CN101139838B - 高承压水地区超深基坑的施工方法 - Google Patents

高承压水地区超深基坑的施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及轨道交通及隧道类,具体的讲是涉及一种高承压水地区超深基坑的施工方法,该方法采用地下连续墙(或钻孔桩、咬合桩以及相应的隔水帷幕)作为围护结构,内支撑作为支护结构,在满足规范要求的抗承压水安全系数的前提下明挖施工至一定标高,在明挖法开挖过程中,浇筑好围檩、支撑及上部的侧墙,然后往基坑内注入水,注水高度以开挖到坑底能抵抗承压水并满足一定安全系数为准,水下开挖到底板标高并超挖一定深度进行水下封底混凝土浇筑,而后抽除基坑内水,浇筑底板并回筑剩余的内部结构。

Description

高承压水地区超深基坑的施工方法
技术领域
[0001] 本发明涉及轨道交通及隧道类,具体的讲是涉及一种高承压水地区超深基坑的施 工方法。
背景技术
[0002] 现有技术中用于承压水地区隧道工作井、中间风井基坑的设计与施工方法有如下 几种:
[0003] 第一种是降承压水明挖框架逆作法,该方法的设计思路是:采用地下连续墙(或 钻孔桩、咬合桩以及相应的隔水帷幕)作为围护结构,内支撑(钢支撑或混凝土支撑)作为 支护结构,在围护结构做好后先进行基坑内降承压水施工,在承压水水头降到设计要求的 标高后进行基坑开挖施工,架设或浇筑内支撑,直至开挖到坑底浇筑好底板,再逐步向上回 筑内部结构。该方法的优点是,施工比较方便,施工质量能够保证。该方法的缺点是,降承 压水对周边环境影响存在不确定因素,且影响范围比较广;在承压水头较高的地区,如果承 压水层的含水量丰富,渗透系数比较大,需要降的承压水水头较高,抽水量可能很大,对井 点布置和现场排水要求比较高;降承压水的时间很长,对施工管理和现场的供电需求较高, 断电时应急方案实施难度高,坑内降压井封闭有相当风险。
[0004] 第二种是隔断承压水明挖顺作法,该方法的设计思路是:采用地下连续墙(或钻 孔桩、咬合桩以及相应的隔水帷幕)作为围护结构,隔水帷幕插入承压水层底下的不透水 层一定深度,然后同样采用内支撑(钢支撑或混凝土支撑)作为支护结构,在围护结构做好 后进行基坑开挖施工,架设或浇筑内支撑,直至开挖到坑底浇筑好底板,再逐步向上回筑内 部结构。该方法的优点是,基坑开挖阶段不需要降承压水,施工风险以及对周围环境的影响 相对较小;施工质量能够保证。该方法的缺点是,隔水帷幕的深度大,特别是在承压水层较 厚且埋深较深的情况下,隔水帷幕插入深层基岩,对施工工艺和施工机械的要求非常高,施 工难度大,且施工质量不一定能够保证;工程造价比较高。
[0005] 第三种方式是沉井法,沉井有封底沉井、不封底沉井,封底沉井下沉速度比较慢, 在超深基坑中如采用封底沉井施工工期会比较长。沉井下沉可以排水下沉,也可以不排水 下沉,下面仅介绍超深基坑中常用的不封底沉井并采用不排水下沉。该方法的设计思路是, 在地面上根据结构形状用钢筋混凝土分段(或一次)制作井筒作为基坑坑壁的支撑,在井 壁的保护下,用机械和人工在井内挖土,使沉井在自重作用下沉入土中。沉井下沉达到设 计标高后,用混凝土进行水下封底,抽水后按使用要求浇筑内部结构。该方法的优点是,沉 井下沉过程中无需设置其它围护结构及支撑,与明挖法相比,简化了施工;在地面上浇筑井 壁,施工质量能够保证,整体刚度较大,且防水可靠;工程造价相对较低;可就地制作,所需 机械设备简单;不需要降承压水。该方法的缺点是,承压水水头高地区,在不降承压水水头 的情况下,沉井封底难度很高;沉井下沉过程中容易出现突然下沉、涌砂(特别是在含水量 丰富的亚砂土或砂层)、倾斜和偏移、沉不下去的情况;沉井的下沉标高不好控制,容易出 现超沉,在精度要求较高的工程中,存在一定的风险,例如地铁线路坡度较大时,沉井超沉对其影响较大;另外沉井施工对周围环境影响较大,而且影响范围较广,周围地面容易出现 下沉,开裂等,对周边的环境保护效果较差。
发明内容
[0006] 本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处,提供一种高承压水地区超深基坑 的施工方法,该方法采用地下连续墙(或钻孔桩、咬合桩以及相应的隔水帷幕)作为围护结 构,内支撑(钢支撑或混凝土支撑)作为支护结构,在满足规范要求的抗承压水安全系数的 前提下明挖施工至一定标高(即对承压水层不作降压处理或者仅稍微降低承压水头),在 明挖法开挖过程中,浇筑好围檩、支撑及上部的侧墙,然后往基坑内注入水(注水高度以开 挖到坑底能抵抗承压水并满足一定安全系数为准),水下开挖到底板标高并超挖一定深度 进行水下封底混凝土浇筑,而后抽除基坑内水,浇筑底板并回筑剩余的内部结构。
[0007] 本发明目的实现由以下技术方案完成:
[0008] 一种高承压水地区超深基坑的施工方法,其特征在于基坑开挖时采用干挖与水下 开挖相结合,即在一定深度范围内采用疏干基坑内土体后直接干挖,之后需往基坑内注水 后采用水下开挖。
[0009] 所述干挖与水下开挖相结合的施工方法包括如下的步骤:A.施作围护结构;B.进 行基坑内、外部分土体的加固施工;C.疏干基坑内土体,沿基坑深度从上至下依次挖土至 各道支撑底部,架设或浇筑围檩、支撑及相应的侧墙,直至浇筑好最后一道支撑;D.往基坑 内注水至设计标高,之后水下开挖至封底混凝土底部;E.水下浇筑封底混凝土层;F.抽除 基坑内水,并浇筑结构底板,并回筑剩余的内部结构。
[0010] 所述的注水设计标高以基坑开挖到坑底能抵抗承压水并满足规范要求的安全系 数为准。
[0011] 在浇筑水下封底混凝土时,对于开挖面积较大的基坑,还需在封底混凝土中吊放 预制混凝土梁或钢梁,并在预制混凝土梁或钢梁与围檩、侧墙之间架设支撑。
[0012] 所述的预制混凝土梁或钢梁与侧墙之间的支撑在底板浇筑完成并达到设计强度 后拆除。
[0013] 在基坑内侧封底混凝土处的地下墙墙面预留抗剪槽。
[0014] 本发明的特点是:在受高水位承压水影响的基坑工程中,隔水帷幕无需隔断较深 较厚的承压含水层,基坑开挖期间不降承压水或少降承压水,基坑在开挖至地面下一定标 高后,通过坑内注水、水下开挖和混凝土封底的技术措施,来满足施工期间基坑的稳定和环 境的安全。其主要优点在于:一方面避免了承压含水层较厚较深时围护结构(特别是隔水 帷幕)难以穿透的施工难题;另一方面也避免了承压水降压所遇到的各种困难。从而在较 好的保护周边环境的同时也节省了工程造价,降低了工程风险。
附图说明
[0015] 附图1为实施例步骤一结构示意图;
[0016] 附图2为实施例步骤二结构示意图;
[0017] 附图3为实施例步骤三结构示意图;
[0018] 附图4为实施例步骤四结构示意图;[0019] 附图5为实施例步骤五结构示意图;
[0020] 附图6为实施例步骤六结构示意图;
[0021] 附图7为实施例步骤七结构示意图;
[0022] 附图8为实施例步骤八结构示意图;
具体实施方式
[0023] 以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明,以便 于同行业技术人员的理解:
[0024] 如图1-8所示,标号1-27分别表示:地下连续墙1、顶圈梁2、旋喷加固3、旋喷加固 4、第一道钢支撑5、第二道混凝土围檩6、第二道混凝土支撑7、侧墙8、第三道混凝土围檩9、 第三道混凝土支撑10、第四道混凝土围檩11、第四道混凝土支撑12、第五道混凝土围檩13、 第五道混凝土支撑14、第六道混凝土围檩15、第六道混凝土支撑16、设计注水高度17、钢管 支撑18、预制工字型混凝土梁19、封底混凝土 20、底板21、顶板22、下一层板23、下二层板 24、下三层板25、抗剪槽26、柱27。
[0025] 实施例:本实施例采用地下连续墙(或钻孔桩、咬合桩以及相应的隔水帷幕)作为 围护结构,内支撑(钢支撑或混凝土支撑)作为支护结构,在满足规范要求的抗承压水安全 系数的前提下明挖施工至一定标高(即对承压水层不作降压处理或者仅稍微降低承压水 头),在明挖法开挖过程中,浇筑好围檩、支撑及上部的侧墙,然后往基坑内注入水(水头高 度以开挖到坑底能抵抗承压水并满足一定安全系数为准),进行水下开挖施工,水下开挖到 底板标高并超挖一定深度进行水下封底混凝土浇筑,而后抽除基坑内水,浇筑底板并回筑 剩余的内部结构。
[0026] 具体步骤如下:
[0027] 第一步:施作地下连续导墙,待导墙达到设计强度后,施作地下连续墙1和顶圈梁 2,其中在进行地下连续墙钢筋笼制作时,需在基坑内侧封底混凝土处的地下墙主筋上焊接 “[”形钢槽,并在钢槽中填充易清除的填充物(诸如塑料泡沫块或充气气囊等),便于后期 水下开挖清除填充物后形成抗剪槽;
[0028] 第二步:进行基坑内外土体加固施工,并在坑内设置疏干井井点和降压井井点;
[0029] 第三步:疏干基坑内土体后开挖土体至第一道钢支撑5底部,并及时架设第一道 钢支撑5,并预加轴力;
[0030] 第四步:沿基坑深度从上至下依次挖至各道混凝土围檩6、9、11、13、15,以及各道 混凝土支撑7、10、12、14、16的底部,同时浇筑各道混凝土围檩6、9、11、13、15,以及各道混 凝土支撑7、10、12、14、16,以及相应的侧墙8,直到浇筑好第六道混凝土围檩15和第六道混 凝土支撑16以及其上的侧墙,此时应该注意必须待每道混凝土围檩和混凝土支撑达到设 计强度后方可进行下一层土方开挖施工;
[0031] 第五步:待第六道混凝土围檩15和混凝土支撑16达到设计强度后,往基坑内注入清水至设计注水高度17,然后水下挖土至封底混凝土 20底部;
[0032] 第六步:清除抗剪槽中的填充物,水下浇筑封底混凝土 20,并吊放预制工字型混 凝土梁19,架设钢管支撑18,钢管支撑18的两端分别与侧墙和工字型混凝土梁19可靠连 接;[0033] 第七步:待封底混凝土 20达到设计强度后,抽除基坑内水,并浇筑结构底板21 ;
[0034] 第八步:待底板21达到设计强度后拆除钢管支撑18,并沿基坑深度从下至上浇注底板与第六道混凝土围檩15、混凝土支撑16之间剩余的侧墙,以及下三层板25、下二层板 24、下一层板23、顶板22以及柱27,待顶板22达到设计强度后,施工顶板22外防水层,然 后覆土并拆除第一道钢支撑5,凿除第六道混凝土支撑16,最后恢复路面。
[0035] 本实施例将干挖与水下开挖相结合,干挖深度以满足规范要求的抗承压水安全系 数为前提或为了满足施作混凝土围檩、支撑的需要,当围护结构隔水帷幕并未隔断影响基 坑开挖的承压含水层时,不降承压水或少降承压水,而是通过向坑内注水、水下开挖、水下 混凝土封底等技术措施来实现工程和环境的安全。
[0036] 本实施例中作为围护结构的地下连续墙1的平面布置型式除可以选用矩形外,在 条件许可时还可以选用圆形或双圆形形状,利用圆形结构受力好的特点,可以省去围护结 构中的围檩和内支撑,这样更加便于施工,降低工程造价并且缩短工期。

Claims (6)

  1. 一种高承压水地区超深基坑的施工方法,其特征在于基坑开挖时采用干挖与水下开挖相结合,即在一定深度范围内采用疏干基坑内土体后直接干挖,之后需往基坑内注水后采用水下开挖,所述干挖与水下开挖相结合的施工方法包括如下的步骤:A.施作围护结构;B.进行基坑内、外部分土体的加固施工;C.疏干基坑内土体,沿基坑深度从上至下依次挖土至各道支撑底部,架设或浇筑围檩、支撑及相应的侧墙,直至浇筑好最后一道支撑;D.往基坑内注水至设计标高,之后水下开挖至封底混凝土底部;E.水下浇筑封底混凝土层;F.抽除基坑内水,并浇筑结构底板,并回筑剩余的内部结构。
  2. 2.根据权利要求1所述的一种高承压水地区超深基坑的施工方法,其特征在于所述注 水设计标高以开挖到坑底能抵抗承压水并满足规范要求的安全系数为准。
  3. 3.根据权利要求1所述的一种高承压水地区超深基坑的施工方法,其特征在于浇筑封 底混凝土层时,需在封底混凝土中吊放至少一道预制混凝土梁或钢梁。
  4. 4.根据权利要求3所述的一种高承压水地区超深基坑的施工方法,其特征在于在预制 混凝土梁或钢梁与围檩、侧墙之间设置支撑以传递底板水压力。
  5. 5.根据权利要求4所述的一种高承压水地区超深基坑的施工方法,其特征在于所述的 支撑在底板强度达到设计强度后拆除。
  6. 6.根据权利要求1所述的一种高承压水地区超深基坑的施工方法,其特征在于在基坑 内侧封底混凝土处地下墙墙面设置抗剪槽。
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