CN103510522A - 淤泥性土质深基坑开挖与泵送撼砂回填施工工法 - Google Patents

Abstract

一种淤泥性土质深基坑开挖与泵送撼砂回填施工工法，其步骤如下：步骤一、测量与定位；步骤二、利用人工在拟开挖的深基坑的中部位置处挖开一个小型基坑；步骤三、将排泥浆用的悬浮式污水泵放入该小型基坑中；步骤四、进行深基坑开挖施工；步骤五、深基坑开挖施工完成后，由工长组织质检员、技术员、测量员对深基坑位置、尺寸、放坡进行统一验收；步骤六、进行泵送撼砂回填施工。本工法是一种非常方便迅速的使用方法，解决了桩+淤泥性土质深基坑常规开挖与回填的各种不利因素和施工难题，适用于沿海、湿地淤泥质土、地下水位较高的所有项目深基坑工程的开挖、回填，保证了工程的正常施工。

Description

淤泥性土质深基坑开挖与泵送撼砂回填施工工法

技术领域

本发明涉及一种基坑开挖施工工法和一种基坑回填施工工法。

背景技术

传统的深基坑开挖工艺是采用塔吊、挖掘机等大型机械进行挖掘，同时配合着进行降水。但在水位较高且土质为淤泥性土质的沿海地区，这种传统的深基坑开挖方式具有降水效果不明显、施工难度大、施工危险性高、施工工期长、施工成本高的缺点，所以需要改进。

传统的深基坑回填工艺是采用塔吊、翻斗车等大型机械进行回填。但在水位较高且土质为淤泥性土质的沿海地区，这种传统的深基坑回填方式具有施工难度大、施工危险性高、施工工期长、施工成本高的缺点，所以也需要改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种淤泥性土质深基坑开挖与泵送撼砂回填施工工法，要解决在水位较高且土质为淤泥性土质的沿海地区，传统的深基坑开挖工艺降水效果不明显、施工难度大、施工危险性高、施工工期长、施工成本高的技术问题，以及传统的深基坑回填工艺施工难度大、施工危险性高、施工工期长、施工成本高的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种淤泥性土质深基坑开挖与泵送撼砂回填施工工法，其特征在于步骤如下：步骤一、测量与定位；步骤二、利用人工在拟开挖的深基坑的中部位置处挖开一个小型基坑，并将挖出的淤泥堆置在拟开挖的深基坑的四周；步骤三、将排泥浆用的悬浮式污水泵放入该小型基坑中；步骤四、进行深基坑开挖施工，即进行深基坑放坡施工，同时人站在小型基坑中、用高压水枪对小型基坑进行高压冲洗，使淤泥与冲刷水相溶成为泥浆，当排泥浆用的悬浮式污水泵在泥浆的作用下浮起来后，开启排泥浆用的悬浮式污水泵，利用排泥浆用的悬浮式污水泵将泥浆排至坑外；步骤五、深基坑开挖施工完成后，由工长组织质检员、技术员、测量员对深基坑位置、尺寸、放坡进行统一验收，确认深基坑施工完成后的尺寸能够满足图纸设计、土方开挖方案中放坡系数和各项施工条件；步骤六、进行泵送撼砂回填施工，即待深基坑具备回填条件时，在试验合格后的回填砂堆中间挖设一坑，将排砂水混合物用的悬浮式污水泵放入该坑中，然后利用高压水枪向坑中注水，在高压水枪的作用下，水与回填砂会很好的混合，成为砂水混合物；当排砂水混合物用的悬浮式污水泵在砂水混合物的作用下浮起来后，启动排砂水混合物用的悬浮式污水泵，排砂水混合物用的悬浮式污水泵将砂水混合物自深基坑的一侧注入至基坑回填部位；待基坑回填部位中的砂水混合物处于相对静止状态，砂、水自然分离后，且深基坑的另一侧中放置的排水用的悬浮式污水泵浮起来后，开启排水用的悬浮式污水泵，将自然分离后的水排出，同时回填砂撼砂回填在基坑回填部位中。

所述步骤四中，可由工长、测量员实时监测基坑位置与深度，避免造成多余成本投入。

所述步骤四中，当深基坑的施工深度达到1.5米时，可设置看护人员，并在基坑线外2米处设立临时维护和警示牌，避免机械施工及人员长期走动所产生的活荷载对深基坑边坡造成的扰动而出现基坑边坡坍塌现象，降低安全隐患。

所述步骤六中，泵送撼砂回填施工可为分次回填，并且按照实验要求，每完成一次回填，项目专业实验人员要通知试验部门进行现场取样，以保证撼砂密实度达到图纸设计要求，以满足下道工序施工条件。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：本发明对淤泥性土质土方开挖及回填采取水冲、泵抽、撼砂法来进行施工，是一种非常方便迅速的使用方法（因为减少了深基坑施工时的多种工序，同时降低了资金的投入，大大缩短了深基坑的施工时间），解决了桩+淤泥性土质深基坑常规开挖与回填的各种不利因素和施工难题，适用于沿海、湿地淤泥质土、地下水位较高的所有项目深基坑（电梯基坑、集水坑）工程的开挖、回填，保证了工程的正常施工。

本发明合理解决了施工难度大的问题，即解决了降水（二次降水）效果不明显、大型机械开挖深基坑桩间土易对桩造成扰动、基槽二次扰动、以及回填夯实时机械无工作面的问题。

本发明安全系数高，有效规避了大型机械施工时产生的荷载所造成的深基坑塌方及人员密集塔吊吊运交叉作业时存在的安全隐患（实施时注意随时关注近期内天气变化，有降雨使时，及时对基坑边坡进行覆盖，预防塌方）。

本发明解决了施工工序繁琐的难题，施工工期短，可大大提高生产效率，因为通过水冲、泵送法施工深基坑（二次降水系统正常运转后就可以施工），一是大大缩短了挖坑的施工时间，二是没有了采用机械开挖深基坑而产生的基槽预留防扰动土层的清理时间。

本发明施工成本低，因为人员、物资、机械费用的投入都很少，尤其是材料、设备投入少，只需悬浮式污水泵、高压水枪和电源即可施工，所以效益非常大。本发明操作简单，技术熟练，只需了解水压、污水泵功率和相关电专业知识即可施工。

本发明合理的利用了现有的丰富水资源，降低了工程成本，确保了工期，满足了设计要求，为工程如期履约提供了良好的保障，适用于沿海、湿地、湖泊、河流等水位较高淤泥性土质同类工程。

本发明的工艺原理是，在深基坑开挖过程中，利用水土可互溶形成液态混合物及水分子流动的可携带性，采用外力强行施压，利用高压水枪配合大功率的悬浮式污水泵，对含水量较高的基坑中部位置，有规则呈现放射形对基坑内密集桩间土进行分层冲刷、稀释，使淤泥和水很好地相溶，再由大功率污水泵一并排出；在深基坑回填过程中，同样利用砂、水互溶形成液态混合物及水分子流动的可携带性，将试验合格的砂与水混合后用大功率污水泵送入深基坑肥槽中，完成撼砂法基坑回填，使其压实密度高于原有土质密度或达到工程图纸中设计要求的压实系数（桩受力）。

本发明的的大气的和光控制：1、由于没有大型机械作业，不会向大气排放废气 ，不会增加对空气的污染；2、夜晚作业只采用普通照明灯具就能满足施工要求，节省了风能或热能而转变的电能，同时也降低光的污染。

本发明的的节能控制：1、热能源消耗控制；不动用大型机械，不消耗各种燃油、燃气、煤炭类一次能源，只消耗少量电能。2、物质能源控制；本发明可以节省护坡桩、钢板桩、钢管桩、混凝土锚喷、土钉墙等工序物资的投入，无形的降低了国家各种物资、能源的消耗。3、人力、资金资源；本发明施工人员投入少，2～4人即可作业；时间短，普通住宅建筑的电梯深基坑、集水坑2天内即可完成，克服了普面劳动力匮乏的缺点，同时也相对降低了开工初级阶段资金的投入。

本发明的噪音控制：根据建筑施工噪声标准(GB12523-90)，不适用大型机械作业，昼夜均可施工，且夜晚施工不会对工作一天的工人及附近居民的休息造成干扰，其产生的噪音远远低于国家规定值。国家标准类别表见表1。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是淤泥性土质深基坑泵送撼砂回填过程的结构示意图。

附图标记：1－建筑结构、2－自然土壤、3－进料泵管、4－砂水混合物、5－回填砂、6－自然分离后的水、7－排水用的悬浮式污水泵、8－排水管。

具体实施方式

这种淤泥性土质深基坑开挖与泵送撼砂回填施工工法，其步骤如下。

步骤一、测量与定位。具体来说，专业测放人员依据图纸、地勘报告、土方开挖方案对深基坑位置、放坡精确定位，由工长组织测量员、质检员、技术员对基坑尺寸联合验收，确保工作面满足施工要求，防止二次费用产生。

步骤二、利用人工在拟开挖的深基坑的中部位置处挖开一个直径1～3米左右（根据污水泵和气囊大小而定）、深度300～500毫米左右的小型基坑，并将挖出的淤泥堆置在拟开挖的深基坑的四周，防止开始作业时泥浆流入主楼基槽中所造成人力、物资二次投入。开挖前，要由工长对施工人员进行技术交底、安全技术交底，做好各种防护（安全帽、绝缘手套、防护面罩、防护镜等），安全部门要做好三级教育。

步骤三、将排泥浆用的悬浮式污水泵放入该小型基坑中。本实施例中，悬浮式污水泵就是在普通污水泵上绑上气囊，以使污水泵可以悬浮起来。

步骤四、进行深基坑开挖施工，即进行深基坑放坡施工，同时人站在小型基坑中、用高压水枪对小型基坑进行高压冲洗，使淤泥与冲刷水相溶成为泥浆，当排泥浆用的悬浮式污水泵在泥浆的作用下浮起来后，开启排泥浆用的悬浮式污水泵，利用排泥浆用的悬浮式污水泵将泥浆排至坑外。

所述步骤四中，由工长、测量员实时监测基坑位置与深度，避免造成多余成本投入及回填时回填量的增加（过小没有工作面或达不到施工尺寸，会产生二次费用）。

所述步骤四中，当深基坑的施工深度达到1.5米时，要设置看护人员，并在基坑线外2米处设立临时维护和警示牌，避免机械施工及人员长期走动所产生的活荷载对深基坑边坡造成的扰动而出现基坑边坡坍塌现象，降低安全隐患。

步骤五、深基坑开挖施工完成后，由工长组织质检员、技术员、测量员对深基坑位置、尺寸、放坡进行统一验收，确认深基坑施工完成后的尺寸能够满足图纸设计、土方开挖方案中放坡系数和各项施工条件。

步骤六、进行泵送撼砂回填施工，即待深基坑具备回填条件时，在试验合格后的回填砂堆中间挖设一坑，将排砂水混合物用的悬浮式污水泵放入该坑中，然后利用高压水枪向坑中注水，在高压水枪的作用下，水与回填砂会很好的混合，成为砂水混合物4。

当排砂水混合物用的悬浮式污水泵在砂水混合物的作用下浮起来后，启动排砂水混合物用的悬浮式污水泵，排砂水混合物用的悬浮式污水泵将砂水混合物自深基坑的一侧注入（即自深基坑一角注入）至基坑回填部位。

待基坑回填部位中的砂水混合物处于相对静止状态，砂、水自然分离后，且深基坑的另一侧中放置（即在对角处设置）的排水用的悬浮式污水泵7（一台，功率3.5 kw）浮起来后，开启排水用的悬浮式污水泵7，将自然分离后的水6排出，同时回填砂5撼砂回填在基坑回填部位中。所述自然分离后的水可排至原始点，在步骤四和步骤六中重复利用，以节约水资源。

所述步骤六中，土方撼砂回填前应清除基底垃圾、树根等杂物，工长组织质检员、技术员、测量员验收，经验收合格后报与监理共同对基坑隐蔽前验收，经验收合格后进行回填（留好影像资料）。所述回填砂要复试合格后再填入。

所述步骤六中，泵送撼砂回填施工可为分次回填，并且按照实验要求，每完成一次回填，项目专业实验人员要通知试验部门进行现场取样，以保证撼砂密实度达到图纸设计要求，以满足下道工序施工条件。

所述高压水枪和悬浮式污水泵在使用前，要调试好，要对高压水枪和悬浮式污水泵进行细致检查，确保高压水枪和悬浮式污水泵不漏电，确保高压水枪压力满足施工要求，但不宜过大，防止施工时产生的反作用力过大操作人员不易控制，要确保气囊必须密封，以确保悬浮式污水泵的悬浮效果等先决条件。

所述悬浮式污水泵的悬浮原理来源于阿基米德定律：浸在静止流体中的物体受到流体作用的合力大小等于物体排开的流体的重力，这个合力称为浮力，这就是著名的阿基米德定律(Archimedes)，又称阿基米德原理，浮力原理；浮力的大小可用下式计算：F浮=ρ液（气）gV排。

所述高压水枪原理利用了帕斯卡定律：加在密闭液体任一部分的压强，必然按其原来的大小，由液体向各个方向传递，利用这一原理将水从水枪中压出，将固态土转变成颗粒状（粉状）；因为液体的压力F在数值上等于重力G,所以由p=F/S推出p=G/S,又因为G=mg,所以p=G/S=mg/S,且m=ρv,所以p=mg/S=ρvg/S,物体的体积公式是V=Sh,所以p=ρvg/S=ρShg/S，然后S与S约掉后，得p=ρhg，最终，液体压强公式是p=ρhg。所述S为底面积，h为高。

本发明的关键技术为水压调试、悬浮污水泵的功率选用与配置。本发明涉及的工程施工技术难点，淤泥性土质，水位高，危险性、工期长、成本高安全隐患多等不利因素。

本发明的质量控制依据《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202—2002。

所述深基坑的开挖允许偏差见表2。

所述回填砂回填完成后，要检测回填标高、压实密度等，检验标准应符合表3、即填土工程质量检验标准（mm）的规定。

施工过程中的质量控制措施：1.加强施工工艺管理，保证工艺过程的先进、合理和相对稳定，以减少和预防质量、安全事故的发生。2.坚持质量检查与验收制度，严格执行“三检制”，上道工序不合格不得进入下道工序，技术复核工作，以保证工程质量。3.及时准确地收集质量保证原始资料，交做好整理归挡工作，为整个工程积累原始准确的质量档案，各类资料的整理与施工同步进行。4.基坑开完成后，为防止垫层混凝土与泥浆混合，降低混凝土强度等级，先将基坑底部铺150mm后碎石。

施工过程中的安全生产说明：安全生产管理是项目管理的重要组成部分，是保证生产顺利进行、防止伤亡事故发生的关键；因此需采取各种对策，做到既管人又管生产现场的物和环境；所以必须形成项目安全管理体系，使项目形成纵横网络管理体制。

施工过程中的施工安全管理：1、贯彻执行劳动保护、安全生产工作的各类法规、条例、规定，遵守安全生产制度和规定。2、所有的施工及管理人员必须严格遵守安全生产纪律，正确穿、戴和使用好劳动防护用品。3、认真贯彻执行工地分部分项、工种及施工技术交底要求。4、操作人员必须按规定经进行三级教育再进行作业，未经教育、技术交底、安全技术交底禁止作业，操作严禁违章作业、管理人员禁止违章指挥。5.必须严格执行各类安全用电制度，严禁一闸多机现象出现。电气设备，在使用前应先进行检查，禁止电缆拖地现象存在。

以某工程为例，深基坑开挖常规做法与本发明的效益和时间对比参见表4。

以某工程为例，深基坑回填常规做法与本发明的时间和效益对比参见表5。

Claims (4)

1.一种淤泥性土质深基坑开挖与泵送撼砂回填施工工法，其特征在于步骤如下：

步骤一、测量与定位；

步骤二、利用人工在拟开挖的深基坑的中部位置处挖开一个小型基坑，并将挖出的淤泥堆置在拟开挖的深基坑的四周；

步骤三、将排泥浆用的悬浮式污水泵放入该小型基坑中；

步骤四、进行深基坑开挖施工，即进行深基坑放坡施工，同时人站在小型基坑中、用高压水枪对小型基坑进行高压冲洗，使淤泥与冲刷水相溶成为泥浆，当排泥浆用的悬浮式污水泵在泥浆的作用下浮起来后，开启排泥浆用的悬浮式污水泵，利用排泥浆用的悬浮式污水泵将泥浆排至坑外；

步骤五、深基坑开挖施工完成后，由工长组织质检员、技术员、测量员对深基坑位置、尺寸、放坡进行统一验收，确认深基坑施工完成后的尺寸能够满足图纸设计、土方开挖方案中放坡系数和各项施工条件；

步骤六、进行泵送撼砂回填施工，即待深基坑具备回填条件时，在试验合格后的回填砂堆中间挖设一坑，将排砂水混合物用的悬浮式污水泵放入该坑中，然后利用高压水枪向坑中注水，在高压水枪的作用下，水与回填砂会很好的混合，成为砂水混合物；

当排砂水混合物用的悬浮式污水泵在砂水混合物的作用下浮起来后，启动排砂水混合物用的悬浮式污水泵，排砂水混合物用的悬浮式污水泵将砂水混合物自深基坑的一侧注入至基坑回填部位；

待基坑回填部位中的砂水混合物处于相对静止状态，砂、水自然分离后，且深基坑的另一侧中放置的排水用的悬浮式污水泵浮起来后，开启排水用的悬浮式污水泵，将自然分离后的水排出，同时回填砂撼砂回填在基坑回填部位中。

2.根据权利要求1所述的淤泥性土质深基坑开挖与泵送撼砂回填施工工法，其特征在于：所述步骤四中，由工长、测量员实时监测基坑位置与深度，避免造成多余成本投入。

3.根据权利要求1所述的淤泥性土质深基坑开挖与泵送撼砂回填施工工法，其特征在于：所述步骤四中，当深基坑的施工深度达到1.5米时，要设置看护人员，并在基坑线外2米处设立临时维护和警示牌，避免机械施工及人员长期走动所产生的活荷载对深基坑边坡造成的扰动而出现基坑边坡坍塌现象，降低安全隐患。

4.根据权利要求1所述的淤泥性土质深基坑开挖与泵送撼砂回填施工工法，其特征在于：所述步骤六中，泵送撼砂回填施工为分次回填，并且按照实验要求，每完成一次回填，项目专业实验人员要通知试验部门进行现场取样，以保证撼砂密实度达到图纸设计要求，以满足下道工序施工条件。

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