CN103114602A - 渗透浸渍聚凝粘结体二次融补的基坑止水帷幕及构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种渗透浸渍聚凝粘结体二次融补的基坑止水帷幕及构建方法，属于土木工程地下水防渗结构设计技术领域，该止水帷幕包括设置在基坑内侧壁的多根钢筋混凝土支护桩和多根首次帷幕桩，搭接成一整体单排封闭止水帷幕，还包括在地下水位以下的止水帷幕分叉处构建的,由高压旋喷水泥浆形成的二次帷幕桩及与该二次帷幕桩连成一体的渗透浸渍聚凝粘结体，该粘结体填补在地下水位以下的首次帷幕桩与钢筋混凝土支护桩之间的分叉处，或相邻两个首次帷幕桩之间的分叉处，并将所述首次帷幕桩和钢筋混凝土支护桩，或所述两个首次帷幕桩经渗透浸渍聚凝粘结成一体。本发明实现了有效的止水功能，且不需要改造施工环境，易于操作、工程造价低，实用性强。

Description

渗透浸渍聚凝粘结体二次融补的基坑止水帷幕及构建方法

技术领域

本发明属于土木工程地下水防渗结构设计技术领域，特别涉及地下矿产资源开发、地下空间资源开发、建筑物等地下防渗的土木工程地下超深大基坑围护结构侧壁止水帷幕结构。

背景技术

随着高层建筑的不断增加，在旧城区施工采用井点降水，引起邻近建筑、管线、路面开裂下沉的现象屡见不鲜。为了保护地下水资源、减少浪费，防止基坑外的地下水水位下降诱发相关地质灾害，对周围已建建筑物、管线、道路路面造成各种危害。止水帷幕是今后基坑施工降水的首要措施，也是未来发展的主流方向。

各行各业的地下矿产资源开发、地下空间资源开发、市政工程、地铁工程、水工建筑物的地下防渗、超大深基坑等等工程均离不开止水帷幕。止水帷幕均用深搅或高压旋喷机械建造。近几年，帷幕钻机由于具有机动性强，转场和安装方便的优点，被大、中型基础工程施工单位所使用，但是，现有帷幕钻机建造的咬合搭接式止水帷幕，是由帷幕桩12将相邻的钢筋混凝土支护桩11进行搭接,相邻成一整体止水帷幕（即基坑的围墙），如图1a所示，图中显示相邻的两个钢筋混凝土支护桩之间设置了两个帷幕桩；为保证基坑的安全，根据基坑深度和大小还对止水帷幕设置了多道钢腰梁、钢筋混凝土冠梁及锚索（图中未示出），与止水帷幕一起构成基坑的支护结构。采用这种结构的止水帷幕在基坑向下开挖至地下水位以下的超厚饱和透水层（包括粉土层和由粉砂、细砂、中粗砂组成的砂层）中，止水帷幕易出现开缝13，如图1b所示，即帷幕桩12与钢筋混凝土支护桩11之间，两个帷幕桩之间，由于钻机运行时钻头偏心使帷幕桩偏移出现分叉所至，使止水帷幕止水效果不佳。甚至绝大多数超深大基坑采用这种结构的止水帷幕均出现止水失效，导致基坑侧壁流砂大量涌入坑内，有可能直接出现基坑失稳事故的发生，为防止基坑失稳事故的发生,探索如何修补这种帷幕使其实现止水功能，是基坑继续向下开挖的关键。

然而，城市密集区，对已开挖较深的深基坑支护结构的现场，无论是坡顶，还是基坑坑内，其地域场地均很狭小，一般设计基坑内的地下主体结构的建筑外墙外围轮廓边线与止水帷幕之间仅留有700-800毫米的操作空间（通常把地下主体结构外墙边线与基坑支护结构之间的最大限宽，俗称为“肥槽”），加之现有钻机机器本身外围轮廓较大、钻杆超长，在开挖后的深基坑内止水帷幕侧壁坡脚处无法提供现有高架帷幕钻机工作平台的施工场地，现有机械在基坑内地下水位以下贴近支护结构侧壁对失效的止水帷幕进行修补改造,均存在诸多难题。

其一，当基坑开挖到地下水位以下，才发现原建造的止水帷幕分叉止水失效，再用现有大型帷幕钻机补打帷幕桩填补分叉的间隙，由于受诸多现场环境条件的制约（不适宜在地域场地均很狭小且有锚索悬挂钢腰梁高度限制）,无法提供贴近支护结构侧壁补钻的工作空间平台。

其二，在基坑顶面原止水帷幕上游不能补打帷幕桩：由于深基坑支护结构侧壁的坡体内有多道交错布置的土钉和锚索，基坑坡顶顶面的现场无论是否有帷幕钻机操作的工作场地，均禁止在基坑顶面补打帷幕。否则，钻机钻头遇到土钉或锚索的钢绞线，均会出现钻机倒塌与绞塌边坡土体的安全事故。

其三，在原帷幕下游补打帷幕桩不能贴壁落钻：由于对钢筋混凝土支护桩和止水帷幕均设置了钢筋混凝土冠梁和多道钢腰梁。当大型（长臂）钻机在基坑内坡脚处有工作面施工时，钻杆行程均必须要避开原帷幕墙侧壁四周外凸的各层钢腰梁（含钢筋混凝土冠梁）才能施工。加之，钻机钻杆护套外壳边缘到原帷幕墙侧壁的距离均在1000mm以上，在基坑内重新补做的第二排帷幕的位置均超出“肥槽”限宽。新旧二排帷幕相互分离不能咬合，仍达不到止水的效果。总之，不能贴壁落钻，使所补的新帷幕桩与原支护结构在立面上平行且不相交的各自独立体。

其四，用通用的大型长臂帷幕钻机在基坑内重补的二次帷幕，由于原设计安装的钢腰梁受阻隔，长臂钻机钻杆在基坑内坡脚处无足够的桅杆工作高度和相应的工作面施工，或用通用长臂钻机在坑内补桩，与原止水帷幕墙体不在同一个轴线上，且相差间距太大,占椐了肥槽的空间位置甚至占居了地下结构的空间位置,这是不相容的。

因此时至今日，止水帷幕往往不能起到完全隔水的作用，构建有效的止水帷幕或修补失效的止水帷幕使其止水仍是一个尚未很好解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种渗透浸渍聚凝粘结体二次融补基坑的止水帷幕及其构建方法，本发明在传统构建的止水帷幕的分叉处增补二次帷幕桩的同时形成渗透浸渍聚凝粘结体，实现了有效的止水功能，且构建方法以传统的构建止水帷幕为基础，不需要改造施工环境，易于操作、工程造价低，实用性强。

本发明提出一种渗透浸渍聚凝粘结体二次融补的基坑止水帷幕，该止水帷幕包括设置在基坑内侧壁的多根钢筋混凝土支护桩和多根首次帷幕桩，由1根或2根以上的相互搭接的首次帷幕桩将相邻的钢筋混凝土支护桩搭接成一整体单排封闭止水帷幕，其特征在于，还包括在地下水位以下的止水帷幕分叉处构建的,由高压旋喷水泥浆形成的二次帷幕桩及与该二次帷幕桩连成一体的渗透浸渍聚凝粘结体，该粘结体填补在地下水位以下的首次帷幕桩与钢筋混凝土支护桩之间的分叉处，或相邻两个首次帷幕桩之间的分叉处，并将所述首次帷幕桩和钢筋混凝土支护桩，或所述两个首次帷幕桩经渗透浸渍聚凝粘结成一体。

该二次帷幕桩的顶面在已开挖的基坑地下水位以下的砂层顶部位置，该二次帷幕桩的中心轴与钢筋混凝土支护桩的中心轴之间的夹角ф为ф=arctanф；tanф=H1/(H2+H3),其中，H1为钢筋混凝土支护桩的中心轴与二次帷幕桩顶面中心轴处之间的水平距离，H1的取值范围为1000毫米-850毫米；H2为地下水位以下的砂层的厚度，H3为二次帷幕桩在地下水位以下的砂层底部下卧的粘土层内的嵌入深度，H3的取值范围为1000～1500毫米。

本发明还提出上述渗透浸渍聚凝粘结体二次融补基坑止水帷幕的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据设计给定的基坑结构图及基点坐标,在土钉墙结构形成后的工地现场布设土钉墙的坡脚基坑一圈的开口线；在土钉墙的坡上的附近钻孔并安装地下水位观测井，量测施工前、后的地下水位；

2)根据基坑一圈的开口线进行基坑的第一次土方开挖,分层开挖至冠梁的梁底设计标高为止；根据设计给定的基坑支护结构图及基点坐标在工地现场布设钢筋混凝土支护桩的点位,用长螺旋钻机钻孔压灌超流态混凝土倒插钢筋笼形成钢筋混凝土支护桩；

3)根据设计给定的基坑支护结构图及基点坐标在工地现场布设止水帷幕的首次帷幕桩的点位,用深搅或高压旋喷钻机咬合搭接喷注水泥浆制成水泥土帷幕桩；

4）在所述点位钻孔依次形成设计要求的钢筋混凝土支护桩、与该钢筋混凝土支护桩咬合搭接的首次帷幕桩，从而构成封闭的止水帷幕，作为基坑的支护结构主体；在钢筋混凝土支护桩的强度达到设计强度要求时，完成锚索钻孔、钢绞线的安装、冠梁浇筑及冠梁上的锚索张拉；

5）进行基坑的第二次土方开挖，开挖至设计的第二道锚索标高为止，完成第二道锚索及钢腰梁的安装及该锚索的张拉；重复步骤5）进行第三次、第四次土方开挖，直到基坑的深度达到设计标高为止；

6)重复步骤5）进行多次土方开挖时,若开挖开始出现地下水时，若在非砂层内,则挖明坑或明沟集中抽排水后；继续开挖接近砂层时,若此处止水帷幕有效(即未出现分叉),钻孔并安装降水井管,降水井深度在基坑设计底部以下3～5米深处,用水泵降水抽排出坑外,继续开挖，直到基坑的深度达到设计标高为止；若出现止水帷幕失效(帷幕桩与钢筋混凝土支护桩之间出现分叉，或相邻两个首次帷幕桩之间出现分叉，向基坑内涌沙翻水流砂)，转步骤7）；

（以上步骤属于常规技术手段）

7）在所述止水帷幕分叉处进行水泥浆的高压旋喷，构建贴壁二次帷幕桩及与该二次帷幕桩连成一体的渗透浸渍聚凝粘结体；使该粘结体填补在首次帷幕桩与钢筋混凝土支护桩之间的分叉处，或相邻两首次帷幕桩之间的分叉处，并将所述首次帷幕桩与钢筋混凝土支护桩，或所述两相邻的首次帷幕桩经渗透浸渍聚凝粘结成一体。

上述步骤7）的具体构建过程为：

71）根据直线比例法中的莱因法中(参照水工建筑物教材的中的水闸的防渗排水中闸基渗透计算)确定的止水帷幕的渗径长度进行渗流控制设计，得出在地下水位线下的止水帷幕地下轮角不同高度分布的渗透水头，并获得作用在止水帷幕外侧最大渗透压力值；

72）在所述砂层中止水帷幕分叉处用土将止水帷幕壁脚处的地面垫高形成坡面，使该坡面与水平面的坡角为ф；

73）根据步骤71）得到的最大渗透压力值，选择钻机及超高压旋喷注浆泵，以及相应的钻机钻杆喷孔和超高压旋喷注浆泵压力，使超高压力旋喷注浆泵的压力至少大于最大渗透压力值的3倍以上；

74）再在72）坡面上放置锚杆钻机，该锚杆钻机钻杆轴线与支护桩的轴线之间的夹角与所述坡角ф相等,ф=arctanф，tanф=H1/(H2+H3),其中，H1为钢筋混凝土支护桩的中心轴与二次帷幕桩顶部中心轴处之间的水平距离，H1的取值范围为1000毫米-850毫米；H2为地下水位以下的砂层的厚度，H3为该砂层底部下卧到粘土隔水层的深度，H3的取值1000～1500毫米；启动短臂钻机紧贴止水帷幕壁下钻；

75）首先通过超高压旋喷注浆泵向高速旋转的空心钻杆内持续注入超高压纯水,水的压力为18-25Mpa,从钻杆前端喷嘴喷射出高压水射流；通过高速旋转轴前端的喷嘴超高压喷水，形成射流旋击波,波浪反复冲击剥蚀切削所述钢筋混凝土支护桩或首次帷幕桩保护层外表面的泥皮,使其表面洁净；

76）再次同轴下钻，持续注入超高压水泥浆，水与水泥的重量比为1:1至1:1.2,压力为30-32Mpa；通过高速旋转轴前端的喷嘴超高压喷出水泥浆，形成射流旋击波,波浪反复冲击钢筋混凝土支护桩或首次帷幕桩保护层内的饱和孔隙水和空气,并使饱和孔隙水和空气从保护层中排出,使水泥浆渗透到桩的保护层内的孔隙中同时也将冲击止水帷幕分叉间隙的砂土中的水与空气置换出来；同时使水泥浆渗透到桩的保护层内的孔隙中使水泥浆渗透到砂土中，形成一根或相互搭接的多根二次帷幕桩及与该二次帷幕桩连成一体的渗透浸渍聚凝粘结体；使分叉完全封闭；

77）重复步骤75）、76）直到砂层底部下卧的粘土隔水层的深度H3为止。

本发明的特点及有益效果

本发明以常规的构建止水帷幕为基础，在地下水位以下的止水帷幕出现分叉时构建二次帷幕桩及同时形成的渗透浸渍聚凝粘结体进行融补，解决了常规构建的止水帷幕失效的问题。本方法易于操作、工程造价低。

本发明可用于构建新的深基坑支护结构中，也可用于修补已建成的失效的深基坑支护结构。且不需要改造施工环境，实用性强，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为已有的止水帷幕示意图，其中，

图1a为理想的止水帷幕横截面示意图；

图1b为失效的止水帷幕横截面示意图。

图2为本发明的止水帷幕示意图，其中，

图2a为本发明的止水帷幕横向剖示意图；

图2b为图2a的A-A剖面示意图。

具体实施方式

本发明设计的渗透浸渍聚凝粘结体二次融补的基坑止水帷幕，结合附图及实施例详细说明如下:

本发明设计的渗透浸渍聚凝粘结体二次融补的基坑止水帷幕实施例结构，如图2所示，本实施例的矩形深基坑的止水帷幕设计周长约为600m,深度为-16.7m，其中的钢筋混凝土支护桩21直径为600mm，桩长24.50m,嵌固深度13.0m,桩顶标高-3.50m。两相邻钢筋混凝土支护桩的中心轴间距离为1200mm；

首次帷幕桩22直径为600mm，有效桩长23.25m,有效桩顶位置-4.5m，水泥浆的水灰比0.8～1.0。

相邻两根帷幕桩、相邻帷幕桩和支护桩之间的搭接最大宽度均约200mm。

还包括在止水帷幕分叉23处构建的由高压旋喷水泥浆形成的二次帷幕桩24及与该二次帷幕桩连成一体的渗透浸渍聚凝粘结体25（本实施例中，在基坑挖掘到饱和透水厚沙层265，有些首次帷幕桩22因偏移出现分叉23(包括在首次帷幕桩与钢筋混凝土支护桩之间有分叉处，相邻两个首次帷幕桩之间也有分叉处），该粘结体填补在首次帷幕桩22与钢筋混凝土支护桩21之间的分叉23处，及相邻两个首次帷幕桩22之间的分叉23处，并将所述首次帷幕桩和钢筋混凝土支护桩，及所述两个首次帷幕桩经渗透浸渍聚凝粘结成一体，图2(a)示意地显示出本实施例在地下水位以下的止水帷幕分叉处构建二次帷幕及渗透浸渍聚凝粘结体的一段横向剖面。

本实施例的基坑止水帷幕外侧土体26,由上至下的土层分布如图2b所示，包括杂填土层261、第一砂土层262、第一粘土层263、粉土层264、第二砂层（粉细厚砂层）265、第二粘土层266、第三砂土层267（首次帷幕桩尖端落在该砂层内）、第三粘土层268（支护桩的桩尖端处）。在基坑止水帷幕外侧土钉墙坡上开口线以外的土体26内还设有地下水位观测井27，并测出地下初始水位28为-5.000米，位于第一粘土层内。在基坑钢筋混凝土支护桩顶部（位于第一砂层内）设置有一圈封闭的钢筋混凝土冠梁29；基坑设计坑底20落在第二砂层265内。

上述二次帷幕桩24的桩顶标高即为基坑挖到地下水位以下的第二沙层265顶部时的标高（此处出现首次帷幕桩和钢筋混凝土支护桩之间或相邻两首次帷幕桩之间出现分叉间隙，并出现坡体内的饱和粉细砂土从基坑侧壁桩幕分叉缝隙中座滑塌落压向坑内涌砂翻水流砂迹象)，本实施例采用XPB-90型超高压旋喷注浆泵,向MGJ-50短臂钻机空心钻杆轴中，注入超高压纯水泥浓浆，通过喷嘴高压高速喷浆，形成射流旋击波反复循环波击地下水位以下钢筋混凝土支护桩或首次帷幕的保护层内的饱和孔隙水、浆击波反复循环波击饱和砂土层并将饱和砂土层中的水与空气置换出来制成二次帷幕桩24及相连的渗透浸渍凝结体，并与首次帷幕和钢筋混凝土支护桩界面紧密结合。

上述二次帷幕桩的顶面在已开挖的基坑地下水位以下的砂层顶部位置，该二次帷幕桩24的中心轴241与钢筋混凝土支护桩21的中心轴211夹角ф为ф=arctanф;tanф=H1/(H2+H3),其中，H1为地下水位以下的钢筋混凝土支护桩21的中心轴211与二次帷幕桩24顶部中心轴处241之间的水平距离，H1的取值范围为850～1000毫米；；H2为地下水位以下的第二沙层265的厚度(本实施例为8～10米)，H3为第二砂层265底部下卧第二粘土层266内嵌入的深度，H3的取值为1.0～1.5米。渗透浸渍凝结体25为扇楔形体,将二次帷幕桩24、钢筋混凝土支护桩21、和首次帷幕桩22粘接成整体，构成渗透浸渍聚凝粘结体二次融补的基坑止水帷幕，如图2b所示

本发明还提出上述渗透浸渍聚凝粘结体二次融补基坑止水帷幕的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据设计给定的基坑结构图及基点坐标,在土钉墙结构形成后的工地现场布设土钉墙的坡脚基坑一圈的开口线；在土钉墙的坡上的附近钻孔并安装地下水位观测井，量测施工前、后的地下水位；

2)根据基坑一圈的开口线进行基坑的第一次土方开挖,分层开挖至冠梁的梁底设计标高为止(本实施例的冠梁梁底标高为-4.60m,首次帷幕设计有效桩顶标高为-4.5m,钢筋混凝土支护桩设计桩顶标高-3.50m)；根据设计给定的基坑支护结构图及基点坐标在工地现场布设钢筋混凝土支护桩的点位,用长螺旋钻机钻孔压灌超流态混凝土倒插钢筋笼形成钢筋混凝土支护桩；

3)根据设计给定的基坑支护结构图及基点坐标在工地现场布设止水帷幕的首次帷幕桩的点位,用深搅或高压旋喷钻机咬合搭接喷注水泥浆制成水泥土帷幕桩；

4）在所述点位钻孔依次形成设计要求的钢筋混凝土支护桩、与该钢筋混凝土支护桩咬合搭接的首次帷幕桩，从而构成封闭的止水帷幕，作为基坑的支护结构主体；在钢筋混凝土支护桩的强度达到设计强度要求时，完成锚索钻孔、钢绞线的安装、冠梁浇筑及冠梁上的锚索张拉；

5）进行基坑的第二次土方开挖，开挖至设计的第二道锚索标高为止，完成第二道锚索及钢腰梁的安装及该锚索的张拉；重复步骤5）进行第三次、第四次土方开挖，直到基坑的深度达到设计标高为止；

6)重复步骤5）进行多次土方开挖时,若开挖开始出现地下水时，若在非砂层内,则挖明坑或明沟集中抽排水后；继续开挖接近砂层时,若此处止水帷幕有效(即未出现分叉),钻孔并安装降水井管,降水井深度在基坑设计底部以下3～5米深处,用水泵降水抽排出坑外,继续开挖，直到基坑的深度达到设计标高为止；若出现止水帷幕失效(帷幕桩与钢筋混凝土支护桩之间出现分叉，或相邻两个首次帷幕桩之间出现分叉，向基坑内涌沙翻水流砂)，转步骤7）；

（以上步骤属于常规技术手段）

7）在所述止水帷幕分叉处进行水泥浆的高压旋喷，构建贴壁二次帷幕桩及与该二次帷幕桩连成一体的渗透浸渍聚凝粘结体；使该粘结体填补在首次帷幕桩与钢筋混凝土支护桩之间的分叉处，或相邻两首次帷幕桩之间的分叉处，并将所述首次帷幕桩与钢筋混凝土支护桩，或所述两相邻的首次帷幕桩经渗透浸渍聚凝粘结成一体。

上述步骤7）的具体构建过程为：

71）根据水工建物渗流控制理论中的直线比例法中的莱因法确定的止水帷幕的渗径长度进行渗流控制设计，得出在地下水位线下的止水帷幕地下轮角不同高度分布的渗透压力值，并推求获得帷幕外侧面的最大渗透压力值；

72）在所述砂层中止水帷幕分叉处用土将止水帷幕壁脚处的地面垫高形成坡面，使该坡面与水平面的坡角为ф；

73）根据步骤71）得到的最大渗透压力值，选择钻机及超高压旋喷注浆泵，以及相应的钻机钻杆喷孔和超高压旋喷注浆泵压力，使超高压力旋喷注浆泵的压力至少大于最大渗透压力值对应的压力值的3倍以上；

74）再在72）坡面上放置微型锚杆钻机（钻杆长度小于2300），该微型锚杆钻机钻杆轴线与支护桩的轴线之间的夹角与所述坡角ф相等,ф=arctanф，tanф=H1/(H2+H3),其中，H1为钢筋混凝土支护桩的中心轴与二次帷幕桩顶部中心轴处之间的水平距离，H1的取值范围为850～1000毫米(本实施例中:钢筋混凝土支护桩外表面与微型钻机钻杆护套外围轮廓的最小距离是350mm)；H2为地下水位以下的砂层的厚度，H3为该砂层底部下卧到粘土隔水层的深度，H3的取值1000～1500毫米；启动短臂钻机紧贴止水帷幕壁下钻；

75）首先通过超高压旋喷注浆泵向高速旋转的空心钻杆内持续注入超高压纯水（本实施例采用的高压注浆泵的泵管内径为16毫米的细钢管,水的压力为18～25Mpa）,从钻杆前端喷嘴喷射出高压水射流(钻机的空心钻杆直径为42毫米,钻杆只有一个喷嘴,直径为2.0至2.5毫米)；通过高速旋转轴前端的喷嘴超高压喷水，形成射流旋击波,波浪反复冲击剥蚀切削所述钢筋混凝土支护桩或首次帷幕桩保护层外表面的泥皮,使其表面洁净；

76）再次同心下钻，持续注入超高压水泥浆（本实施例的水与水泥的重量比为1:1至于:1.2,压力为30～35Mpa）；通过高速旋转轴前端的喷嘴超高压喷出水泥浆，形成射流旋击波,波浪反复冲击钢筋混凝土支护桩或首次帷幕桩保护层内的饱和孔隙水和空气,并使饱和孔隙水和空气从保护层中排出,使水泥浆渗透到桩的保护层内的孔隙中同时也将冲击止水帷幕分叉间隙的砂土中的水与空气置换出来；同时使水泥浆渗透到桩的保护层内的孔隙中使水泥浆渗透到砂土中，形成一根或相互搭接的多根二次帷幕桩及与该二次帷幕桩连成一体的渗透浸渍聚凝粘结体；使分叉完全封闭(若分叉较大则要再按相同的方法增补二次帷幕桩)。

77）重复步骤75）、76）直到砂层底部下卧的粘土隔水层的深度H3为止。

本发明的原理

注入超高压纯水泥浓浆,通过高速高压浆液射流形成旋击波,旋击波的波浪冲击压力,循环波击地下水位以下钢筋混凝土支护桩保护层内的饱和孔隙水与空气,循环波击地下水位以下首次帷幕桩的保护层内的饱和孔隙水与空气,循环波击地下水位以下的饱和砂土层内的饱和孔隙水与空气,并将帷幕桩、钢筋混凝土支护桩的表层保护层饱和孔隙水与空气、饱和砂土层中的饱和孔隙水与空气均全部置换出来。并使渗透浸渍凝结体与首次帷幕桩、钢筋混凝土支护桩、二次帷幕桩的界面均紧密结合。

本实施例的技术效果：

1)本实施例的止水帷幕强度指标满足设计与规范要求：

本实施例的防渗止水帷幕R28设计抗压强度值＞2Mpa即可;

本实施例的实际测试抗压强度值分别为：首次帷幕桩R28抗压强度实测值为8～15Mpa＞＞2Mpa;钢筋混凝土支护桩R28抗压强度实测值为20～25Mpa＞＞2Mpa;二次微型帷幕桩及渗透浸渍聚凝粘结体R28抗压强度实测值为15～25Mpa＞＞2Mpa。上述结果显示二次微型帷幕桩及渗透浸渍聚凝粘结的R28抗压强度实测值均高于首次帷幕桩;跟钢筋混凝土支护桩R28抗压强度实测值接近。

2)止水帷幕渗透系数K满足设计与规范要求

本实施例的防渗止水帷幕,其设计渗透系数K≤i*10^-6cm/s(1≤i≤10)。

本实施例的实测渗透系数K值依次分别为:首次帷幕桩为i*10^-6、钢筋混凝土支护桩为i*10^-（6～7）、二次微型帷幕桩及渗透浸渍聚凝粘结体为i*10^-(7～8)。各元素的实测渗透系数K值均高于设计防渗止水帷幕渗透系数K≤i*10^-6cm/s(1≤i≤10)。

Claims (4)

1.一种渗透浸渍聚凝粘结体二次融补的基坑止水帷幕，该止水帷幕包括设置在基坑内侧壁的多根钢筋混凝土支护桩和多根首次帷幕桩，由1根或2根以上的相互搭接的首次帷幕桩将相邻的钢筋混凝土支护桩搭接成一整体单排封闭止水帷幕，其特征在于，还包括在地下水位以下的止水帷幕分叉处构建的,由高压旋喷水泥浆形成的二次帷幕桩及与该二次帷幕桩连成一体的渗透浸渍聚凝粘结体，该粘结体填补在地下水位以下的首次帷幕桩与钢筋混凝土支护桩之间的分叉处，或相邻两个首次帷幕桩之间的分叉处，并将所述首次帷幕桩和钢筋混凝土支护桩，或所述两个首次帷幕桩经渗透浸渍聚凝粘结成一体。

2.如权利要求1所述基坑止水帷幕，其特征在于，该二次帷幕桩的顶面在已开挖的基坑地下水位以下的砂层顶部位置，该二次帷幕桩的中心轴与钢筋混凝土支护桩的中心轴之间的夹角ф为ф=arctanф；tanф=H1/(H2+H3),其中，H1为钢筋混凝土支护桩的中心轴与二次帷幕桩顶面中心轴处之间的水平距离，H1的取值范围为850～1000毫米；H2为地下水位以下的砂层的厚度，H3为二次帷幕桩在地下水位以下的砂层底部下卧的粘土层内的嵌入深度，H3的取值范围为1000～1500毫米。

3.一种构建如权利要求1所述基坑止水帷幕的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据设计给定的基坑结构图及基点坐标,在土钉墙结构形成后的工地现场布设土钉墙的坡脚基坑一圈的开口线；在土钉墙的坡上的附近钻孔并安装地下水位观测井，量测施工前、后的地下水位；

2)根据基坑一圈的开口线进行基坑的第一次土方开挖,分层开挖至冠梁的梁底设计标高为止；根据设计给定的基坑支护结构图及基点坐标在工地现场布设钢筋混凝土支护桩的点位,用长螺旋钻机钻孔压灌超流态混凝土倒插钢筋笼形成钢筋混凝土支护桩；

3)根据设计给定的基坑支护结构图及基点坐标在工地现场布设止水帷幕的首次帷幕桩的点位,用深搅或高压旋喷钻机咬合搭接喷注水泥浆制成水泥土帷幕桩；

4）在所述点位钻孔依次形成设计要求的钢筋混凝土支护桩、与该钢筋混凝土支护桩咬合搭接的首次帷幕桩，从而构成封闭的止水帷幕，作为基坑的支护结构主体；在钢筋混凝土支护桩的强度达到设计强度要求时，完成锚索钻孔、钢绞线的安装、冠梁浇筑及冠梁上的锚索张拉；

5）进行基坑的第二次土方开挖，开挖至设计的第二道锚索标高为止，完成第二道锚索及钢腰梁的安装及该锚索的张拉；重复步骤5）进行第三次、第四次土方开挖，直到基坑的深度达到设计标高为止；

6)重复步骤5）进行多次土方开挖时,若开挖开始出现地下水时，若在非砂层内,则挖明坑或明沟集中抽排水后；继续开挖接近砂层时,若此处止水帷幕有效(即未出现分叉),钻孔并安装降水井管,降水井深度在基坑设计底部以下3～5米深处,用水泵降水抽排出坑外,继续开挖，直到基坑的深度达到设计标高为止；若出现止水帷幕失效，转步骤7）；

7）在所述止水帷幕分叉处进行水泥浆的高压旋喷，构建贴壁二次帷幕桩及与该二次帷幕桩连成一体的渗透浸渍聚凝粘结体；使该粘结体填补在首次帷幕桩与钢筋混凝土支护桩之间的分叉处，或相邻两首次帷幕桩之间的分叉处，并将所述首次帷幕桩与钢筋混凝土支护桩，或所述两相邻的首次帷幕桩经渗透浸渍聚凝粘结成一体。

4.如权利要求3所述方法，其特征在于，所述步骤7）的具体构建过程为：

71）根据水工建物渗流控制理论中的直线比例法中的莱因法确定的止水帷幕的渗径长度进行渗流控制设计，得出在地下水位线下的止水帷幕地下轮角不同高度分布的渗透压水头，并推算求得帷幕外侧面的最大渗透压力值；

72）在所述砂层中止水帷幕分叉处用土将止水帷幕壁脚处的地面垫高形成坡面，使该坡面与水平面的坡角为ф；

73）根据步骤71）得到的最大渗透压力值，选择钻机及超高压旋喷注浆泵，以及相应的钻机钻杆喷孔和超高压旋喷注浆泵压力，使超高压力旋喷注浆泵的压力至少大于最大渗透压力值的3倍以上；

74）再在72）坡面上放置锚杆钻机，该锚杆钻机钻杆轴线与支护桩的轴线之间的夹角与所述坡角ф相等,ф=arctanф，tanф=H1/(H2+H3),其中，H1为钢筋混凝土支护桩的中心轴与二次帷幕桩顶部中心轴处之间的水平距离，H1的取值范围为1000毫米-850毫米；H2为地下水位以下的砂层的厚度，H3为该砂层底部下卧到粘土隔水层的深度，H3的取值1000～1500毫米；启动短臂钻机紧贴止水帷幕壁下钻；

75）首先通过超高压旋喷注浆泵向高速旋转的空心钻杆内持续注入超高压纯水,水的压力为18-25Mpa,从钻杆前端喷嘴喷射出高压水射流；通过高速旋转轴前端的喷嘴超高压喷水，形成射流旋击波,波浪反复冲击剥蚀切削所述钢筋混凝土支护桩或首次帷幕桩保护层外表面的泥皮,使其表面洁净；

76）再次同轴下钻，持续注入超高压水泥浆，水与水泥的重量比为1:1至1:1.2,压力为30-32Mpa；通过高速旋转轴前端的喷嘴超高压喷出水泥浆，形成射流旋击波,波浪反复冲击钢筋混凝土支护桩或首次帷幕桩保护层内的饱和孔隙水和空气,并使饱和孔隙水和空气从保护层中排出,使水泥浆渗透到桩的保护层内的孔隙中同时也将冲击止水帷幕分叉间隙的砂土中的水与空气置换出来；同时使水泥浆渗透到桩的保护层内的孔隙中使水泥浆渗透到砂土中，形成一根或相互搭接的多根二次帷幕桩及与该二次帷幕桩连成一体的渗透浸渍聚凝粘结体；使分叉完全封闭；

77）重复步骤75）、76）直到砂层底部下卧的粘土隔水层的深度H3为止。

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