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【關(guān)鍵詞】水文地質(zhì);數(shù)值法;問(wèn)題;對(duì)策
中圖分類號(hào):F470.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
前言
文章簡(jiǎn)述了水文地質(zhì)數(shù)值法的應(yīng)用現(xiàn)狀及其計(jì)算所需要的材料。同時(shí)通過(guò)具體事例,并結(jié)合自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)理論知識(shí),提出了解決水文地質(zhì)數(shù)值法中相關(guān)問(wèn)題的對(duì)策。
二、水文地質(zhì)數(shù)值法的應(yīng)用現(xiàn)狀
自60年代末期數(shù)值模擬應(yīng)用于地下水計(jì)算以來(lái),已取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步和突破性的發(fā)展。數(shù)值方法不僅可以有效地解決各類地下水流問(wèn)題,還能用來(lái)解決地下水水質(zhì)和其他模型問(wèn)題,諸如地下水中污染物的傳播問(wèn)題、海水入侵中咸一淡水界面的瞬時(shí)位置及其移動(dòng)問(wèn)題、溶質(zhì)運(yùn)移行為問(wèn)題、熱量運(yùn)移和地?zé)嵯到y(tǒng)問(wèn)題、地面沉降問(wèn)題、最優(yōu)管理模型問(wèn)題。由于在高速計(jì)算機(jī)上進(jìn)行的數(shù)值模擬具有其他方法(如物理模擬等)無(wú)法與之比擬的優(yōu)越性,它已成為評(píng)估人類活動(dòng)對(duì)地下水質(zhì)和量的影響、評(píng)價(jià)地下水資源、合理開發(fā)利用地下水、預(yù)測(cè)地下水污染發(fā)展趨勢(shì)、選擇最佳防治措施等的最主要的方法和手段。我國(guó)自1973年以來(lái),數(shù)值方法逐漸應(yīng)用于水文地質(zhì)的各個(gè)領(lǐng)域,并取得了一大批可喜的成果。它縮短了水文地質(zhì)領(lǐng)域我們與先進(jìn)國(guó)家的差距,并成為解決各類地下水問(wèn)題無(wú)法取代的工具與手段。
三、水文地質(zhì)數(shù)值法計(jì)算所需的材料
1.邊界資料
確定計(jì)算范圍,就要查清邊界條件。由于它直接影響數(shù)學(xué)模型的建立與計(jì)算的工作量,所以是很訊要的資料。通常計(jì)算區(qū)最好是一個(gè)完整的水文地質(zhì)單元,以便能正確反映出計(jì)算區(qū)內(nèi)的水文地質(zhì)特征,也減少人為邊界提洪資料時(shí)的計(jì)算困難。
2水位觀測(cè)資料和全區(qū)的初始水頭值
要合理選用某一時(shí)刻的水位觀測(cè)資料作為初值,對(duì)于沒(méi)有觀測(cè)孔的結(jié)點(diǎn),可在相應(yīng)時(shí)刻的等水位線圖上求得,或采用其它方法亦可。
3提供抽水井、注水井、礦井放水點(diǎn)的位置和其流量資料,包括開泵、停泵時(shí)間,流量隨時(shí)間可以變化,故要有連續(xù)的記錄才行。
4.要查明每個(gè)結(jié)點(diǎn)處含水層頂、底板標(biāo)高,以便求得含水層厚度。判斷承壓含水層轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)壓含水層的水位。沒(méi)有觀測(cè)孔的結(jié)點(diǎn),含水層頂、底板標(biāo)高可通過(guò)頂、底板的等高線圖求得,或用其它計(jì)算方法求得。另外,對(duì)巖溶地區(qū)還要有巖溶發(fā)育規(guī)律和不同空間水平的巖溶率。這些資料是估算含水層厚度的依據(jù),對(duì)疏干過(guò)程有用。
5.在一個(gè)水文地質(zhì)單元中,含水層的富水性、厚度等,在水平方向和垂直方向上均有變化,各種參數(shù)也隨之有變化,這就有必要進(jìn)行水文地質(zhì)分區(qū)。原則上是水文地質(zhì)條件近似的為一個(gè)分區(qū)。每個(gè)分區(qū)的參數(shù),通過(guò)抽水試驗(yàn)資料算出,也可用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),然后上機(jī)模擬計(jì)算、調(diào)試,其中包括變更參數(shù)組和分區(qū)。由于從理淪上還未能很好解決最優(yōu)化法求參數(shù)的唯一性,因此計(jì)算成果的好壞和給定的初始值的束條件的選擇關(guān)系很大。
四、水文地質(zhì)數(shù)值法的實(shí)例
西鹽池位于新疆鄯善縣東北部低山丘陵區(qū),為解決當(dāng)?shù)氐V山用水問(wèn)題,新疆地質(zhì)工作者在此地區(qū)開展了水文地質(zhì)詳查工作。西鹽池地貌屬山間盆地,為一完整的的水文地質(zhì)單元,研究重點(diǎn)是第四系松散巖類孔隙含水層,計(jì)算區(qū)面積為74.67km2。在查明模擬區(qū)含水層結(jié)構(gòu)、邊界條件的前提下,進(jìn)行了大量的抽水試驗(yàn),對(duì)含水層水文地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行了概化和區(qū)域化;以地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)資料、蒸發(fā)試驗(yàn)、降水入滲試驗(yàn)確定了灌溉水的入滲、潛水蒸發(fā)等因素對(duì)地下水的影響。以豐富可靠的野外資料、試驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù),從水文地質(zhì)概念模型出發(fā),建立了水文地質(zhì)數(shù)學(xué)模型,并進(jìn)行數(shù)值模擬,計(jì)算得出的地下水允許開采量精度較高,取得了良好的勘查效果。
1.水文地質(zhì)概念模型
五西鹽池四面環(huán)山,南部山區(qū)存在構(gòu)造缺口,地下水由周邊山區(qū)降水入滲向盆地中心徑流匯集,應(yīng)淺埋帶蒸發(fā)及通過(guò)南部缺口排泄為主要排泄方式。
模型邊界:研究區(qū)地勢(shì)西北高,東南低,地下水補(bǔ)給來(lái)源為山區(qū)降水融雪所形成的溝谷潛流和暴雨洪流,故在地勢(shì)較高的北部和西部按溝谷方向設(shè)為流量邊界,在地勢(shì)較低的東部設(shè)為零流量邊界。南部(未含構(gòu)造缺口)邊界作為隔水邊界,南部構(gòu)造缺口作為流出邊界。
含水層的概化:區(qū)內(nèi)第四系松散巖類孔隙含水層廣泛分布于西鹽池洼地山前傾斜和緩傾斜平原,由若干小規(guī)模的沖洪積扇組成,地下水由單一結(jié)構(gòu)的潛水逐漸向多層結(jié)構(gòu)的潛水-承壓水轉(zhuǎn)變。洼地中心第四系厚度大,最深處可達(dá)300m左右,地層結(jié)構(gòu)在南部表現(xiàn)為多層結(jié)構(gòu),其中夾有粉質(zhì)粘土、粉土互層,但粉質(zhì)粘土或粉土厚度不大。故把第四系松散巖類孔隙含水層垂向上概化為一層潛水含水層。
2.數(shù)學(xué)模型的識(shí)別
研究區(qū)地下水補(bǔ)排和水位隨時(shí)間變化,表現(xiàn)為非穩(wěn)定流特性;參數(shù)隨空間變化,體現(xiàn)了地下水系統(tǒng)的非均質(zhì)性,且有明顯的方向性。結(jié)合以上結(jié)構(gòu)的概化,可將研究區(qū)地下水流概化成二維非均質(zhì)各向異性非穩(wěn)定地下水流系統(tǒng),用下列微分方程的定解問(wèn)題來(lái)描述。
3、模擬軟件的選擇
本次選用地下水模型軟件GMS,建立研究區(qū)的地下水流數(shù)值模型。該軟件基于美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局的地下水流有限差分計(jì)算程序Modflow,具有模塊化特點(diǎn),處理不同的邊界和源匯項(xiàng)都有專門獨(dú)立的模塊,便于整理輸入數(shù)據(jù)和修改調(diào)試模型。是一款可視化地下水流模擬軟件。更為可取的是它提供了比較好的模型數(shù)據(jù)前處理和后處理的接口,原始數(shù)據(jù)不用過(guò)多處理就可以從軟件界面輸入,模型計(jì)算完成后可以可視化顯示流場(chǎng)、水位過(guò)程線以及降深等,并且可以輸出圖形和數(shù)據(jù)。
4、模型的幾何框架
模型的幾何框架由邊界、地表高程、模擬層底板等構(gòu)成。數(shù)據(jù)來(lái)源主要有勘探孔數(shù)據(jù)、繪制的水文地質(zhì)剖面以及地下水位等值線圖。
5、計(jì)算域剖分
本次地下水流數(shù)值模擬將采用規(guī)則網(wǎng)格有限差分法進(jìn)行模擬計(jì)算。首先采用分別平行于X、Y軸的正交網(wǎng)格對(duì)計(jì)算域進(jìn)行平面上的剖分,考慮到計(jì)算域的較小,為74.67km2,但考慮到現(xiàn)有計(jì)算機(jī)的容量與計(jì)算速度,平面剖分間隔不宜過(guò)小。本次剖分采用100m×100m的等間距網(wǎng)格進(jìn)行剖分,將整個(gè)模擬區(qū)在平面上共分成90行200列。
將模型邊界范圍與各含水巖組底板標(biāo)高網(wǎng)格化模型整合到一起,便可獲得模擬區(qū)的三維幾何模型。
模型網(wǎng)格剖分圖
6、含水層參數(shù)賦值
根據(jù)抽水試驗(yàn)計(jì)算結(jié)果,進(jìn)行詳細(xì)分析與對(duì)比后,共分為20個(gè)參數(shù)分區(qū), GMS根據(jù)單元中心點(diǎn)所在分區(qū)的滲透系數(shù)值對(duì)單元賦值。
第四系散巖類孔隙含水層參數(shù)分區(qū)
后續(xù)經(jīng)過(guò)匯源項(xiàng)處理,模型校正,就可以進(jìn)行允許開采量計(jì)算和不同開采方案預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)了。
五、水文地質(zhì)數(shù)值法存在的及需要解決的問(wèn)題
水文地質(zhì)數(shù)值模擬中有許多問(wèn)題仍需要研究解決,既有理論上的,也有實(shí)踐應(yīng)用中的。包括已建立的水文地質(zhì)數(shù)學(xué)模型及模擬結(jié)果的對(duì)比,需要解決的問(wèn)題很多。
1.模型參數(shù)識(shí)別的多解性問(wèn)題。所建立的模型是由概念模型到數(shù)學(xué)模型,與實(shí)際的含水層存在
差異或是兩系統(tǒng),由實(shí)際系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為模型系統(tǒng)過(guò)程中,作為基礎(chǔ)的各項(xiàng)概化會(huì)產(chǎn)生一種干擾現(xiàn)象使模型系統(tǒng)與實(shí)際系統(tǒng)存在差異,消除差異過(guò)程就是進(jìn)行模型校正稱之為模型參數(shù)識(shí)別或逆問(wèn)題。貝爾在其地下水水力學(xué)中從理論上證明了求解逆問(wèn)題并不總是適定的,而且也保證不了一個(gè)唯一穩(wěn)定的解。毫無(wú)疑問(wèn),參數(shù)識(shí)別問(wèn)題是模型應(yīng)用的頭等重要問(wèn)題,這個(gè)問(wèn)題如果得不到滿意的解,求解任何預(yù)報(bào)問(wèn)題,以及解決在預(yù)報(bào)基礎(chǔ)上的水資源管理問(wèn)題都是一句空話。水文地質(zhì)數(shù)學(xué)模型是把復(fù)雜、龐大水文地質(zhì)實(shí)體和要解決的問(wèn)題用數(shù)學(xué)關(guān)系表達(dá)出來(lái)。模型自身可以說(shuō)簡(jiǎn)單又復(fù)雜,簡(jiǎn)單是能夠進(jìn)行數(shù)學(xué)處理,復(fù)雜是模型中包含了各種信息,這些信息能夠進(jìn)行模型校正。對(duì)一個(gè)研究區(qū)域,并不存在唯一模型,因而不應(yīng)該去尋找最完善或最精確的模型,但可以從增強(qiáng)完善性、精確性和準(zhǔn)確性的立場(chǎng)出發(fā),建立模型系列,選擇最合適的模型,尋求解決地下水問(wèn)題的最優(yōu)解。
2.水文地質(zhì)野外工作對(duì)建立模型的重要性。從概念模型到數(shù)學(xué)模型的建立依據(jù)是水文地質(zhì)條
件,模擬成功與否主要取決于水文地質(zhì)條件的研究程度,只有搞清地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄、動(dòng)態(tài)特征和邊界條件等,才能在簡(jiǎn)化和建立模型時(shí)心中有數(shù)。以水文地質(zhì)條件的分析作為約束條件,盡可能減少模型參數(shù)識(shí)別的多解性。野外試驗(yàn)應(yīng)該是獲得水文地質(zhì)參數(shù)的基本途徑,應(yīng)該以抽水試驗(yàn)所求參數(shù)為控制值或初值,再用數(shù)值反演方法根據(jù)水文地質(zhì)條件和動(dòng)態(tài)資料等綜合信息去求得區(qū)域參數(shù)值。若無(wú)野外試驗(yàn)資料為依據(jù),模型參數(shù)識(shí)別難以解決參數(shù)的唯一性。
3.加強(qiáng)學(xué)術(shù)交流,提高水文地質(zhì)專業(yè)技術(shù)人員的計(jì)算素質(zhì)和從事地下水?dāng)?shù)值模擬工作者的水文地質(zhì)素質(zhì),加強(qiáng)雙方溝通、合作。盡快普及數(shù)學(xué)模型在解決地下水問(wèn)題中的應(yīng)用,使先進(jìn)的理論、技術(shù)更好地為實(shí)踐服務(wù)。
六、結(jié)束語(yǔ)
水文地質(zhì)數(shù)值法非常復(fù)雜,其中涉及到的知識(shí)和不定因素比較多,所以我們應(yīng)該不斷努力,結(jié)合多方面綜合考慮,讓數(shù)值法在水文地質(zhì)計(jì)算方面發(fā)揮更大的作用。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:巖土工程勘察 報(bào)告 圖表
報(bào)告分文字和圖表兩大部分,二者相輔相成,同等重要,缺一不可。下面談一談?dòng)嘘P(guān)工業(yè)與民用建筑的詳細(xì)巖土工程勘察報(bào)告編寫內(nèi)容,本文側(cè)重于文字部分的論述。
一、報(bào)告論述的主要內(nèi)容
報(bào)告應(yīng)敘述工程項(xiàng)目名稱、地點(diǎn)、類型、規(guī)模、荷載、擬采用的基礎(chǔ)形式;工程勘察的發(fā)包單位、承包單位;勘察任務(wù)、技術(shù)要求及勘察工作所依據(jù)的主要規(guī)范、規(guī)程;勘察場(chǎng)地的位置、形狀、大??;鉆孔的布置原則和布置量,孔位和孔口標(biāo)高的測(cè)量方法以及引測(cè)點(diǎn);施工機(jī)具、儀器設(shè)備和鉆探、取樣及原位測(cè)試方法;勘察的起止時(shí)間;完成的工作量和質(zhì)量評(píng)述。報(bào)告應(yīng)附勘探點(diǎn)(鉆孔)平面位置圖、勘探點(diǎn)測(cè)量成果(孔位坐標(biāo)、孔口標(biāo)高)表和勘察工作量(鉆探、測(cè)試等)表。一個(gè)完整的巖土工程勘察報(bào)告,由下面幾部分組成。
1、場(chǎng)區(qū)地形地貌及地質(zhì)構(gòu)造
(1)地貌:地貌的論述應(yīng)從大到小,先場(chǎng)區(qū)后場(chǎng)地,內(nèi)容包括地貌部位、主要形態(tài)、次一級(jí)地貌單元?jiǎng)澐郑匦蔚钠秸潭?、相?duì)高差等。
(2)地質(zhì)構(gòu)造:主要闡述的內(nèi)容是:地層(巖石)、巖性、厚度、巖層產(chǎn)狀;構(gòu)造形跡,勘察場(chǎng)地所在的構(gòu)造部位;巖層中節(jié)理、裂隙發(fā)育情況和風(fēng)化、破碎程度。
2、巖土分層
(1)分層原則:土層按地質(zhì)時(shí)代、成因類型、巖性、狀態(tài)和物理力學(xué)性質(zhì)劃分;巖層按巖性、風(fēng)化程度、物理力學(xué)性質(zhì)劃分。
(2)分層敘述內(nèi)容:對(duì)每一層巖土,要敘述如下的內(nèi)容:①分布;通常有 “廣泛”、“較廣泛”、“局限”、“僅見于”等用語(yǔ)。對(duì)于分布較廣泛的層位,要說(shuō)明缺失的孔段;對(duì)于分布局限的層位,則要說(shuō)明其分布的孔段;②埋藏條件:包括層頂埋藏深度、標(biāo)高、厚度;③巖性和狀態(tài):土層,要敘述顏色、成分、包含物、飽和度、稠度、密實(shí)度、狀態(tài)等;巖層,要敘述顏色、礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、節(jié)理裂隙發(fā)育情況、風(fēng)化程度、巖心完整程度;裂隙的發(fā)育情況,要描述裂隙的產(chǎn)狀、密度、張閉性質(zhì)、充填情況;關(guān)于巖心的完整程度,除區(qū)分完整、較完整、較破碎、破碎和極破碎外,還應(yīng)描述巖心的形狀,即區(qū)分出長(zhǎng)柱狀、短柱狀、餅狀、碎塊狀等。
3、巖土物理力學(xué)性質(zhì)
這一部分是巖土工程勘察報(bào)告著重論述的問(wèn)題,是進(jìn)行工程地質(zhì)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ),包括以下內(nèi)容。
(1)取樣和試驗(yàn)數(shù)據(jù):應(yīng)列表表示取樣個(gè)數(shù)、主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。對(duì)每一物理力學(xué)指標(biāo),應(yīng)有區(qū)間值、一般值、平均值,最小平均值、最大平均值,以便選用。
(2)原位測(cè)試情況:包括試驗(yàn)類別、次數(shù)和主要數(shù)據(jù)。也應(yīng)敘述其區(qū)間值、一般值、平均值和經(jīng)數(shù)理統(tǒng)計(jì)后的修正值。
(3)承載力:據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)資料和原位測(cè)試資料分別查算承載力標(biāo)準(zhǔn)值,然后綜合判定,提供承載力特征值的建議值。
報(bào)告中地基承載力的提出非常關(guān)鍵。地基承載力是否準(zhǔn)確合理,直接影響到了基礎(chǔ)工程的安全和經(jīng)濟(jì)投入,因此對(duì)試驗(yàn)資料數(shù)據(jù)的取舍必須綜合多方因素考慮后決定。
(4)巖體基本質(zhì)量等級(jí):根據(jù)巖石試驗(yàn)成果的單軸抗壓強(qiáng)度平均值對(duì)場(chǎng)地巖體基本質(zhì)量等級(jí)進(jìn)行分類。
4、地下水簡(jiǎn)述
地下水是決定場(chǎng)地工程地質(zhì)條件的重要因素。報(bào)告中必須論及:地下水類型,含水層分布狀況、埋深、巖性、厚度,靜止水位、降深、涌水量、地下水流向、水力坡度;含水層間和含水層與附近地表水體的水力聯(lián)系;地下水的補(bǔ)給和排泄條件,水位季節(jié)變化,含水層滲透系數(shù),以及地下水對(duì)混凝土的侵蝕性等。地下水對(duì)混凝土的侵蝕性,要結(jié)合場(chǎng)地的地質(zhì)環(huán)境,根據(jù)水質(zhì)分析資料判定。應(yīng)列出據(jù)以判定的主要水質(zhì)指標(biāo),即pH、HCO-3、SO2-4、侵蝕CO2的分析結(jié)果。
如地下水對(duì)混凝土有腐蝕性等特殊情況應(yīng)提出處理建議。
5、場(chǎng)地穩(wěn)定性
應(yīng)從以下幾個(gè)方面加以論述:(1)場(chǎng)地所處的地質(zhì)構(gòu)造部位,有無(wú)活動(dòng)斷層通過(guò),附近有無(wú)發(fā)震斷層;(2)地震基本烈度,地震動(dòng)峰值加速度;(3)場(chǎng)地所在地貌部位,地形平緩程度;(4)場(chǎng)地及其附近有無(wú)不良地質(zhì)現(xiàn)象,其發(fā)展趨勢(shì)如何。報(bào)告對(duì)場(chǎng)地穩(wěn)定性作出評(píng)價(jià)的同時(shí),應(yīng)對(duì)不良地質(zhì)作用的防治,增強(qiáng)建筑物穩(wěn)定性方面的措施提供建議。
6、地基基礎(chǔ)方案及地基持力層選擇建議
該部分應(yīng)綜合擬建物本身結(jié)構(gòu)特征以及場(chǎng)地的工程地質(zhì)情況,提出經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的基礎(chǔ)方案及持力層選擇建議。如采用樁基礎(chǔ),應(yīng)建議樁型、樁徑、樁長(zhǎng)、樁周土摩擦力和樁端土承載力標(biāo)準(zhǔn)值;如為不良地基需作地基處理的,應(yīng)提出地基處理意見,以供設(shè)計(jì)部門參考。
7、結(jié)論及建議
結(jié)論是勘察報(bào)告的精華,它不是前文已論述的重復(fù)歸納,而是簡(jiǎn)明扼要的評(píng)價(jià)和建議。一般包括以下幾點(diǎn):(1)對(duì)場(chǎng)地條件和地基巖土條件的評(píng)價(jià);(2)結(jié)合建筑物的類型及荷載要求,論述各層地基巖土作為基礎(chǔ)持力層的可能性和適宜性;(3)選擇持力層,建議基礎(chǔ)方案;(4)地下水對(duì)基礎(chǔ)施工的影響和防護(hù)措施;(5)基礎(chǔ)施工中應(yīng)注意的有關(guān)問(wèn)題;(6)建筑是否作抗震設(shè)防;(7)其它需要專門說(shuō)明的問(wèn)題。
二、主要圖表
圖表同樣是巖土工程勘察報(bào)告不可缺少的組成部分,本文只作簡(jiǎn)單敘述如下。
1、主要圖件
(1)勘探點(diǎn)(鉆孔)平面位置圖。
(2)鉆孔工程地質(zhì)綜合柱狀圖。
(3)工程地質(zhì)剖面圖。
(4)專門性圖件。
2、主要附表、插表
(1)巖土試驗(yàn)成果表。
(2)原位測(cè)試成果表。
(3)鉆孔抽水試驗(yàn)成果表。
(4)樁基持力層一覽表。
關(guān)鍵詞:地鐵;明挖車站;滲漏水;處理
Abstract: briefly Ming dig metro station subject structure engineering disposal leakage of different construction methods, detailed introduces various plugging, grouting, waterproof material the reasonable choice and construction methods. Summarize the main structure of the causes of the leakage of the situation is different, and moved to the plugging method, so as to ensure the metro project is a waterproof effect
Key words: the subway; Ming dig the station; The leakage of; processing
中圖分類號(hào):U231+.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):
很多地鐵的車站采用地連墻支護(hù)明挖施工,車站的結(jié)構(gòu)防水為剛性防水,冬季施工完成。車站建成后,站廳層和站臺(tái)層均有滲漏水現(xiàn)象,雨季特別是連續(xù)降雨后尤為嚴(yán)重。以前采取多種治理措施,如站內(nèi)注漿、堵漏等,但都沒(méi)有取得明顯效果。為了徹底治理地鐵車站的滲漏水,需要詳細(xì)地調(diào)查了車站滲漏點(diǎn)的分布、滲漏水量及車站周圍的環(huán)境,分析造成車站滲漏水的原因,包括外部環(huán)境和結(jié)構(gòu)本身的原因,針對(duì)性地采取治理措施,并在治理過(guò)程中嚴(yán)格控制質(zhì)量
一、滲漏水原因分析
本著根治的目的,我們調(diào)查了部分滲漏水車站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、當(dāng)初施工的具體情況和周圍環(huán)境,請(qǐng)有關(guān)專家共同分析,認(rèn)為主要的滲漏原因有:
(1)地鐵車站的層級(jí)變化使得地下連續(xù)墻的帽梁及部分墻體被鑿除,導(dǎo)致地下連續(xù)墻的部分結(jié)構(gòu)和防水遭到破壞,地下水向墻體內(nèi)側(cè)人滲。
(2)站廳層粱、板結(jié)構(gòu)的鋼筋與地下連續(xù)墻伸出的鋼筋(胡子筋)連接,鋼筋逐步銹蝕后成為防水的薄弱點(diǎn),造成站廳層踢腳線位置嚴(yán)重滲水。
(3)車站防水采用防水砂漿,為剛性防水,路面道路施工時(shí)對(duì)車站結(jié)構(gòu)的震動(dòng)較大,防水層在一定程度上遭到破壞。
(4)由于出現(xiàn)止水帶破損由于止水帶在制作、搬運(yùn)和施工時(shí)造成的破損,常見有以下情況:①由于焊縫質(zhì)量差,焊接鋼筋電渣損壞止水帶;②由于混凝土表面有尖銳物,泵送混凝土?xí)r損壞止水帶;③由于初期支護(hù)表面凹陷大而止水帶張拉過(guò)緊在灌注混凝土?xí)r將止水帶擠破。以上破損形成的漏水點(diǎn)在施工檢查時(shí)未被發(fā)現(xiàn)或發(fā)現(xiàn)后未及時(shí)處理,均可能引起滲漏。
二、滲漏水的治理措施
根據(jù)對(duì)滲漏原因的分析,地鐵車站一旦發(fā)生滲漏情況,對(duì)于維護(hù)結(jié)構(gòu)、外包防水層則很難處理,一般采取對(duì)結(jié)構(gòu)混凝土缺陷進(jìn)行修復(fù)才能解決滲漏問(wèn)題。地鐵車站主體結(jié)構(gòu)漏堵主要以注漿封堵結(jié)構(gòu)缺陷為主。滲漏的形式主要以點(diǎn)滲、裂縫滲漏、面滲、施工縫滲漏、誘導(dǎo)縫以及變形縫滲漏等。根據(jù)不同的滲漏情況分別采取相應(yīng)的處理施工技術(shù)。一般在車站結(jié)構(gòu)封頂,內(nèi)支撐體系及模架全部拆除,頂板外包防水層、頂板覆土完成、地下疏干井封堵完成后,上述各類缺陷引起的滲漏才會(huì)基本暴露,此時(shí)應(yīng)全面檢查結(jié)構(gòu)墻面,確定各個(gè)滲漏部位以及滲漏的形式,并加以標(biāo)識(shí)和記錄。
根據(jù)滲漏水形成的原因,治理措施分為外部環(huán)境和內(nèi)部治理。外部治理以堵截可能滲人的水源為主,內(nèi)部治理根據(jù)不同部位的特點(diǎn)采取適宜的措施??紤]到地鐵車站滲漏影響較大,方案設(shè)計(jì)時(shí)首先進(jìn)行堵水,若堵水效果不太理想,則沿站廳墻腳設(shè)排冰溝進(jìn)行排水。在實(shí)際施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn),當(dāng)完成外部治理和內(nèi)部堵水后,治理效果已達(dá)到要求,因此不再設(shè)置排水溝。
(1)外部環(huán)境的治理
外部治理以堵截可能滲入的水源為主。車站南側(cè)為雨、污水管和停車場(chǎng)沉陷處,雨、污水管滲水和沉陷處下雨時(shí)積水嚴(yán)重。因此,首先在車站南側(cè)地下連續(xù)墻外側(cè)及停車場(chǎng)內(nèi)沉陷處進(jìn)行地面注漿。注漿管為φ42鋼管,管長(zhǎng)6—10m,管身周圍梅花狀布φ10小孔,間距為1-1.5m。注漿漿液為水泥、粉煤灰漿液,水灰比為1:1,注漿壓力為0.2MPa。注漿完畢后對(duì)停車場(chǎng)內(nèi)沉陷部位地面進(jìn)行清淤硬化處理,并設(shè)1%的坡將流人停車場(chǎng)內(nèi)的水引入雨水管中。
(2)站廳層南側(cè)踢腳線滲水的治理
取芯和鉆孔試驗(yàn)表明車站結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆混凝土振搗密實(shí),防水性較好,但在站廳層底板與墻交接部位(胡子筋)鉆孔時(shí)發(fā)現(xiàn)有水流出。這是由于地層中地下水通過(guò)地下連續(xù)墻防水破損處流人車站現(xiàn)澆混凝土外側(cè),一部分水沿墻上升,遇到墻面防水薄弱處則流出,一部分沿胡子筋滲入站廳層底板焦碴層實(shí)地磚潮濕并沿踢腳線流出。施工時(shí)首先采用鋼筋檢狽艤確定胡子筋的準(zhǔn)確位置,再向胡子筋處鉆φ10小吼,孔深300-500mm,盡可能接近胡子筋。采劇、巧、輕便的高壓注漿設(shè)備壓注聚氨脂嫁接漿液。漿液遇水膨脹,堵塞縫隙,排出胡子筋中的水,并防止地下水再滲入,具有良好的效果。
(3)變形縫處滲漏水的治理
由于站廳層地溝處變形縫滲漏水嚴(yán)重,施工時(shí)首先對(duì)變形縫兩側(cè)進(jìn)行注漿,然后清理整個(gè)變形縫,清理槽寬20mm,直至橡膠止水帶位置。若有明水,用“立止水”瞬間堵漏劑進(jìn)行堵塞,然后刷兩道“優(yōu)止水”高效防水劑,再用柔性材料“水盾”填滿,高度與溝底齊平。
(4)普遍注漿和重點(diǎn)注漿
混凝土防水性能差在施工中,施工縫、變形縫處理不當(dāng)、配合比不當(dāng)、振搗不當(dāng)、灌注混凝土方法不當(dāng)?shù)?均可能形成漏水點(diǎn)。漏水的形式和治水方案的選擇地下水從止水帶的破損處進(jìn)入,經(jīng)止水帶的模筑凝土間的空隙將地下水引到混凝土防水的薄弱處,從而滲出混凝土表面。根據(jù)漏水量的大小和漏水的方式,滲漏的形式可分為大面積滲漏和比較集中的點(diǎn)、線滲漏。根據(jù)不同的滲漏形式采取了不同的治水方法:第1種情況采用普遍注漿,第2種情況采用重點(diǎn)注漿。普遍注漿施工本方法主要用于滲漏嚴(yán)重、出水點(diǎn)多、面積大的地段。這種方法注漿止水的原理是:漿液從拱頂?shù)淖{孔進(jìn)入止水帶和模筑混凝土之間的空隙,再進(jìn)入其它部位的細(xì)小裂紋,用以堵塞混凝土出水周圍的出水通道,因此起到大面積治水的作用。
三、地鐵車站滲漏治理應(yīng)注意的問(wèn)題
通過(guò)對(duì)地面進(jìn)行注漿及地面處理,減少了雨、污水對(duì)車站周圍地層的灌人量,在很大程度上切斷了地下水的來(lái)源。對(duì)滲漏水點(diǎn)打孔注入聚氨脂嫁接漿液,切斷了地下水滲入途徑,使局部滲漏水得到治理。該地鐵車站滲漏水經(jīng)過(guò)治理后,運(yùn)營(yíng)近一年,證實(shí)達(dá)到了預(yù)期的治理效果。通過(guò)調(diào)查研究,我們認(rèn)為地鐵車站滲漏治理應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
(1)應(yīng)充分調(diào)查地下水的滲漏分布情況、地鐵結(jié)構(gòu)的施工情況和周圍的環(huán)境,認(rèn)真分析可能造成滲漏的原因;
(2)針對(duì)滲漏的原因應(yīng)由外到內(nèi)采取適宜的堵掃醋施,做到標(biāo)本兼治,哪里漏水漏堵哪里是達(dá)不到治理效果的;
(3)應(yīng)嚴(yán)格控制防水施工的質(zhì)量,確保治理方案的落實(shí)。
結(jié)語(yǔ):
地鐵防水工程中, 細(xì)部構(gòu)造的防水效果決定整個(gè)工程的防水質(zhì)量。選擇合理的防水方案、采取正確的施工工藝, 是確保細(xì)部構(gòu)造防水質(zhì)量的關(guān)鍵,以上關(guān)于地鐵明挖車站滲漏水處理技術(shù)的觀點(diǎn), 希望對(duì)今后地下防水工程具有一定的借鑒意義
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關(guān)鍵詞:施工時(shí)地下水處理結(jié)構(gòu)自防水柔性外包防水
Abstract: aiming at the coastal city, geology and groundwater types, this paper combining the phase one subway engineering (line 3) waterproof is reviewed, and the construction of subway groundwater treatment, the subway from waterproof structure and flexible outsourcing waterproof summary.
Key words: groundwater processing structure construction from waterproof flexible outsourcing waterproof
中圖分類號(hào):U231+.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
近年來(lái),我國(guó)地鐵工程發(fā)展迅速,我國(guó)正在籌建軌道交通的城市有近40個(gè),擬建運(yùn)營(yíng)軌道交通線路60多條,預(yù)計(jì)到2015年,線路總長(zhǎng)將達(dá)1700多公里。
地下工程的防水一直是一大難題。施工地下水及后期滲漏水是影響工程使用效果和壽命以及隧道安全的主要因素?,F(xiàn)把以青島地鐵為代表的巖質(zhì)海濱城市地鐵防水采用的材料、工法及需注意的問(wèn)題做一下總結(jié),以期能為類似工程提供參考。
工程概況
青島地鐵一期工程(3號(hào)線)線路全部為地下線,全線22座車站中,有12座是明挖車站,比重較大。本線沿線地形起伏比較大,巖土層豎向分布不均勻,淺部為土層或風(fēng)化巖層,局部有砂層填充,深部基本為花崗巖,基本呈現(xiàn)“上軟下硬”的特點(diǎn)。這樣的工程地質(zhì)及海濱城市的特殊地理位置,對(duì)結(jié)構(gòu)防水提出了較高的要求。
水文地質(zhì)特征
青島地鐵地下水類型較為獨(dú)特,主要有兩大類:第四系松散巖類孔隙潛水和基巖裂隙水。
1)第四系松散巖類孔隙潛水
第四系孔隙水主要分布于各大河流河道中,主要含水層為中粗砂、含砂粘性土、碎石土中,屬?zèng)_洪積物,地下水豐富,滲透性較好。地鐵3號(hào)線部分區(qū)間在河流附近穿越時(shí),豐富的地下水及不穩(wěn)定的砂層對(duì)區(qū)間隧道的開挖及防排水造成很大的壓力。
2)基巖裂隙水(微承壓水)
地鐵3號(hào)線區(qū)間及車站大部分位于穩(wěn)定的基巖中,基巖裂隙水是青島地鐵重要的地下水類型,基巖裂隙水主要賦存于強(qiáng)、中風(fēng)化巖層中,地下水在基巖中的賦存量較小,逕流條件也差,主要由大氣降水補(bǔ)給,透水性弱,屬弱透水層。
根據(jù)相關(guān)的報(bào)告研究,青島地區(qū)地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)及鋼筋有弱~微腐蝕性。
施工時(shí)地下水處理
3.1簡(jiǎn)述
隧道全部或部分位于富水地層,隧道穿越富水砂層時(shí),地下水是處理的重點(diǎn),處理的目的是在地下水周圍形成止水帷幕,將隧道結(jié)構(gòu)與富水地層隔離,對(duì)未開挖隧道做好保護(hù)。
3.2技術(shù)措施
1)洞內(nèi)注漿封堵:施工中可采用全斷面超前預(yù)注漿、洞內(nèi)水平旋噴樁帷幕、洞內(nèi)深孔預(yù)注漿,超前小導(dǎo)管預(yù)注漿等注漿封堵措施。
2)地面注漿隔離:通過(guò)地表深孔預(yù)注漿,旋噴樁等形成止水帷幕。一般針對(duì)富水地層,在洞內(nèi)措施難達(dá)到堵水效果而地表又具備施工條件時(shí),可作為洞內(nèi)方案的輔助措施。
3)地面降水:通過(guò)在區(qū)間范圍內(nèi)打設(shè)降水井,將水位控制在區(qū)間基底以下,同樣可以起到保護(hù)的作用。
4)適當(dāng)引排:對(duì)地質(zhì)較好的基巖,水量較小,采取注漿封堵的措施效果并不好,當(dāng)?shù)叵滤牧魇Р粫?huì)引起地面的沉降、管線的位移及建筑物的傾斜時(shí),可適當(dāng)?shù)囊诺叵滤?/p>
結(jié)構(gòu)防水型式
在保證結(jié)構(gòu)、設(shè)備的正常使用、行車安全及經(jīng)濟(jì)合理的前提下,青島地鐵采取了一套行之有效的防水體系:以結(jié)構(gòu)自防水為根本,施工縫、變形縫、穿墻管、樁頭等細(xì)部構(gòu)造為重點(diǎn),并在結(jié)構(gòu)迎水面設(shè)置柔性防水層加強(qiáng)防水。
本文選取具有代表性的一明挖車站的防水形式做簡(jiǎn)要介紹。
4.1防水等級(jí)及標(biāo)準(zhǔn)
青島地鐵一期工程(3號(hào)線)地下車站防水等級(jí)為一級(jí),不允許滲水,結(jié)構(gòu)表面無(wú)濕漬。
4.2結(jié)構(gòu)自防水
混凝土自防水為防水的根本。搞好結(jié)構(gòu)自防水,需要大力解決三大類的問(wèn)題:一是保證混凝土的抗?jié)B等級(jí),二是控制裂縫,三是混凝土的耐腐蝕問(wèn)題。
按照新規(guī)范的要求,根據(jù)青島地鐵工程埋深實(shí)際情況,抗?jié)B等級(jí)取為P10,個(gè)別埋深較大的地段等級(jí)會(huì)有所提高;
防水混凝土的裂縫寬度,迎水面不得大于0.2mm,背水面不得大于0.3mm,并不得出現(xiàn)貫通裂縫。。
在應(yīng)用防水添加劑時(shí),可考慮試點(diǎn)采用性能良好,抗腐蝕性高的添加劑增強(qiáng)混凝土的抗腐蝕性能。
4.3柔性外包防水
4.3.1防水涂料
地下明挖車站的頂板防水層,目前國(guó)內(nèi)主要是以防水涂料為主,防水涂料可以適應(yīng)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的構(gòu)造中,諸如上翻梁、斜坡、擋墻等,又可以和頂板混凝土基面緊密粘結(jié),是較為理想的頂板防水材料的選擇。
傳統(tǒng)的防水涂料以聚氨酯類和聚合物類兩大類型為主,聚氨酯類對(duì)基面的潮濕比較敏感,施工周期較長(zhǎng);聚合物類可解決潮濕基面的問(wèn)題,但不適于長(zhǎng)期浸泡在水中。
目前青島地鐵明挖車站頂板采用2.5mm厚單組分聚氨酯防水涂料,也是國(guó)內(nèi)比較常見的、較為成熟的頂板防水涂料。
防水涂料的施工需注意幾點(diǎn):
1)基層必須平整光滑,側(cè)墻模板接縫部位需嚴(yán)格要求;2)表面因涂刷產(chǎn)生的氣泡、鼓包需修整;3)多道涂刷時(shí),厚度需均勻,并應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求;4)陽(yáng)角需打磨圓滑,陰角需做成鈍角;5)涂料層表面未干前不能遇水,否則會(huì)影響防水效果。
4.3.2自粘防水卷材
明挖車站的側(cè)墻防水層的選擇根據(jù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的不同,材料有所不同,有圍護(hù)結(jié)構(gòu)(樁錨撐支護(hù)結(jié)構(gòu))的側(cè)墻,一般選用雙面或單面粘貼的自粘防水卷材,采用“外防內(nèi)貼法”施工,將防水卷材預(yù)先鋪設(shè)在圍護(hù)結(jié)構(gòu)基面上,然后澆筑結(jié)構(gòu)混凝土。放坡開挖或采用吊腳樁施工的明挖車站的側(cè)墻部位,因有施做側(cè)墻防水涂料的條件,一般選用適應(yīng)性更好的防水涂料。
自粘防水卷材能較好的解決竄水的問(wèn)題,竄水是地鐵防水中的一大難題,嚴(yán)重的竄水會(huì)對(duì)地鐵后期堵漏維修工作產(chǎn)生較大的不利影響,自粘類防水卷材能與地鐵結(jié)構(gòu)滿粘,有比較好的斷裂延伸率,能滿足地鐵結(jié)構(gòu)的變形及裂縫控制的要求。
綜合分析其他已建成地鐵,自粘防水卷材的防水效果較好,但在施工中還應(yīng)該注意一下幾個(gè)問(wèn)題。
具體為:
1)基層平整度必須符合設(shè)計(jì)要求。基面的平整度,光潔度和明水對(duì)柔性防水層的防水起到至關(guān)重要的作用,基面處理不好,防水層會(huì)被刺穿,拉折,褶皺,失去了防水效果,因此形成了的匯水區(qū)域相反會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)自防水產(chǎn)生負(fù)作用。
2)自粘卷材的搭接縫問(wèn)題。搭接縫做不好,會(huì)成為以后地鐵滲漏水的滲漏點(diǎn),接縫粘結(jié)必須嚴(yán)密,不得出現(xiàn)翹邊現(xiàn)象。鋪設(shè)方向要統(tǒng)一,原則上不得出現(xiàn)四層搭接部位。
3)隔離膜的保護(hù)。隔離膜在綁扎鋼筋前需全部撕掉,但不得提前全部撕掉,而且甩搓部位隔離膜不得提前撕掉并隔離保護(hù)。
目前青島地鐵明挖車站采用的自粘防水卷材為4.0mm瀝青基聚酯胎預(yù)鋪防水卷材,防水效果較好,性價(jià)比較高。
1--結(jié)構(gòu)側(cè)墻;2--4.0mm厚雙面粘合II型瀝青基聚酯胎預(yù)鋪防水卷材;3--水泥砂漿找平層;4--永久磚墻;5―圍護(hù)結(jié)構(gòu);6―70mm厚細(xì)石混凝土保護(hù)層;7―紙?zhí)ビ蜌指綦x層(頂板有植被時(shí)。為耐根系穿刺層);8―2.5mm厚單組分聚氨酯涂膜;9―結(jié)構(gòu)頂板;10--結(jié)構(gòu)底板;11--50厚細(xì)石混凝土保護(hù)層;12--4.0mm厚雙面粘合II型瀝青基聚酯胎預(yù)鋪防水卷材;13--混凝土墊層;
圖1明挖車站結(jié)構(gòu)防水設(shè)計(jì)
總結(jié)
目前我國(guó)防水材料市場(chǎng)仍處于低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)階段,市場(chǎng)秩序較為混亂,防水造價(jià)在工程造價(jià)中一般占1%―2%,受重視的程度低,容易被忽視,但是滲漏水的隱性危害非常大,結(jié)構(gòu)滲漏水會(huì)影響建筑的使用功能,嚴(yán)重時(shí)可能毀掉整個(gè)建筑。
【關(guān)鍵詞】公路橋梁工程;地基施工;技術(shù)處理;要點(diǎn);井式施工
一、公路橋梁工程地基施工方式與特性
地基施工方式的研選與結(jié)構(gòu)載重、地形、地質(zhì)、地下水位及周圍環(huán)境等各項(xiàng)條件均息息相關(guān),公路橋梁工程常采用的地基施工方式有:(1)直接地基;(2)筏式地基;(3)樁地基(4);井式地基;(5)沉箱地基;(6)壁式地基等六種類型。其中,直接地基為淺地基,為符合結(jié)構(gòu)載重所需,必須依據(jù)地層分布,考慮承載力及沉陷量進(jìn)行地基埋置深度以及尺寸設(shè)計(jì),一般而言,其所需深度較淺,但平面所占面積較大,在工程性質(zhì)良好、承載層較淺的地層以及用地取得容易的郊區(qū)較為適用;筏式地基可以同時(shí)提供多根柱(墩)載重的大面積RC地基板,則適用于建筑物等的地基采用;而樁地基為深地基,為一般位于軟弱地層上的工程最常選擇的地基施工方式,而樁長(zhǎng)的研訂通常取決于地層的特性,一般工程均會(huì)將樁底設(shè)計(jì)在較好的承載層深度,以取得較穩(wěn)定的基礎(chǔ),目前而言國(guó)內(nèi)基樁長(zhǎng)度最深約達(dá)120m,而為能鉆掘深層地盤,基樁工程通常需要使用的機(jī)具設(shè)備與施工空間較大,費(fèi)用也較高;沉箱地基,顧名思義是以沉降的方式施作地基結(jié)構(gòu),然而為順利讓地基結(jié)構(gòu)沉入地下,施工中必須要加載或小量超挖,因此地基常有傾斜或偏心等情況,而超挖過(guò)大時(shí)更容易造成工區(qū)附近地層下陷,施工控制精度較差,過(guò)去常用于河川地或高灘地等較無(wú)鄰近構(gòu)造物的區(qū)域,近年來(lái)在城市內(nèi)部施工中也會(huì)有采用壓入式沉箱工法的案例,但該沉箱常作為潛盾(或推進(jìn))工程的工作井使用;井式地基的結(jié)構(gòu)型式類似沉箱,較大差異在于施工順序,通常以人工或小型機(jī)械開挖的方式鑿井,再于井中施筑地基結(jié)構(gòu),由于開挖期間必須保持井壁穩(wěn)定施作壁面保護(hù),例如噴凝土、巖釘、鋼襯板等,避免坍方造成施工危險(xiǎn),一般會(huì)選擇在工程性質(zhì)良好,地下水位較深的地層施筑,因?yàn)橐孕⌒蜋C(jī)具施工,地基平面尺寸較小(一般直徑約5~10m),所以也是施工空間局限的工程所常選擇的地基施工方式。地基施工方式的選擇除了考慮水平側(cè)向力、垂直承載力、側(cè)向位移、沉陷量等,對(duì)于施工性也必須納入考慮。以直接地基及樁地基而言,都必須要施作地基版來(lái)傳遞載重,因此必須視地層情況設(shè)計(jì)臨時(shí)開挖擋土支撐來(lái)施作,在用地取得容易地區(qū),可以斜坡明挖方式進(jìn)行,速度快、施工容易,但若開挖深度較深或用地有限的情況下就必須先打設(shè)擋土支撐系統(tǒng)再開挖,但實(shí)踐中在施工高度受限的環(huán)境(如橋下或電纜線下方施工)或在地形陡峭崎嶇的斜坡面上,要打設(shè)擋土樁或架設(shè)水平支撐都有困難,而在這些困難施工環(huán)境下,井式地基則具有小型施工機(jī)具、施工面積較小及克服堅(jiān)硬地盤等優(yōu)勢(shì)。
二、井式地基設(shè)計(jì)考慮
井式地基因具有可因地制宜采用小型機(jī)具施工、地基面積小、開挖工法可順應(yīng)地形等特點(diǎn),因此在公路橋梁工程中,是使用較廣泛的施工方式。井式地基設(shè)計(jì)除了必須考慮地層、地形坡度以及地下水的影響外,同時(shí)免不了必須依據(jù)上構(gòu)的載重條件分析地基承載力以及沉陷量等,以維持地基的穩(wěn)定性。此外,若于河川地或高灘地選擇采用井式地基,其地基深度也須考慮河川的沖刷深度以決定井式地基深度,避免因掏刷地基外露而影響地基穩(wěn)定;此外,井式地基斷面通??紤]用地范圍及上部結(jié)構(gòu)載重、地層條件等綜合分析,若采用直徑大斷面者(約8~12m以上)通常井式地基結(jié)構(gòu)體會(huì)采中空,中空處會(huì)填砂或填充強(qiáng)度較低的混凝土,而若斷面直徑較小者(約8m以下),則必須要考慮施工空間會(huì)以實(shí)心井式地基結(jié)構(gòu)體進(jìn)行設(shè)計(jì),并增加地基本身斷面強(qiáng)度及重量以抵抗橋墩產(chǎn)生塑性鉸后傳遞下來(lái)的力量,特別是當(dāng)承受彎矩時(shí),仍必須符合設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的偏心載重地基最小受壓面積比。在井式地基的公路橋梁工程分析上,必須分別考慮水平及垂直向的支承力及變位量進(jìn)行檢核,以下簡(jiǎn)述之。井式地基在垂直承載力的考慮上,由于井式地基開挖時(shí)土體側(cè)向解壓,在開挖面?zhèn)缺诔4蛟O(shè)巖釘或錨筋等,造成地基施工擾動(dòng),完成后的周圍土壤并無(wú)法完全包覆地基結(jié)構(gòu),恐無(wú)法發(fā)揮側(cè)向摩擦力,故設(shè)計(jì)時(shí)常保守忽略側(cè)向垂直摩擦力的貢獻(xiàn),僅考慮井式地基底部的地盤反力。而井式地基常使用于坡地環(huán)境,在斜坡上的地基則必須考慮斜坡特性進(jìn)行適當(dāng)折減,折減系數(shù)隨坡度增加而減少。
三、井式地基施工注意事項(xiàng)
本文通過(guò)匯整所執(zhí)行相關(guān)案例的經(jīng)驗(yàn),歸納井式地基常遭遇的問(wèn)題如下:1.開挖過(guò)程中大量地下水涌入問(wèn)題,施工階段可用大型深井抽降,將地下水降低或?qū)?,以利混凝土澆注作業(yè)保持較干燥的井壁;2.井式地基混凝土澆注后,混凝土須達(dá)預(yù)定強(qiáng)度方可停止抽水作業(yè),以避免因地下水入滲造成保護(hù)層的混凝土漿流失;3.若采用較小直徑井式地基時(shí),因無(wú)法采用大型開挖機(jī)具于井內(nèi)施工,挖掘進(jìn)度較慢;4.軟弱地層及松散土層使用井式地基時(shí),可先地盤改良,以避免施工中的壁面坍塌、涌水或涌砂現(xiàn)象;5.若開挖擋土壁以鋼襯板施工,則鋼襯板與周圍地層之間隙如何以砂漿灌滿填實(shí),必須特別注意;6.井式地基的開挖出土及運(yùn)送等作業(yè),隨開挖深度越增加則越困難,須特別注意施工安全;7.若井式地基設(shè)計(jì)成中空的結(jié)構(gòu)體,則鋼筋組立及模板施作較為繁雜;8.地下水位較高時(shí),井式開挖壁面較不易控制,表面較不平順且容易超挖;9.井式地基于地下水位較高的地層中施工時(shí),應(yīng)特別注意降水及導(dǎo)排水問(wèn)題;10.井式地基施工應(yīng)注意挖土、出土作業(yè)安全,以及施工中開挖監(jiān)測(cè)壁體情況。井式地基施工不須大型機(jī)具,具有因地制宜的特性,主要施工機(jī)具包括吊車、挖土機(jī)、鉆機(jī)、卡車、發(fā)電機(jī)、空壓機(jī)、送風(fēng)機(jī)、噴漿機(jī)、電焊機(jī)等,而機(jī)具大小及設(shè)備多寡可視現(xiàn)地可用空間調(diào)整。井式地基在開挖之前必須先進(jìn)行放樣及整地,尤其在地形坡度較為陡峭的坡地區(qū)域,考量地基尺寸及施工空間,無(wú)法采用直接地基及樁地基時(shí),井式地基可能為較佳的選擇方案,考慮地形陡峭無(wú)法大規(guī)模整地的緣故,為降低坡地開挖范圍,多以竹削工法搭配井式地基井口開挖,有關(guān)竹削工法的說(shuō)明,可另行參閱相關(guān)技術(shù)文件,本文不再詳述。完成整地及放樣后,在井口施作高約50cm的RC環(huán)型梁,同時(shí)可作為防落護(hù)欄的地基,也可以防止地表徑流灌入開挖范圍內(nèi)。開挖時(shí),在深度約8m以內(nèi)可于地表以PC300挖土機(jī)直接開挖,開挖深度較深時(shí),則必須于井內(nèi)以小型挖土機(jī)開挖,將土石倒入吊桶后吊出井外,而每次開挖深度以1m為原則,可視地層條件酌予調(diào)整,每次開挖后必須立刻進(jìn)行開挖壁面保護(hù)(如鋼襯板、掛網(wǎng)噴凝土、巖栓、鋼支保等),開挖時(shí)須隨時(shí)注意地下水滲入情況,輕微入滲時(shí)加強(qiáng)開挖面保護(hù),避免壁面塌落,入滲較多時(shí)則必須于井外打設(shè)大口徑深井抽水,將地下水降低至開挖面下,井內(nèi)積水則設(shè)集水坑抽出井外。開挖至預(yù)定深度后,先在底部打設(shè)10cm厚,以便于結(jié)構(gòu)施筑,再根據(jù)設(shè)計(jì)圖說(shuō)明施作底板及地基結(jié)構(gòu),井式地基鋼筋組立作業(yè)可視施工條件,先行于地面完成鋼筋籠綁扎后,使用吊車吊放至開挖完成的井內(nèi),或?qū)⒓庸ね瓿傻匿摻盍系跞刖畠?nèi),鋼筋籠在井內(nèi)綁扎組立。施筑井式地基結(jié)構(gòu)原則上以4m為一升層,逐層向上重復(fù)綁筋、組模、混凝土澆注作業(yè),而由于井式地基深度較深,灌漿時(shí)常因灌漿方式不當(dāng)或速度太快,導(dǎo)致施工質(zhì)量不佳,因此必須注意灌漿時(shí)控制混凝土泵送速度,并控制灌漿管高度須維持在1m內(nèi),同時(shí)利用震動(dòng)機(jī)搗實(shí)混凝土,避免混凝土粒料析離。另外,由于井式地基開挖一般深度較深(約>15m),屬于危險(xiǎn)工作場(chǎng)所,針對(duì)施工安全必須謹(jǐn)慎處理,為防止人員、物品自井口墜落,井口周圍必須設(shè)置護(hù)欄與防護(hù)網(wǎng),井內(nèi)施工必須設(shè)備妥善的通風(fēng)、照明、通訊與進(jìn)出設(shè)備,進(jìn)入井式地基內(nèi)作業(yè)前須先行進(jìn)行井內(nèi)的氧氣濃度與有害氣體濃度偵測(cè),確認(rèn)施工環(huán)境安全。
四、結(jié)語(yǔ)
井式地基為各結(jié)構(gòu)物于丘陵地形或麓山地帶公路橋梁工程常選擇的地基施工方式之一,必須依據(jù)其地層特性、結(jié)構(gòu)需求、經(jīng)濟(jì)性以及施工性等進(jìn)行綜合評(píng)估分析其妥適性。井式地基不適合于軟弱黏土、松散砂土及地下水位高的地層,較適合于適當(dāng)深度內(nèi)(一般約10~25m)存在堅(jiān)硬承載層(如卵礫石層或巖層)的地層條件時(shí)采用之。井式地基因施工可不需大型機(jī)具,因此具備可因地制宜的施工特性,對(duì)于用地不足或地勢(shì)陡峭的情況下,不失為合適的地基施工方式。地下水位分布對(duì)于井式地基施工的成敗相當(dāng)重要,在地下水位較高處的井式地基開挖必須式先考慮各種滲水的可能性,并預(yù)先做好降水、導(dǎo)排水或保護(hù)措施,避免開挖失敗。井式地基一般深度均較深(>15m),井內(nèi)開挖條件不佳,為高風(fēng)險(xiǎn)施工環(huán)境,必須考慮施工安全需求,設(shè)置保護(hù)措施。在陡峭邊坡地形的井式地基可搭配竹削式擋土開挖工法,可有效降低開挖面積,對(duì)環(huán)境保護(hù)及邊坡擾動(dòng)較小。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:工程地質(zhì)勘察;報(bào)告編制;程序;圖表編制要點(diǎn)
中圖分類號(hào):F407.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷高速發(fā)展,越來(lái)越多的基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目不斷興建。地質(zhì)勘察在工程設(shè)計(jì)和施工中占有重要地位,加強(qiáng)地質(zhì)勘察工作,有利于工程的施工質(zhì)量和工程的順利完成。而地質(zhì)勘察報(bào)告是工程地質(zhì)勘察的最終成果,提高工程地質(zhì)勘察報(bào)告編制質(zhì)量十分重要。當(dāng)然,不同的工程項(xiàng)目,報(bào)告編制反映的內(nèi)容和側(cè)重有所不同。對(duì)于水利工程勘察而言,其勘察工作具有較強(qiáng)的隱蔽性、專業(yè)性等特點(diǎn),對(duì)勘察報(bào)告編制的要求也更為嚴(yán)格。
1 報(bào)告的編制程序
一項(xiàng)勘察任務(wù)在完成現(xiàn)場(chǎng)放點(diǎn)、測(cè)量、鉆探、取樣、原位測(cè)試、現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)編錄和實(shí)驗(yàn)室測(cè)試等前期工作的基礎(chǔ)上,即轉(zhuǎn)入資料整理工作,并著手編寫勘察報(bào)告。巖土工程勘察報(bào)告編寫工作應(yīng)遵循一定的程序,才能前后照應(yīng),順當(dāng)進(jìn)行。不然的話,常會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)編錄與實(shí)驗(yàn)資料的矛盾、圖表間的矛盾、文圖間的矛盾,改動(dòng)起來(lái)費(fèi)時(shí)費(fèi)力,影響效率,影響質(zhì)量。
2 報(bào)告論述的主要內(nèi)容
工程地質(zhì)勘察報(bào)告正文應(yīng)包括緒言、區(qū)域地質(zhì)概況、水庫(kù)區(qū)工程地質(zhì)條件、建筑物工程地質(zhì)條件、天然建筑材料及結(jié)論和建議等。
緒言應(yīng)包括:工程位置、工程主要指標(biāo)、主要建筑物的布置方案,工程地質(zhì)勘察提出的主要問(wèn)題和結(jié)論,本階段工程地質(zhì)勘察工作概況,完成的工作項(xiàng)目和工作量。
區(qū)域地質(zhì)概況應(yīng)包括:區(qū)域地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地貌和物理地質(zhì)現(xiàn)象、水文地質(zhì)及地震地質(zhì)等概況,可溶巖區(qū)應(yīng)重點(diǎn)說(shuō)明喀斯特發(fā)育規(guī)律及喀斯特地下水的補(bǔ)排條件,有關(guān)區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性的主要結(jié)論和地震基本烈度。
水庫(kù)工程地質(zhì)條件應(yīng)包括:水庫(kù)地質(zhì)條件、水庫(kù)滲漏的性質(zhì)、途徑和范圍,計(jì)算參數(shù)的確定,計(jì)算公式的選用,計(jì)算成果及其分析和說(shuō)明,處理方案的建議和結(jié)論。水庫(kù)浸沒(méi)區(qū)地質(zhì)條件,地下水壅高計(jì)算參數(shù)和公式的選定及計(jì)算成果的分析說(shuō)明,浸沒(méi)標(biāo)準(zhǔn)的確定。根據(jù)水庫(kù)運(yùn)用水位預(yù)測(cè)的浸沒(méi)范圍,浸沒(méi)區(qū)的分類,可能的發(fā)展情況和防護(hù)措施的建議。庫(kù)岸穩(wěn)定性分段,不同設(shè)計(jì)水位時(shí)的不穩(wěn)定巖土體的位置、高程、方量,主要地質(zhì)條件,計(jì)算參數(shù)選擇,計(jì)算成果和觀測(cè)資料等以及失穩(wěn)影響和防治措施的建議。評(píng)價(jià)水庫(kù)誘發(fā)地震的條件潛在震源區(qū)的確定及其震級(jí)上限的預(yù)測(cè)。
各建筑物的工程地質(zhì)條件應(yīng)包括:壩、閘址工程地質(zhì)條件(包括地質(zhì)概況與選定壩型、壩軸線、樞紐布置方案有關(guān)的工程地質(zhì)條件,壩基巖體工程地質(zhì)分類,工程地質(zhì)問(wèn)題及評(píng)價(jià)和有關(guān)工程地質(zhì)問(wèn)題處理的建議。引水隧洞工程地質(zhì)條件應(yīng)包括:工程地質(zhì)條件分段及說(shuō)明,圍巖工程地質(zhì)分類和工程地質(zhì)問(wèn)題評(píng)價(jià)及處理建議。渠道工程地質(zhì)條件應(yīng)包括:工程地質(zhì)條件分段及說(shuō)明,渠道建筑物的工程地質(zhì)條件和工程地質(zhì)問(wèn)題評(píng)價(jià)及處理建議。廠址工程地質(zhì)條件應(yīng)包括:廠區(qū)工程地質(zhì)條件,調(diào)壓井或調(diào)壓塔或壓力前池,地下壓力管道或明管,地面廠房或地下廠房。尾水渠或尾水洞的工程地質(zhì)條件,主要工程地質(zhì)問(wèn)題評(píng)價(jià)及處理建議溢洪道,通航建筑物和導(dǎo)流工程等的工程地質(zhì)條件及工程地質(zhì)問(wèn)題評(píng)價(jià)等。
天然建筑材料應(yīng)包括:各類材料的實(shí)際需要量,并按不同材料和不同料場(chǎng)分述產(chǎn)地地形地質(zhì)條件,勘探和取樣情況,儲(chǔ)量和質(zhì)量評(píng)定,開采和運(yùn)輸條件等。
結(jié)論和建議應(yīng)包括:闡明建筑物區(qū)的基本地質(zhì)特點(diǎn),對(duì)各建筑物主要工程地質(zhì)問(wèn)題及評(píng)價(jià)以及對(duì)技施設(shè)計(jì)階段勘察工作的建議??辈靾?bào)告依據(jù)主要規(guī)范、規(guī)程說(shuō)明工程地質(zhì)問(wèn)題是勘察工作的基礎(chǔ),工程地質(zhì)問(wèn)題的論證和解決則是勘察工作的核心。現(xiàn)對(duì)工程勘察報(bào)告組成的幾個(gè)部分進(jìn)行分述如下:
2.1 地質(zhì)地貌概況
地質(zhì)地貌決定了一個(gè)建筑工地的場(chǎng)地條件和地基巖土條件,應(yīng)從以下三個(gè)方面加以論述:(1)地質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造。主要闡述的內(nèi)容是:地層、巖性、厚度,構(gòu)造形跡,勘察場(chǎng)地所在的構(gòu)造部位,巖層中節(jié)理、裂隙發(fā)育情況和風(fēng)化、破碎程度。如果勘察場(chǎng)地為平原區(qū),應(yīng)劃分第四系的成因類型,論述其分布埋藏條件、土層性質(zhì)和厚度變化。(2)地貌。包括勘察場(chǎng)地的地貌部位、主要形態(tài)、次一級(jí)地貌單元?jiǎng)澐?。如果?chǎng)地小且地貌簡(jiǎn)單,應(yīng)著重論述地形的平整程度、相對(duì)高差。(3)不良地質(zhì)現(xiàn)象。包括勘察場(chǎng)地及其周圍有無(wú)滑坡、崩塌、塌陷、潛蝕、沖溝、地裂縫等不良地質(zhì)現(xiàn)象。
2.2 地基巖土分層及其物理力學(xué)性質(zhì)
這一部分是工程勘察報(bào)告著重論述的問(wèn)題,是進(jìn)行工程地質(zhì)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。下面介紹分層的原則和分層敘述的內(nèi)容。
(1)分層原則。土層按地質(zhì)時(shí)代、成因類型、巖性、狀態(tài)和物理力學(xué)性質(zhì)劃分,巖層按巖性、風(fēng)化程度、物理力學(xué)性質(zhì)劃分。厚度小、分布局限的可作夾層處理,厚度小而反復(fù)出現(xiàn)可作互層處理。
(2)分層編號(hào)方法。常見三種編號(hào)法:第一,從上至下連續(xù)編號(hào),即①、②、③……層。這種方法一目了然,但在分層太多而有的層位分布不連續(xù)時(shí),編號(hào)太多顯得冗繁;第二,土層、巖層分別連續(xù)編號(hào),如土層Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3,,;巖層Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3,,;第三,按土層成因類型分別編號(hào)。如某工地填土1;沖積粘土2-1、沖積粉質(zhì)粘土2-2,沖積細(xì)砂2-3;殘積可塑狀粉質(zhì)粘土3-1、殘積硬塑狀粉質(zhì)粘土3-2;強(qiáng)風(fēng)化花崗巖4-1,弱風(fēng)化花崗巖4-2,微風(fēng)花崗巖4-3。第二、三種編法有了分類的概念,但由于是復(fù)合編號(hào),故而在報(bào)告中敘述有所不便。
(3)分層敘述內(nèi)容,對(duì)每一層巖土,要敘述如下的內(nèi)容:
①分布:通常有“普遍”、“較普遍”、“廣泛”、“較廣泛”、“局限”、“僅見于”等用語(yǔ)。
②埋藏條件:包括層頂埋藏深度、標(biāo)高、厚度。如場(chǎng)地較大,分層埋深和厚度變化較大,則應(yīng)指出埋深和厚度最大、最小的孔段。
③巖性和狀態(tài):土層要敘述顏色、成分、飽和度、稠度、密實(shí)度、分選性等。
④取樣和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):應(yīng)敘述取樣個(gè)數(shù)、主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。
⑤原位測(cè)試情況:包括試驗(yàn)類別、次數(shù)和主要數(shù)據(jù)。也應(yīng)敘述其區(qū)間值、一般值、平均值和經(jīng)數(shù)理統(tǒng)計(jì)后的修正值。
⑥承載力:據(jù)土工試驗(yàn)資料和原位測(cè)試資料分別查算承載力標(biāo)準(zhǔn)值,然后綜合判定,提供承載力標(biāo)準(zhǔn)值的建議值。
2.3 地下水簡(jiǎn)述
地下水是決定場(chǎng)地工程地質(zhì)條件的重要因素。報(bào)告中必須論述地下水類型,含水層分布狀況、埋深、靜止水位、降深、涌水量、地下水流向、水力坡度;含水層間和含水層與附近地表水體的水力聯(lián)系;地下水的補(bǔ)給和排泄條件,水位季節(jié)變化,含水層滲透系數(shù),以及地下水對(duì)混凝土的侵蝕性等。對(duì)于小場(chǎng)地或水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單的勘察場(chǎng)地,論述的內(nèi)容可以簡(jiǎn)化。有的內(nèi)容,如水位季節(jié)變化,并非在較短的工程勘察期間能夠查明,可通過(guò)調(diào)查訪問(wèn)和搜集區(qū)域水文資料獲得。地下水對(duì)混凝土的侵蝕性,要結(jié)合場(chǎng)地的地質(zhì)環(huán)境,根據(jù)水質(zhì)分析資料判定。應(yīng)列出據(jù)以判定的主要水質(zhì)指標(biāo)。
關(guān)鍵詞:深基坑鋼板樁施工技術(shù)
Abstract: in this article, through it states the steel sheet pile structure size of the design, mechanical check and construction method of deep foundation pit construction USES the steel plate pile supporting technology to have the certain reference value.
Keywords: deep foundation pit steel sheet pile construction technology
中圖分類號(hào):TV551.4+2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
一、前言
近年來(lái),隨著我國(guó)鐵路建設(shè)事業(yè)的飛速發(fā)展,各種基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目相繼增多,基坑開挖的支護(hù)是鐵路承臺(tái)施工的重要環(huán)節(jié)。對(duì)于一些跨越地方河流的承臺(tái)設(shè)計(jì)比較深,隨之基坑開挖深度較深,加之地下水特別豐富,基坑開挖安全成了一個(gè)很重要的問(wèn)題。對(duì)于地下水位豐富、開挖比較深的基坑,采用鋼板樁支護(hù)可以有效阻止地下水,確保施工安全,加快施工進(jìn)度,縮短工期。
二、施工特點(diǎn)
1、深基坑開挖采用鋼板樁有效的阻止了地下水,確保基坑開挖的安全。
2、設(shè)備、人力投入少,勞動(dòng)力強(qiáng)度低,安全性強(qiáng)。
3、施工簡(jiǎn)單、施工速度快,可以縮短工期,周轉(zhuǎn)材料利用率高,施工成本低。
三、鋼板樁圍堰尺寸設(shè)計(jì)及力學(xué)驗(yàn)算
(一)鋼板樁圍堰設(shè)計(jì)
以我公司施工京滬高鐵青滄特大橋跨河北省力通聯(lián)鋼管廠人工湖施工為例,承臺(tái)尺寸為12.5m×8.1m矩形尺寸,承臺(tái)基坑開挖前,選用15米拉森Ⅲ型鋼板樁(型號(hào)為400mm×170mm×15.5mm)進(jìn)行圍堰施工,確保鋼板樁入土深度不小于5米,圍堰設(shè)置要求大于承臺(tái)尺寸2.0米,鋼板樁圍堰尺寸定為:16.5m×12.1m矩形尺寸。圍堰自上而下設(shè)置4道內(nèi)部支撐,采取“分層開挖、分層支撐”設(shè)置原則;內(nèi)部支撐由圍囹、縱向支撐和斜撐組成;圍囹采用35H型鋼,縱向支撐、斜撐采用壁厚10mm的Ф426螺旋鋼管?;娱_挖至承臺(tái)底標(biāo)高以下0.5米處,基坑底部澆注0.5米厚C25封底砼。見下圖(尺寸:cm):
(二)鋼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)驗(yàn)算
1、內(nèi)部支撐驗(yàn)算
對(duì)于多層支點(diǎn)的支護(hù)體系,常采用等彎矩布置的形式以充分利用鋼板樁的抗彎強(qiáng)度,減少支護(hù)體系的投入量。其計(jì)算步驟為:根據(jù)所選鋼板樁型號(hào)由以下公式確定最大懸臂長(zhǎng)度h
(簡(jiǎn)明施工計(jì)算手冊(cè))
式中,f――鋼板樁抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;f=200MPa
W――截面抗彎模量;W=2270cm3
――土壓力容重;
Ka――土壓力系數(shù);(見土壓力計(jì)算)
根據(jù)表1計(jì)算各支撐的跨度
2、鋼板樁驗(yàn)算
對(duì)于15米鋼板樁,根據(jù)土壓力分布特點(diǎn),其第四層支撐和基坑底承受的荷載最大,那么只計(jì)算第四層支撐距離基坑底部的鋼板樁受力情況。拉森鋼板樁[σ]=200Mpa,I=38600cm4,W=2270cm3。
(1)土壓力計(jì)算
根據(jù)地質(zhì)資料,主動(dòng)土壓力的容重加權(quán)平均值, 被動(dòng)土壓力的容重加權(quán)平均值為,摩擦角=30°,土的凝聚力c=10kPa。內(nèi)力圖如下(尺寸:cm):
根據(jù)朗肯土壓力公式(簡(jiǎn)明施工計(jì)算手冊(cè))
主動(dòng)土壓力應(yīng)力公式
被動(dòng)土壓力應(yīng)力公式
=18×15×0.333=89.91kN/ m2
=18×5×3=270 kN/ m2
第四道支撐的應(yīng)力
=18×7×0.333=41.96kN/m2
=0.5×18×152×0.333=674.33kN
=0.5×18×25×3=675kN
(2)強(qiáng)度計(jì)算
受力情況為梯形分布荷載,故可以分解為均布荷載和三角形分布荷載,受力計(jì)算時(shí)采用兩個(gè)荷載計(jì)算疊加。見下圖:
故滿足要求。
(3)撓度計(jì)算
,故滿足要求。
四、施工方法
1、施工準(zhǔn)備
將新舊鋼板樁運(yùn)到工地后,詳細(xì)對(duì)其檢查、丈量、分類、編號(hào),同時(shí)對(duì)兩側(cè)鎖口用一塊同型號(hào)長(zhǎng)2~3m的短樁作通過(guò)試驗(yàn),鎖口通不過(guò)或樁身有彎曲、扭曲、死彎等缺陷,采用冷彎、焊補(bǔ)、割除、接長(zhǎng)等方法加以整修。為保證插打過(guò)程順利,在鎖口處涂以適量的黃油。
2、插打方法
插打鋼板樁之前必須進(jìn)行測(cè)量放樣,放出鋼板樁圍堰尺寸,并灑出灰線,鋼板樁采用單根插打,鋼板樁插打順序即先從遠(yuǎn)離便道側(cè)向便道側(cè)進(jìn)行插打。將鋼板樁運(yùn)至指定位置,然后用吊車的兩個(gè)吊鉤吊起,使鋼板樁成垂直狀態(tài),脫出小鉤,用液壓鉗夾住鋼板樁移向安插位置,插入已就位的鋼板樁鎖口中。鋼板樁在淤泥質(zhì)地段擠進(jìn)過(guò)程中,受到淤泥中塊石或其它不明障礙物等側(cè)向擠壓作用力大小不同容易發(fā)生偏斜,采取以下措施進(jìn)行糾偏:在發(fā)生偏斜位置將鋼板樁往上拔1.0~2.0m,再往下錘進(jìn),如此上下往復(fù)振拔數(shù)次,可使大的塊石等障礙物被振碎或使其發(fā)生位移,讓鋼板樁的位置得到糾正,減少鋼板樁的傾斜度。與合攏口相鄰的10-15片鋼板樁先插打至樁的穩(wěn)定標(biāo)高,利用鋼板樁調(diào)整樁的位置,并且合攏口兩側(cè)鋼板樁具有高差,便于插打,待合攏后,再將鋼板樁打至設(shè)計(jì)標(biāo)高。
3、鋼板樁圍堰支撐的安設(shè)
基坑采用挖掘機(jī)進(jìn)行開挖。結(jié)合本基坑工程的特點(diǎn),圍堰自上而下設(shè)置四層支撐,在確保安全的前提下,基坑支撐的施工與基坑開挖同步進(jìn)行,采取“分層開挖、分層支護(hù)”的原則,圍堰內(nèi)部支撐由四周圍檁圍檁、縱向水平支撐、斜撐組成,其連接處全部采用焊接,必須焊接牢固。
基坑開挖時(shí),由于鋼板樁的咬合不緊密會(huì)出現(xiàn)漏水現(xiàn)象,現(xiàn)場(chǎng)采用棉絮、再生棉等物品進(jìn)行堵塞。
4、鋼板樁圍堰支撐的拆除
鋼板樁圍堰支撐拆除與安制是一個(gè)相反的過(guò)程。支撐支撐必須嚴(yán)格按照“自下而上、分層回填、分層拆除”原則進(jìn)行。即先給圍堰內(nèi)回填土,回填至要拆除的內(nèi)支撐的位置,拆除該層內(nèi)支撐?;靥顣r(shí),要保證回填的土頂面低于圍囹30cm,嚴(yán)禁回填土過(guò)高,給拆除支撐帶來(lái)不便;拆除支撐后,為了防止鋼板樁和未拆除支撐的變形過(guò)大,回填土要求必須是干土,嚴(yán)禁回填淤泥等軟土。
五、結(jié)束語(yǔ)
【關(guān)鍵詞】地鐵隧道;施工工藝;雙側(cè)壁導(dǎo)坑法
【Abstract】During the construction of tunnel, it is inevitable to go through complex geological conditions and poor rock section. Dalian city is located in peninsula, where the geological conditions are loose, abundant groundwater, jagged stratification. This article, taking the both-side heading method used in the Friendship Street StationOne Two Nine Street station interval for example, introduces the construction principles, characteristics, processes and methods of it, which provides reference for similar project.
【Key words】Subway tunnel; Construction Technology; Both-side heading method
0 前言
在城市隧道建設(shè)中修建淺埋大跨度區(qū)間隧道,洞室自穩(wěn)性差、周邊結(jié)構(gòu)物、管線復(fù)雜,為確保淺埋大跨度隧道的施工安全及周邊結(jié)構(gòu)物與管線安全,施工過(guò)程中必須采用最佳的施工技術(shù)及方法,減少圍巖擾動(dòng),最大限度地保持圍巖應(yīng)力,使隧道支護(hù)滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求[1-2]。大連市位于半島的城市,其地質(zhì)條件主要體現(xiàn)為土松石碎、地下水豐富、巖層交錯(cuò)的典型復(fù)雜地質(zhì)。地鐵一二九街站~長(zhǎng)春路站區(qū)間隧道渡線段圍巖穩(wěn)定性差、支護(hù)結(jié)構(gòu)跨度大埋深淺,施工難度大,在施工中通過(guò)研究與創(chuàng)新,順利完成該段主體施工,為類似工程積累了經(jīng)驗(yàn)。
1 工程概況
本區(qū)間設(shè)計(jì)起訖里程為DK8+299.135~DK9+220.768,區(qū)間里程DK9+136.447處線路右側(cè)設(shè)施工豎井,區(qū)間DK8+885.500處設(shè)聯(lián)絡(luò)通道,為線路最低點(diǎn)位置,與泵房結(jié)合設(shè)計(jì),DK8+535.000處左右線均設(shè)人防段。本區(qū)間隧道采用暗挖法施工,為單洞單線或單洞雙線馬蹄形斷面,復(fù)合式襯砌。線路縱斷呈“V”字型坡,區(qū)間最大覆土厚度23m,最小覆土厚度10m。
本區(qū)間在里程DK9+124.168~DK9+203.856段設(shè)計(jì)為區(qū)間渡線段,渡線段隧道開挖斷面寬度20.4米,高度14.2米,拱部埋深10.4~12.2米,設(shè)計(jì)采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進(jìn)行施工。
1.1 工程地質(zhì)
本區(qū)間整體上看東高西低,屬于剝蝕低丘陵。該場(chǎng)區(qū)位于復(fù)州-大連凹陷南部,四級(jí)構(gòu)造單元在地層區(qū)劃上屬于旅大小區(qū),除有太古界基底出露外,蓋層以上為上元古界及古生界地層為主。中、新生界不發(fā)育。沿線NW斷裂多為張性斷裂; EW向斷裂十分發(fā)育,為逆沖斷裂,全部南傾,伴有燕山期輝綠巖脈侵入。斷層活動(dòng)性調(diào)查結(jié)果表明,兩組斷裂沒(méi)有發(fā)現(xiàn)晚更新世以來(lái)的活動(dòng)跡象,均屬早中更新世活動(dòng)斷裂或前第四紀(jì)活動(dòng)斷裂。
1.2 水文地質(zhì)
大連市的氣候?qū)贉貛Ъ撅L(fēng)氣候,并具有海洋影響的特點(diǎn)。冬季氣溫較低,降水少。夏季氣溫較高,降雨集中,較多。氣候和降雨量隨冬、夏季風(fēng)的轉(zhuǎn)換而變化。每年5-9月為雨季。
本場(chǎng)地地下水按賦存條件主要為空隙水及基巖裂隙水??障端饕x存在素填土層及卵石層中,基巖裂隙水主要賦存于強(qiáng)風(fēng)化及中風(fēng)化板巖中。穩(wěn)定地下水位埋深5.9~9.40m,水位高程2.63~9.71m,年水位變幅約1~3米。地下水的排泄途徑主要是蒸發(fā)和地下徑流,主要補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水和周邊低丘陵地貌徑流補(bǔ)給。
1.3 周邊環(huán)境
本區(qū)間主要沿中山路敷設(shè),地下管線密集,區(qū)間兩側(cè)建筑物林立,主要為企事業(yè)單位、商鋪、住宅和學(xué)校等。區(qū)間線路側(cè)穿或下穿大連市公安局、大連市檢察院、大連市法院、大連市市政府、大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院、大連市百盛購(gòu)物中心大樓、大連市人民廣場(chǎng)以及人民廣場(chǎng)下防空洞等。本區(qū)間地面為中山路,車流較大,地下管線密集,道路兩邊有重大型車輛通過(guò),交通繁忙,車體重大,車速較快,隧道受到的沖擊力較大。
2 雙側(cè)壁導(dǎo)坑工藝原理及特點(diǎn)
雙側(cè)壁導(dǎo)坑法工藝即在主體隧道兩側(cè)施作先行側(cè)壁導(dǎo)坑,先行側(cè)壁導(dǎo)坑提前進(jìn)洞,進(jìn)行支護(hù)和加固處理,使側(cè)壁導(dǎo)坑之間的未被開挖掉的土體成為兩道側(cè)壁間的橫撐,從而成一個(gè)穩(wěn)定可靠的“地下基坑”的圍護(hù)結(jié)構(gòu),承受因開挖主體隧道而產(chǎn)生的土體的側(cè)向壓力,并限制圍巖土體的豎向變形(沉降) [3],同時(shí),對(duì)富水地層進(jìn)行洞內(nèi)水平降水。在導(dǎo)洞臨時(shí)側(cè)壁支護(hù)下,區(qū)間隧道施工以新奧法為依托,采取加密超前管棚、加強(qiáng)超前注漿、初支背后注漿加固支護(hù)方法,控制地表下沉,通過(guò)全過(guò)程的施工監(jiān)控量測(cè),監(jiān)視土體及結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定,隨時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù),使主體結(jié)構(gòu)能安全順利地建成。
雙側(cè)壁導(dǎo)坑法運(yùn)用“新奧法”基本原理,采用錨噴支護(hù),充分利用圍巖的自承能力,對(duì)原狀土體擾動(dòng)小,并且能夠?qū)?shù)據(jù)處理和信息反饋技術(shù)應(yīng)用于施工,能確保施工安全、快速。利用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法對(duì)隧道進(jìn)行施工,能很好的解決圍巖極易坍塌變形段大斷面隧道開挖的安全性問(wèn)題,且其自身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,安全可靠,拆裝方便、靈活。能有效地保護(hù)圍巖原狀土體結(jié)構(gòu),使工程的施工對(duì)原狀土體的影響非常之小。
3 施工方法
3.1 施工技術(shù)難點(diǎn)
雙側(cè)壁法施工應(yīng)遵循“超前支護(hù)、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉成環(huán)、勤量測(cè)、襯砌緊跟、用量測(cè)指導(dǎo)施工”的原則進(jìn)行施工[4]。
3.1 雙側(cè)壁導(dǎo)坑分部開挖尺寸的確定
雙側(cè)壁導(dǎo)坑法,一般是將整個(gè)斷面分為8個(gè)或12個(gè)小的導(dǎo)坑斷面,單個(gè)導(dǎo)坑高度在2.5~4.5 m之間[5],導(dǎo)致空間較狹小,一般不適于施工機(jī)械作業(yè),只能采用人工開挖,掘進(jìn)效率低。
考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)條件,先采用超前支護(hù)對(duì)導(dǎo)坑掌子面土體進(jìn)行噴混凝土封閉加固,施工中單個(gè)導(dǎo)坑高度采用4.5~5.5 m,寬度約4.5~5.5 m,增加了開挖速度,在可自穩(wěn)條件下減少了圍巖暴露時(shí)間和對(duì)圍巖的擾動(dòng)。實(shí)際分部數(shù)為9個(gè),見圖1所示。
3.2 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工順序
施工順序如圖1所示。圖中:1、4 部側(cè)壁導(dǎo)坑斷面開挖及相應(yīng)的初期支護(hù);2、5部側(cè)壁導(dǎo)坑斷面開挖及支護(hù); 3、6部側(cè)壁導(dǎo)坑斷面開挖及相應(yīng)的初期支護(hù),回填部分土體以利行車及反壓;7、8、9順序開挖及相應(yīng)的初期支護(hù); 分段整體仰拱灌筑分段長(zhǎng)度4~6m。
圖 1 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工序
圖2 雙側(cè)壁法施工工藝流程圖
3.3 施工工藝流程簡(jiǎn)述
雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工藝在特殊地質(zhì)條件下具有特殊性,通過(guò)對(duì)本項(xiàng)目施工工藝流程進(jìn)行簡(jiǎn)述,為相似工程提供參考(施工工藝流程圖見圖2)。
1)側(cè)壁導(dǎo)坑施工
一側(cè)導(dǎo)坑先施工,另一側(cè)導(dǎo)坑滯后15~20m施工。
2) 導(dǎo)坑上半斷面施工
開挖之前,在1號(hào)導(dǎo)坑測(cè)量畫出開挖輪廓線,沿開挖輪廓線打設(shè)超前小導(dǎo)管(Φ42@300,t=3.25mm,L=3m,兩榀一打)并注漿;臺(tái)階法開挖1號(hào)導(dǎo)洞,每次開挖進(jìn)尺0.5m,采用人工開挖,裝載機(jī)運(yùn)土至洞外裝車;周邊初噴混凝土進(jìn)行初期支護(hù)及中隔板,厚度5 cm;架立工字鋼架,掛外側(cè)鋼筋網(wǎng),焊外側(cè)縱向連接鋼筋,工字鋼架間距0.6 m,在底部橫向設(shè)H17.5 型鋼臨時(shí)支撐并縱向連接鋼筋;在周邊鉆錨桿孔,安裝系統(tǒng)徑向錨桿并注漿,安裝鎖腳錨桿(Φ42,t=3.25mm,L=3m,每榀工字鋼2根)并注漿;周邊臨時(shí)支撐間噴纖維混凝土至一定厚度,臨時(shí)支撐間一次噴滿;周邊掛外側(cè)鋼筋網(wǎng),焊外側(cè)縱向連接鋼筋;周邊復(fù)噴纖維混凝土至設(shè)計(jì)厚度。
3)中導(dǎo)洞斷面開挖施工
待1號(hào)導(dǎo)坑開挖15m后,臺(tái)階法開挖2號(hào)導(dǎo)洞;周邊初噴混凝土,厚度5 cm;架立格柵鋼架,掛鋼筋網(wǎng),焊縱向連接鋼筋,格柵鋼架間距0.6 m;在周邊鉆錨桿孔,安裝系統(tǒng)徑向砂漿錨桿及鎖腳錨桿并注漿;周邊復(fù)噴鋼纖維混凝土至設(shè)計(jì)厚度。
4)導(dǎo)坑下半斷面施工
待2號(hào)導(dǎo)洞開挖15m后,臺(tái)階法開挖3號(hào)導(dǎo)洞;如上完成側(cè)墻及仰拱初期支護(hù);在側(cè)墻鉆錨桿孔,安裝系統(tǒng)徑向砂漿錨桿并注漿;待3號(hào)導(dǎo)洞開挖完成后,施做該導(dǎo)洞仰拱防水墊層及防水保護(hù)層;按照設(shè)計(jì)圖紙施做左側(cè)仰拱二襯鋼筋及二襯混凝土,完成左側(cè)仰拱二襯結(jié)構(gòu)施工。
5)側(cè)墻二襯結(jié)構(gòu)施工
待底部仰拱二襯結(jié)構(gòu)施工完成后中部支撐斷面施工之前,施做仰拱回填部分;仰拱回填施做完成并達(dá)到強(qiáng)度后,分段拆除臨時(shí)中隔板,采用整體液壓臺(tái)車施做側(cè)墻二襯結(jié)構(gòu);側(cè)墻二襯結(jié)構(gòu)拆模后,及時(shí)采用工25b工字鋼進(jìn)行側(cè)向V字型支撐,確保施工安全,左右兩側(cè)交錯(cuò)施工。
6)中部支撐斷面施工
左右兩側(cè)側(cè)墻二襯結(jié)構(gòu)完成后,在7號(hào)導(dǎo)洞(中部上導(dǎo)洞)拱部打設(shè)超前導(dǎo)管,注漿加固地層;臺(tái)階開挖7號(hào)導(dǎo)洞,及時(shí)施做初期支護(hù),并在中部做豎向臨時(shí)鋼支撐;7號(hào)導(dǎo)洞(中部上導(dǎo)洞)開挖8~10m后,分段拆除左右兩側(cè)導(dǎo)洞內(nèi)壁上部的臨時(shí)中隔壁和拱部的豎向臨時(shí)鋼支撐,及時(shí)鋪設(shè)拱部防水層并施做拱部二襯結(jié)構(gòu),每循環(huán)長(zhǎng)度不大于6m;分段拆除中隔壁和臨時(shí)橫撐,由上向下逐步開挖8號(hào)導(dǎo)洞(中部中導(dǎo)洞)及9號(hào)導(dǎo)洞(中部下導(dǎo)洞);分段開挖底部仰拱,并及時(shí)封閉初期支護(hù),仰拱每次開挖長(zhǎng)度不超過(guò)2~3榀鋼架間距;仰拱開挖長(zhǎng)度達(dá)到6m時(shí),分段拆除相應(yīng)中隔壁施做仰拱防水墊層及保護(hù)層,并施做仰拱二襯結(jié)構(gòu);最后施做9號(hào)導(dǎo)洞(中部下導(dǎo)洞)仰拱回填,完成區(qū)間渡線段開挖及二襯結(jié)構(gòu)施工。
4 結(jié)論
大連地鐵隧道,從2009年12月1日開始施工, 2013年12月主體竣工,工程的成功實(shí)施,積累了在復(fù)雜地質(zhì)條件下大跨徑地鐵隧道施工技術(shù)的寶貴經(jīng)驗(yàn)。主要結(jié)論如下:
(1)通過(guò)施加超前小導(dǎo)管可增加摩擦力,改變圍巖的自身支撐強(qiáng)度。
(2)對(duì)各導(dǎo)坑采用臺(tái)階法施工時(shí),可有效的減少工序循環(huán)時(shí)間和施工干擾,加大施工進(jìn)度。
(3)復(fù)雜地質(zhì)條件下大跨徑地鐵隧道采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法雖然施工工序繁瑣,但通過(guò)對(duì)施工工藝進(jìn)行調(diào)整,合理安排人員和機(jī)械,控制好施工工序和施工要點(diǎn),仍可以在確保安全施工的前提下有效提高施工進(jìn)度。
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關(guān)鍵詞:電性特征;地層特征;變質(zhì)巖裂隙水;斷層
中圖分類號(hào):P631 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-1683(2017)03-0126-06
Abstract:To find out the relationship between the hydrogeological properties and electrical characteristics of metamorphic rock fissure water in water-shortage areas of Taihang Mountains contributes to analyse occurrence patterns of metamorphic rock fissure water.The metamorphic rock area in Fuping County is a typical water-shortage area.Based on the regional geological data,we studied the electrical properties of metamorphic rock fissure water using audio frequency telluric electricity field method,radioactivity exploration,audio frequency magnetotelluric method,and induced polarization method.An efficient and rational combination of technical methods to search rich part of underground water was formed.The results showed that there is evident consistence between the hydrogeological properties and electrical characteristics of the metamorphic rock fissure water in Fuping County.The groundwater exploration in the metamorphic rock fissure water area in Fuping County has huge practical significance, and it will serve as an example for finding groundwater in other metamorphic rock areas of this type.
Key words:electrical characteristics;strata characteristics;metamorphic rock fissure water;fault
位于太行山和五_山余脈交匯處的河北省保定市阜平縣,其區(qū)域地下水分布規(guī)律主要受新華夏系構(gòu)造體系的控制,地下水類型主要為松散巖類孔隙水和變質(zhì)巖類裂隙水,地下水分布規(guī)律較為復(fù)雜。該縣地表水、淺層地下水水質(zhì)差,泉水水量小,深部地下水開采程度低,嚴(yán)重影響人民生活、制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展[1]。
近六十年來(lái),太行山變質(zhì)巖地區(qū)的基巖裂隙水研究積累了豐富的資料[6-8]。廖資生認(rèn)為地質(zhì)構(gòu)造制約了基巖裂隙水的分布和富集規(guī)律。宋獻(xiàn)方認(rèn)為基巖裂隙水循環(huán)機(jī)理不清,急需各類技術(shù)手段成果對(duì)水文參數(shù)的研究提供技術(shù)支持。
20世紀(jì)50年代,太行山變質(zhì)巖地區(qū)的水文地質(zhì)工作開始起步,近60年來(lái)積累了各類豐富的資料[6-8]。廖資生認(rèn)為基巖裂隙水以裂隙為主要的貯、導(dǎo)向空間,其地下水運(yùn)動(dòng)和富集規(guī)律主要受地質(zhì)構(gòu)造條件所控制。宋獻(xiàn)方認(rèn)為山區(qū)徑流減少原因缺乏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的支持,山區(qū)水保工程及水利工程對(duì)山區(qū)基巖水循環(huán)影響機(jī)理不清,水文參數(shù)缺乏,地下水補(bǔ)給機(jī)制急需查明。
本次工作以典型的太行山變質(zhì)巖裂隙水分布區(qū)-阜平縣為例,研究了該區(qū)基巖地下水的電性特征。在搜集、分析區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上,廣泛進(jìn)行了多種方法的探測(cè)工作,對(duì)各類電性參數(shù)分布特征進(jìn)行了合理的地質(zhì)-地球物理解釋,對(duì)比分析了研究區(qū)基巖裂隙水的電性特征和水文地質(zhì)特征。在此基礎(chǔ)上,形成了一套高效合理的適合研究區(qū)尋找地下水富水部位的技術(shù)方法組合。實(shí)踐證明,該技術(shù)方法組合具有高效、快捷、準(zhǔn)確的特點(diǎn),能為地下水的合理利用與保護(hù)提供決策依據(jù),具有明顯的社會(huì)意義。
1 研究區(qū)地質(zhì)概況
選擇阜平縣史家寨鄉(xiāng)凹里村為例對(duì)太行山區(qū)典型片麻巖局部富水部位進(jìn)行研究,其地質(zhì)特征簡(jiǎn)述如下:
①研究區(qū)屬于風(fēng)化片麻巖地區(qū)。
②第四系為沖積物,主要為砂、礫石和卵石。
③基巖為阜平期坊里片麻巖,巖性主要為黑云斜長(zhǎng)片麻巖、淺粒巖和角閃斜長(zhǎng)片麻巖。
④研究區(qū)巖脈發(fā)育,輝綠巖、正長(zhǎng)斑巖為主,閃長(zhǎng)玢巖、石英鈉長(zhǎng)斑巖次之。
⑤研究區(qū)各類地質(zhì)構(gòu)造較為發(fā)育。
⑥片麻巖節(jié)理發(fā)育,呈強(qiáng)風(fēng)化狀態(tài)。
⑦斷層破碎帶為主要控水構(gòu)造。
2 研究區(qū)電性特征及電探方法的選擇
在收集分析前人研究資料的基礎(chǔ)上,在凹里村進(jìn)行了多種電探方法的物性試驗(yàn)工作[9-12],總結(jié)了凹里村研究區(qū)地層的電性特征(見表1)。
分析前期物性試驗(yàn)成果,凹里村的電性特征研究選擇了音頻大地電場(chǎng)法(audio frequency telluric electricity field method,簡(jiǎn)稱TEF)、放射性法(radioactivity exploration,簡(jiǎn)稱RE)、音頻大地電磁法[15-18](audio frequency magnetotelluric method,簡(jiǎn)稱AMT)和激電法(induced polarization method,簡(jiǎn)稱IP)。根據(jù)研究區(qū)水文地質(zhì)條件,上述方法測(cè)線的布置應(yīng)盡量垂直于地質(zhì)構(gòu)造體的走向。在滿足各種場(chǎng)地的前提條件下,盡可能多的采用兩種及其兩種以上的方法,多參數(shù)、多角度的總結(jié)和提高研究效果。
3 研究區(qū)變質(zhì)巖基巖裂隙水電性特征
阜平縣變質(zhì)巖基巖裂隙水主要賦存于太行山北、中段構(gòu)造隆起部位的各類變質(zhì)巖裂隙中,其巖性一般為黑云斜長(zhǎng)片麻巖、角閃斜長(zhǎng)片麻巖、淺粒巖、斜長(zhǎng)片麻巖和斜長(zhǎng)角閃巖等。
在阜平縣凹里村進(jìn)行了地質(zhì)調(diào)查。(1)地表出露第四系沖積物,主要由砂、礫構(gòu)成。(2)局部出露角閃斜長(zhǎng)片麻巖風(fēng)化殼,呈現(xiàn)全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化狀態(tài),裂隙發(fā)育明顯。(3)巖脈發(fā)育,主要為閃長(zhǎng)巖,條帶狀產(chǎn)出,走向近東西。(4)地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育,大致呈東西向展布,為正斷層,具供水意義。(5)斷層破碎帶為主要控水構(gòu)造,也是導(dǎo)水通道。因此,找水方向?yàn)轱L(fēng)化殼裂隙水、斷層構(gòu)造水以及基巖裂隙水。
在凹里村重點(diǎn)部位布置了地質(zhì)剖面A-B(地質(zhì)剖面A-B位置見圖1),地質(zhì)剖面見圖2。剖面顯示,凹里村地表分布為第四系砂、礫,厚度約為5 m。下伏地層由淺到深依次為角閃斜長(zhǎng)片麻巖、淺粒巖和黑云斜長(zhǎng)片麻巖。角閃斜長(zhǎng)片麻巖為風(fēng)化殼,裂隙十分發(fā)育,厚度不足20 m。剖面前部有閃長(zhǎng)巖脈出露地表。剖面中后部有北傾正斷層出現(xiàn)。相對(duì)下盤,斷層上盤基巖裂隙更為發(fā)育。
在凹里村布置了各類電探方法測(cè)線(見圖1),對(duì)比分析了各測(cè)線的電性研究成果。
圖3顯示,TEF01測(cè)線(橫軸為距離X,單位為m;縱軸為電位差ΔV,單位為mV)的220 m(電位差為1.2 mV)和TEF03測(cè)線的250 m(電位差為1.2 mV)τΤ魷值縹徊畹橢擔(dān)推測(cè)為斷層的反映。需要注意的是,其中TEF01測(cè)線在220~260 m之間存在一個(gè)寬緩的低值帶(電位差為1.0~1.3 mV),說(shuō)明該區(qū)域內(nèi)基巖裂隙十分發(fā)育。TEF01測(cè)線10 m處以及TEF02測(cè)線30 m處出現(xiàn)電位差高值,推測(cè)為閃長(zhǎng)巖脈的影響。阜平至史家寨公路西側(cè)為山體,凹里村向東約400 m為板峪河,第四系覆蓋層由西向東逐步增厚,導(dǎo)致由西向東電位差異常變化幅度由TEF01測(cè)線的陡峭變?yōu)門EF03測(cè)線的平緩。
圖4顯示,RE01測(cè)線(橫軸為距離X,單位為m;左側(cè)縱軸為電位差ΔV,單位為mV;右側(cè)縱軸為3分鐘內(nèi)放射性讀數(shù)counts/3min,無(wú)單位)放射性讀數(shù)異常高值出現(xiàn)在190 m處(放射性讀數(shù)值高達(dá)36),對(duì)應(yīng)的TEF01電位差異常低值在220 m處,據(jù)此可推測(cè)前述斷層北傾。需要注意的是,RE01測(cè)線190~270 m的放射性讀數(shù)高值異常帶(放射性讀數(shù)值為21~36),正好與圖3中TEF01測(cè)線220~260 m之間的電位差低值寬緩異常帶相對(duì)應(yīng),證明該區(qū)域內(nèi)基巖裂隙十分發(fā)育。
圖5顯示,AMT01測(cè)線(地電斷面解譯圖中橫軸為距離X,單位為m;縱軸為深度D,單位為m;等值線為電阻率,單位為Ω?m)210 m附近,埋深50~150 m電阻率曲線出現(xiàn)近乎陡立的下降,推測(cè)該處存在前述近東西向斷層,并可根據(jù)電阻率等值線變化趨勢(shì)推測(cè)斷層大致北傾,結(jié)論與放射性法和音頻大地電場(chǎng)法一致。AMT01測(cè)線210~270 m之間出現(xiàn)電阻率低值“洼地”(電阻率值低于500 Ω?m),推測(cè)該區(qū)域內(nèi)基巖裂隙十分發(fā)育。
在上述結(jié)論的基礎(chǔ)上,考慮場(chǎng)地條件對(duì)布置鉆機(jī)的限制,設(shè)置了兩個(gè)激電點(diǎn)IP01和IP02。IP01和IP02分別位于AMT01測(cè)線的165 m和210 m處。初步推測(cè)210 m處變質(zhì)巖基巖裂隙水富水性比165 m處優(yōu)越。
在AMT01測(cè)線的165 m和210 m處分別設(shè)置激電點(diǎn)IP01和激電點(diǎn)IP02。圖6顯示,當(dāng)激電點(diǎn)IP01和激電點(diǎn)(橫軸為供電極距AB/2,單位為m;縱軸為極化率polarizability,單位為%)的AB/2小于20 m時(shí)(據(jù)AB/2=20 m,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式推測(cè)埋深大致應(yīng)該約為14 m),IP01的極化率(范圍為2.16%~2.47%)基本上大于IP02(范圍為1.85%~2.16%),測(cè)線165 m處淺部地層呈現(xiàn)高極化特征,推測(cè)該處淺部角閃斜長(zhǎng)片麻巖風(fēng)化殼裂隙水的富水性比210 m處優(yōu)越。AB/2大于20 m后,IP02的極化率(范圍為2.30%~2.98%)基本上大于IP01(范圍為2.31%~2.86%),測(cè)線210 m處深部地層呈現(xiàn)高極化特征,推測(cè)該處由淺到深分布有淺粒巖裂隙發(fā)育區(qū)以及黑云斜長(zhǎng)片麻巖斷層破碎帶,變質(zhì)巖破碎程度高,裂隙十分發(fā)育,深部富水性更佳,該處深部富水性比165 m處優(yōu)越。
在AMT01測(cè)線210 m處布置ZK01,實(shí)施探采結(jié)合井1眼,井深100 m,進(jìn)行了抽水試驗(yàn)(見圖7)。
抽水試驗(yàn)證明:(1)第四系松散砂、礫層厚度為4.0 m,富水性一般,涌水量為3 m3/h。(2)角閃斜長(zhǎng)片麻巖風(fēng)化殼,厚度為13.21 m,風(fēng)化程度高,富水性好,涌水量為21 m3/h。(3)斷層鉆遇深度為76.52 m。下盤基巖較完整,具阻水作用。上盤破碎程度較高,為重要的富水部位,涌水量為31 m3/h。斷層破碎帶為主要的控水構(gòu)造,也是導(dǎo)水通道。(4)斷層北側(cè)的淺粒巖基巖裂隙十分發(fā)育,基巖厚度為59.31 m,富水性好,涌水量為25 m3/h。該井總涌水量達(dá)80 m3/h。
凹里村電探方法研究成果顯示,基巖裂隙水的電性特征與地層特征之間具有一致性,且電性特征參數(shù)之間能夠互相驗(yàn)證,大大增加了電探方法地質(zhì)解釋的可靠性。
適用于該研究區(qū)水文地質(zhì)特征的電探技術(shù)方法組合可總結(jié)如下:根據(jù)不同方法的適用性和物性前提,認(rèn)為音頻大地電場(chǎng)法、放射性法、音頻大地電磁法和激電法等方法組合適宜于太行山片麻巖地區(qū)局部富水部位的勘查。首先利用音頻大地電場(chǎng)法進(jìn)行掃面,初步確定研究區(qū)可能存在的基巖裂隙發(fā)育帶和斷層構(gòu)造帶,然后在基巖裂隙發(fā)育帶和斷層構(gòu)造帶使用放射性法進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證該構(gòu)造的可靠性。隨后應(yīng)用音頻大地電磁法確定其具置及其含水構(gòu)造特征,最后布置激電法,利用極化率特征推斷含水構(gòu)造的富水性。
4 結(jié)論
在阜平縣開展了變質(zhì)巖基巖裂隙水的電探方法研究,分析了各類方法成果,研究了電性特征分布規(guī)律和變質(zhì)巖裂隙水的賦存特性。
(1)研究區(qū)地下水主要為風(fēng)化殼裂隙水、斷層構(gòu)造水以及基巖裂隙水。風(fēng)化殼裂隙水廣泛分布在風(fēng)化殼裂隙中,埋藏淺,富水性一般。斷層構(gòu)造水一般受到斷層走向的控制,埋藏深,富水性好?;鶐r裂隙水主要分布在變質(zhì)巖裂隙發(fā)育處,埋藏深度中等,富水性好。
(2)研究區(qū)變質(zhì)巖裂隙水的電性特征,一般體現(xiàn)為TEF電位差低值、RE放射性讀數(shù)高值、AMT電阻率低值以及IP極化率高值的組合,各特征參數(shù)能夠互相驗(yàn)證,且電性特征與地層特征之間具有一致性。
(3)適用于該研究區(qū)水文地質(zhì)特征的電探技術(shù)方法組合具有快捷、高效和準(zhǔn)確的特點(diǎn),值得在類似地區(qū)推廣使用。
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