还需计算污水管道的建设和维护费用。而市政污水管道的维护和管理归各行政区。4.结论 丹麦自20 世纪90 年代至今,城市污水处理发生了巨大的变化。这一变化得益于丹麦政府积极执行欧盟91/271/EEC 法案及制定更为严格的相关出水标准。丹麦大型城市污水厂无论是运行工艺还是管理方式比较相似。总结其发展经验和管理体制,对有效数据进行统计并吸收消化对处于发展中的中国城市污水处理是十分有益的。参考文献:[1] 3rd Report from the Commission to the Council, the European Parliament, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions - Implementation of Council Directive 91/271/EEC of 21 May 1991 concerning urban waste water treatment, as amended by Commission Directive 98/15/EC of 27 February 1998. Access via Internet (20/08/2007):http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CELEX:52004DC0248:EN:NOT[2] 4th Report from the Commission to the Council, the European Parliament, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions - Implementation of Council Directive 91/271/EEC of 21 May 1991 concerning urban waste water treatment, as amended by Commission Directive 98/15/EC of 27 February 1998. Access via Internet (20/08/2007): uwwtd_report/final_circa-per/_EN_1.0_&a=d[3] Milj?styrelsen 2005; Punktkilder 2004. Det nationale program for overv?gning af vandmilj?et; Fagdatacenterrapport. (In Danish)[4] Cui Chengwu et al. The Maintenance and Management in Lundtofte Wastewater Treatment Plant, Denmark. China water & wastewater. (In Press)[5] Cui Chengwu et al. The Maintenance and Management in Lynetten Wastewater Treatment Plant, Denmark. Water & Wastewater. (In Press)[6] Henze M., Harremoes P., La Cour J., Arvin E. (2001) Wastewater treatment biological and chemical processes. Third edition, Springer, Berlin, Germany.http://