Con el desarrollo de la construcción urbana, se han construido una gran cantidad de edificios de gran altura, centros comerciales subterráneos, pasajes subterráneos y otros proyectos. También están aumentando los proyectos de pozos de cimentación correspondientes y la profundidad de excavación. también cada vez más grande. Los problemas ambientales adversos causados por la excavación de pozos de cimentación profundos han atraído cada vez más atención. Una vez que surgen problemas con la excavación de los cimientos, a menudo se produce hundimiento del suelo, inclinación del edificio, agrietamiento o incluso colapso, y ruptura de las tuberías de agua subterránea, lo que provoca enormes pérdidas. Resumen: Este artículo analiza los impactos ambientales adversos causados por la excavación de pozos de cimentación y los métodos y medidas de prevención, con el fin de proporcionar cierta orientación y referencia para la práctica de la ingeniería.
1. Problemas ambientales adversos durante la excavación del pozo de cimentación
1.1 Daños por penetración de agua subterránea
Debidos a la excavación del pozo de cimentación, las paredes laterales y el fondo del pozo. pozo de cimentación El suelo está vacío y el agua subterránea se filtra en el pozo de cimentación bajo la acción de la presión hidrostática y la presión del agua confinada. El cambio en la ruta de filtración del agua subterránea destruye el estado de equilibrio original del suelo. Durante la excavación del pozo de cimentación, si las medidas de precipitación no son razonables y la estructura de retención y la cortina de retención de agua no desempeñan su papel, se producirán graves daños por filtración en el pozo de cimentación.
1.1.1 Arenas movedizas
El agua subterránea será bloqueada por partículas del suelo durante el proceso de filtración. Las partículas del suelo inevitablemente reaccionarán con el agua de filtración, por lo que la cantidad de agua que actúa sobre ellas. partículas de suelo por unidad de volumen La fuerza de filtración se llama presión hidrodinámica, representada por j. Cuando el suelo debajo del pozo de cimentación es una capa de arena suelta y el gradiente hidrodinámico del agua de filtración es mayor que el gradiente hidrodinámico final de la capa de arena, las partículas de arena quedarán suspendidas y, bajo la fuerza de filtración, bajo la acción, una gran cantidad de arena fina surgirá hacia arriba para formar arenas movedizas.
1.1.2 Tuberías
Cuando el agua que se filtra en el pozo de cimentación tiene un efecto fuerte, las partículas finas del suelo se eliminan y los poros del suelo continúan expandiéndose. , lo que hace que el agua se filtre y la velocidad también aumenta, y luego el agua se lleva las partículas gruesas, lo que formará gradualmente un canal de filtración tubular, lo que provocará el colapso del suelo, es decir, tuberías (mecánicas). . Además, cuando las sales solubles o el cemento contenidos en el suelo son disueltos por el flujo de agua, la estructura del suelo se afloja, la porosidad aumenta, la permeabilidad del flujo de agua aumenta y aumenta la formación de tuberías.
1.1.3 Oleada del pozo de cimentación
Si hay agua a presión debajo del fondo del pozo de cimentación, el espesor de la capa impermeable en el fondo del pozo de cimentación disminuirá con la excavación, lo que resulta en agua a presión La presión de la cabeza del agua es mayor que la tensión de autogravedad del acuífero superior, y la presión de la cabeza del agua a presión atravesará el piso del pozo de cimentación, provocando que surja una gran cantidad de arena. Por lo tanto, cuando el pozo de cimentación se excava a una cierta profundidad, se debe garantizar que la cabeza de agua que soporta presión no atraviese el piso del pozo de cimentación antes de excavar el pozo de cimentación para evitar oleadas repentinas.
Una vez que se producen arenas movedizas, sobretensiones de tuberías y de pozos de cimentación, el manejo inadecuado a menudo conduce a la falla de la estructura del recinto del pozo de cimentación y al colapso del pozo de cimentación, lo que resulta en un asentamiento a gran escala del suelo alrededor del pozo de cimentación, grietas, inclinación e incluso colapso de los edificios circundantes. El colapso y las tuberías subterráneas se rompieron, causando enormes pérdidas.
1.2 Cortinas de estanqueidad para fugas
En fosas de cimentación profundas, generalmente es necesario instalar cortinas de estanqueidad cerradas (cortinas de estanqueidad horizontales y cortinas de estanqueidad verticales) . Sin embargo, debido a los defectos de la propia cortina de retención de agua del pozo de cimentación, como la superposición suelta de pilotes de mezcla profundos, juntas subterráneas de muros pantalla que no coinciden, malas condiciones hidrogeológicas del sitio, etc., o debido a la excavación profunda del pozo de cimentación, la presión dinámica del agua circundante y la presión del suelo El aumento relativo hace que la estructura de retención sufra un mayor desplazamiento, provocando así que la cortina de retención de agua se doble o se mueva lateralmente. Además, la mayoría de las cortinas impermeables son estructuras rígidas con poca resistencia a la deformación y son propensas a agrietarse cuando se doblan y se mueven hacia los lados, lo que provoca que las cortinas impermeables tengan fugas bajo la acción de la presión del agua subterránea.
Cuando la cortina de retención de agua gotea, a menudo se escapa repentinamente una gran cantidad de agua y arena, lo que provoca inestabilidad de la pendiente, colapso, vertido de pilas de materiales y rápido hundimiento de edificios y carreteras cercanas.
1.3 Hundimiento del terreno provocado por la caída del nivel freático
Durante el proceso de excavación de fosas, en la mayoría de los casos es necesario bajar artificialmente el nivel freático.
Por un lado, es necesario garantizar que el pozo de cimentación se realice en un ambiente seco para proporcionar buenas condiciones para la construcción mecanizada. Por otro lado, es necesario prevenir accidentes como arenas movedizas, tuberías, oleadas e inestabilidad de pendientes en el pozo. El principio de tensión efectiva establece que debido al bombeo continuo de agua desde el pozo de cimentación, la presión del agua intersticial en la capa del suelo continúa disipándose. Cuando la tensión total permanece sin cambios, la presión del agua de poro disipada se convierte en tensión efectiva, y la capa de suelo produce una nueva deformación por compresión de consolidación bajo la tensión efectiva aumentada y, al mismo tiempo, se produce asentamiento y desplazamiento horizontal en el suelo. Si el diseño del plan de precipitación no es razonable, el radio del embudo de precipitación es demasiado grande o el agua subterránea está sobreexplotada, provocará un asentamiento grave en un área grande alrededor del pozo de cimentación.
1.4 La falla de la estructura de contención provoca el colapso del pozo de cimentación y el hundimiento del terreno.
A medida que aumenta la profundidad de excavación del pozo de cimentación, la diferencia de altura entre la superficie del suelo dentro y fuera del pozo de cimentación se hace cada vez más grande, lo que provocará una tensión de corte en el suelo fuera del muro de contención y aumentará su Fuerza hacia el pozo de cimentación. Tendencia e impulso deslizante. La presión pasiva del suelo sobre la estructura de contención es cada vez mayor, y la estructura de contención sufrirá diversos grados de deformación y desplazamiento lateral. La estructura de contención no está profundamente incrustada en el suelo y la estructura de contención en sí tiene una rigidez insuficiente, lo que hará que la estructura de contención sea menos capaz de resistir la presión pasiva del suelo. Se producirán grandes desplazamientos laterales o fracturas en el lugar de concentración de tensiones, lo que provocará que el suelo circundante. se volvió inestable y colapsó en el suelo. La excavación del pozo y del pozo de cimentación fracasó y el terreno se hundió seriamente. En términos generales, el rango de impacto del movimiento de la superficie causado por la excavación del pozo de cimentación es de 2,0 a 3,0 veces la profundidad de excavación. En proyectos reales, cuando la calidad del suelo es pobre y la profundidad de la estructura del cerramiento no es grande, la deformación lateral de la estructura del cerramiento es grande, cercana a la deformación máxima fuera del pozo. El valor máximo de asentamiento superficial ocurre en el borde del pozo y disminuye a medida que aumenta la distancia desde el borde del pozo. Cuando la capa de suelo en el fondo del pozo es buena o la profundidad de la pared es profunda, la deformación lateral de la estructura del cerramiento es pequeña y el asentamiento máximo del suelo a menudo ocurre a una cierta distancia del borde del pozo, que es 0,7 veces el desplazamiento lateral máximo de la estructura del cerramiento.
1.5 Deformación y levantamiento del fondo del pozo de cimentación
Durante el proceso de excavación del pozo de cimentación, debido a la excavación del suelo sobre el fondo del pozo de cimentación, el La carga vertical de la base se libera y se pierde. La fuerza que resiste la deformación vertical de la base. Cuando la estructura de soporte no está incrustada lo suficientemente profunda en el suelo, la base se abombará bajo los efectos combinados de la expansión absorbente de agua del suelo cohesivo, la extrusión de la estructura de soporte y el empuje del suelo en el frente. El rebote de la superficie inferior del pozo de descarga de excavación tiene la forma de una cuenca invertida en el espacio, cerca de la estructura de soporte, y tiene la curvatura más grande. Cuanto más cerca esté del centro del pozo de cimentación, menor será la curvatura. La elevación del suelo será de un cierto valor después de una cierta distancia del centro. La elevación del pozo de cimentación está relacionada con las propiedades del suelo de cimentación, la profundidad y el ancho de la excavación del pozo de cimentación, el tiempo de exposición, la rigidez del sistema de soporte, la tecnología de construcción y la calidad de la construcción. La elevación del sótano no sólo provoca la deformación del sistema de soporte del propio pozo de cimentación, sino que también provoca el asentamiento de la superficie circundante, afectando negativamente a los edificios circundantes.
2. Medidas para prevenir problemas ambientales adversos causados por la excavación del pozo de cimentación
Preste atención a la topografía, geomorfología y características geológicas de ingeniería del sitio de excavación del pozo de cimentación profundo. Durante el trabajo de estudio, se deben identificar de antemano varios factores que pueden causar deslizamientos de tierra en pendientes para garantizar la confiabilidad de secciones importantes, estratos clave e indicadores importantes de calidad del suelo que pueden amenazar la estabilidad y seguridad de la estructura de soporte. Los datos del estudio que no cumplan con los requisitos técnicos no se utilizarán en el diseño y construcción de soportes para pozos de cimentación profunda.
Durante el proceso de construcción, trate de excavar en secciones, bloques y capas, y siga los principios de excavación de "ranurado para soporte, soporte primero y luego excavación, excavación en capas y sin sobreexcavación". acorte el tiempo de exposición del pozo de cimentación tanto como sea posible y adopte un diseño de organización de construcción de excavación de tierra razonable y eficiente tanto como sea posible.
Utilizar la deshidratación de pozos de cimentación, seleccionar racionalmente los tipos de puntos de pozo, optimizar los filtros, reducir adecuadamente la pendiente de la línea del embudo de deshidratación, instalar cortinas impermeables y sistemas de reinyección en áreas protegidas para controlar el nivel del agua subterránea. en la zona de hundimiento, por un lado, controla el desbordamiento de partículas de la pared del pozo; Referencias en papel. Al mismo tiempo, se debe disponer oportunamente de suficientes registros fuera del pozo para monitorear los cambios en los niveles de agua fuera del pozo y servir como pozos de recarga si es necesario.
Elija un plan razonable de soporte para cimientos profundos. El sistema de soporte está razonablemente dispuesto y la tensión general es razonable; la profundidad del enterramiento es suficiente y las raíces de la estructura de soporte deben estar lo más profundas posible en un buen suelo, el suelo en el pozo está reforzado (lechada química, refuerzo de pilotes de cal); , etc.), apoyado en el tiempo y fuerza preaxial.
La resistencia del hormigón de los pilotes y paredes debe cumplir con los requisitos de diseño, y no debe haber panales ni refuerzos expuestos, no debe haber espacios en la superposición de los pilotes de impermeabilización, no podemos cambiar arbitrariamente la intención del diseño, cancelar el anclaje; varillas y convertir la estructura anclada en una estructura en voladizo.
Durante la etapa de excavación del pozo de cimentación, la unidad de monitoreo debe centrarse en monitorear el asentamiento de la superficie circundante y el desplazamiento del muro de contención, optimizar y organizar racionalmente los puntos de monitoreo, prestar mucha atención al desarrollo de la deformación del asentamiento, analizar cuidadosamente la datos y proporcionar información oportuna para rastrear los datos de monitoreo, a fin de llamar a la policía a tiempo cuando ocurra un peligro.
Cuando la deformación del foso de cimentación es demasiado grande, o las condiciones ambientales no lo permiten, se debe combinar con el diseño de la superestructura, y medidas como la construcción con bloques del piso y diagonales adicionales. Se pueden considerar aparatos ortopédicos. Si el entorno circundante del pozo de cimentación lo permite, se puede descargar la tierra detrás del muro para reducir la presión activa del suelo. Cuando el entorno circundante del pozo de cimentación no lo permite, se pueden usar bolsas de paja en el área pasiva en el fondo del pozo para pesar, llenar con arena y llenar con tierra. En situaciones de emergencia y arenas movedizas severas, el pozo se puede llenar con agua.
Desde la perspectiva de medidas controlables, la deformación de la envolvente es un precursor. Si la envolvente del edificio sufre una deformación o mutación importante, se producirán asentamientos significativos en la superficie del terreno circundante. En este momento, además de fortalecer inmediatamente las medidas de construcción del pozo de cimentación, también se deben tomar medidas de refuerzo oportunas para reducir el impacto en el medio ambiente circundante lo antes posible.
3. Conclusión
La ingeniería de pozos de cimentación profunda es una ingeniería subterránea compleja con un fuerte ocultamiento y condiciones complejas, y la probabilidad de accidentes de calidad de ingeniería es relativamente alta. Una vez que ocurren los problemas de calidad, a menudo conducen a accidentes de ingeniería importantes, que son difíciles de corregir y remediar posteriormente, lo que genera grandes pérdidas. Como arenas movedizas, chorros de tuberías, chorros de agua, fallas de las estructuras de retención del pozo, colapso del suelo en los pozos, etc., el levantamiento del pozo y la fuga de la cortina de agua causarán diferentes grados de hundimiento del suelo y un asentamiento desigual. provocando hundimientos de carreteras, grietas e incluso derrumbes de edificios, roturas de tuberías de agua subterráneas, tuberías de gas, desbordamientos, daños en cables subterráneos y otros accidentes de ingeniería. Por lo tanto, se debe formular un plan de construcción viable, se debe realizar un seguimiento del progreso del proyecto y se debe mejorar y optimizar el plan de construcción de acuerdo con la situación real. La construcción y las unidades de construcción deben implementar concienzudamente el plan de construcción, controlar estrictamente la calidad y tratar de evitar accidentes de ingeniería. Tome medidas prácticas para abordar el problema y evitar que el accidente empeore.
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