CN103967015B - 一种深基坑止水开挖方法及其结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种深基坑止水开挖方法，包括以下步骤：(1)、对待挖深基坑的范围进行测量放线；(2)、沿待挖深基坑的侧壁向下打入护壁桩，相邻的所述护壁桩间隔打入之后，在护壁桩的间隔内打入旋喷桩，形成止水连续墙，止水连续墙伸入到基础设计标高下的持力层内；(3)、当基础设计标高下的持力层为透水层，则在基础设计标高下对持力层进行灌浆或旋喷，在持力层顶部形成止水底板，护壁桩与旋喷桩伸入止水底板内。本发明可以在施工时将深基坑外的地下水与深基坑内的作业面隔绝开来，在开挖深基坑时不需要将深基坑四周的地下水大范围的抽排掉，保护了水资源。

Description

一种深基坑止水开挖方法及其结构

技术领域

本发明涉及建筑领域，具体而言，涉及一种深基坑止水开挖方法及其结构。

背景技术

高层建筑的深基坑，绝大多数的地基基础设置在地下水位以下，为了达到基础施工目的，通常需要较长的时间在建筑地基外进行打井抽水，待抽到水位达到设计标高后，方可开挖施工。

但是，采用上述方法，存在以下缺点：

1、根据工程地质勘测报告进行施工，若勘测报告中的地下水位、透水性，表述准确，且打井抽水顺利，水量均匀，则方便施工。否则，还要换位打井，补井，通过反复施工，才能达到降水的目的。

2、抽水设备、附件、管线、地面排水沟、电力供应、设备检修、执勤等工作，都得长期，昼夜坚持到建筑物竣工验收后，一般工程连续抽水1-2年，甚致数年，造成各种资源损失浪费。

3、按照建筑平面布置，降水漏斗抽取范围，水面分布，使得建筑物范围外的其他区域的地下水都被抽空，宝贵地下淡水就白白的无偿抽掉，造成经济和资源浪费。

4、长期大量抽取地下潜水及岩隙水，带走周围泥砂、影响周围建筑物沉降、地面变形开裂，造成严重负面影响，造成周围民生情绪不稳。

5、抽取的地下水又无法重新利用，白白排入江河，泥砂沉入江河底，堵塞渗透水补充地下水的通道。排入江河，进入海洋，导致海平面逐渐增高，海洋岛国及海边城市面临逐渐淹没的危险。

6、深基坑抽水后，其周围的建筑地基空隙增大，承载力降低，还需补救处理地基，增加成本投入，给国家造成严重的经济损失。

7、原有的深基坑护壁，不用于止水，起不到保护基坑外的水源损失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深基坑止水开挖方法及其结构，以解决上述的问题。

在本发明的实施例中提供了一种深基坑止水开挖方法，包括以下步骤：

一种深基坑止水开挖方法，包括以下步骤：

(1)、对待挖深基坑的范围进行测量放线；

(2)、沿待挖深基坑的侧壁向下打入护壁桩，相邻的所述护壁桩间隔打入之后，在所述护壁桩的间隔内打入旋喷桩，形成止水连续墙，止水连续墙伸入到基础设计标高下的持力层内；

(3)、当基础设计标高下的持力层为透水层，则在基础设计标高下对持力层进行灌浆或旋喷，在持力层顶部形成止水底板，所述的护壁桩与旋喷桩伸入止水底板内。

所述深基坑止水开挖方法，还包括以下步骤：

(4)、将所述待挖深基坑范围内的土方开挖至所需的高程，挖土的同时进行排水，将开挖处的残余水降至基础设计标高之下

(5)、所述止水底板也为不透水层，所述不透水层为持力层，在所述持力层表面开挖排水暗沟，；

(6)、在所述持力层上铺设砼基础垫层，砼基础垫层覆盖在排水暗沟上方，砼基础垫层上安装外墙模板，在外墙模板内侧和砼基础垫层表面敷设防水层；

(7)、在所述防水层表面浇注防水底板和防水墙板。

本发明提供的一种深基坑止水开挖方法，其优点在于，

因为在开挖土方前先沿待挖深基坑的侧壁打入了护壁桩和旋喷桩，护壁桩和旋喷桩间隔打入从而形成环绕待挖深基坑一周的止水连续墙，该止水连续墙可以防止待挖深基坑四周的地下水穿过止水连续墙的墙壁渗透到待挖深基坑内。

由于止水连续墙会伸入到持力层内，当持力层为不透水层时，可以防止不透水层下方的地下水穿过不透水层进入到待挖深基坑内；当持力层为透水层时，需要对持力层的上部进行旋喷或灌浆，以使其成为不透水层，从而防止不透水层下方的地下水穿过不透水层进入到待挖深基坑内。

因此当止水连续墙伸入到不透水层内，从而在待挖深基坑四周及底部形成了一个防止地下水进入到待挖深基坑内的防水结构。

当防水结构完成之后，待挖深基坑内的残余水主要来自于土方中的地下水，因此在开挖土方的时候需要一边挖一边将残余水通过水泵抽排到深基坑外。

在深基坑土方开挖完成后，不透水层会承受较大的地下水浮力，因此为了进一步防止不透水层下方的水通过渗透进入深基坑内，可以在不透水层表面开挖多条用于排出渗水的排水暗沟，排水暗沟将渗水排放至止水连续墙边缘然后用水泵抽出，或者排放至设置在深基坑内、且在止水连续墙一旁的残余水输导集水坑内。

不透水作为持力层，需要在其上铺设砼基础垫层从而进一步使持力层到达基础设计标高的设计要求。在砼基础垫层上安装外墙模板。由于后续施工需要在砼基础垫层上及外墙模板内进行，因此在砼基础垫层和外墙模板内侧铺设油毡防水层，可以防止深基坑内的水渗透到施工范围内。

在完成防水层施工后，可以在底板防水层上安装内墙模板和钢筋，然后在内墙模板与外墙模板之间浇注防水混凝土从而形成防水墙板，在底板防水层上浇注防水混凝土从而形成防水底板。防水墙板和防水底板都覆盖在防水层表面，从而进一步防止深基坑内的水渗透到施工范围内。

一种深基坑止水开挖结构，包括止水连续墙和持力层，所述止水连续墙包括护壁桩和旋喷桩，所述护壁桩和所述旋喷桩依次间隔排列，所述止水连续墙伸入到所述持力层内。由于止水连续墙由具有防水作用的护壁桩和旋喷桩组成，因此深基坑四周的地下水无法穿过止水连续墙进入到深基坑内。

进一步的，所述持力层是不透水层，或是经过不透水工艺处理的透水层。当持力层为不透水层时，持力层与伸入到持力层内的止水连续墙共同构成一个防止深基坑外的地下水进入深基坑内的防水结构；当深基坑底部是透水层时，需要通过对该透水层进行混凝土灌浆或旋喷，从而将透水层处理为不透水层，此时止水连续墙与该不透水层一起形成防水结构。

进一步的，所述持力层上表面设置有多条排水暗沟；所述深基坑内设置有残余水输导集水坑，所述排水暗沟与所述残余水输导集水坑连通。残余水输导集水坑设置止水连续墙内侧，深基坑外渗透到持力层内的渗水被导入到排水暗沟中，排水暗沟将渗水排入到残余水输导集水坑内，然后再通过水泵将残余水输导集水坑内的积水抽出并排放到深基坑外，从而保证深基坑内的残余水的水位位于基础设计标高之下。

进一步的，所述排水暗沟的坡度为0.2％-0.3％，和/或多条所述排水暗沟横、纵交错排列。排水暗沟设置有坡度和多条排水暗沟纵横交织排布都是便于汇集持力层的残余水。

进一步的，所述持力层上设置有砼基础垫层，在所述砼基础垫层上设置有防水底板和防水墙板。

进一步的，所述砼基础垫层和防水底板之间设置有垫层防水层，防水墙板外侧设置有墙板防水层，所述垫层防水层和墙板防水层一体设置。

进一步的，所述墙板防水层与所述垫层防水层为防水油毡层；和/或所述防水底板为防水混凝土底板，所述防水墙板为防水混凝土墙板。

进一步的，所述墙板防水层与垫层防水层为防水油毡层，防水油毡层为二毡三油。

在持力层上铺设砼基础垫层可以平整施工场地，使其达到施工要求。而在砼基础垫层上安装外墙模板可以用来敷设防水层。由于后续施工需要在砼基础垫层上及外墙模板内进行，在砼基础垫层和外墙模板内侧敷设防水层后，可以防止深基坑内的水进入到施工范围内。

在防水层浇注防水混凝土，从而形成防水混凝土底板和防水混凝土墙板，防水混凝土底板和防水混凝土墙板可以更好的防止深基坑内的水进入到施工范围内。

进一步的，所述护壁桩的顶部设有压梁；所述护壁桩和所述旋喷桩裸露在基坑内的部分设置有一条以上的腰梁，所述腰梁内设置有锚杆。压梁用于抵抗护壁桩受到的来至于土层侧的压力，以防止其倾覆。在护壁桩与旋喷桩裸露出的部分安装有腰梁，为了进一步加强腰梁对护壁桩和旋喷桩的固定作用，可以将锚杆插入端的端头向下倾斜的穿过腰梁并插入护壁桩和/或旋喷桩，使锚杆的端头置于护坡内。

本发明实施例提供的一种深基坑止水开挖方法及其结构，其优点为：

l、省去基础外打井、抽地下水、排水设施、机械维修，电力供应，水资源费等费用。

2、不在基础外抽地下水，保护了建设地区及周边地下水资源的平衡，实现可持续发展。

3、没有在基础外抽地下水，减少了由于抽水造成的附近房屋沉降，地面开裂，周围居民情绪稳定，不承担经济赔偿责任。

4、没有抽地下水，地下环境稳定，现场文明，工序安排紧凑合理，交差作业少，节省了一半以上的抽水时间，工作效率高。

5、没有抽水，江河海洋水面不会加速增高，可推迟海岛国家及沿海城市淹没的损失。

6、节约成本，所需的旋喷桩、护壁桩及防水混凝土底板比采用打井抽水方法所用装置及材料的成本低30％-40％，即使抽水也很少量。

7、工期短，止水开挖工期要比降水工期省1/2，防止了水资源浪费，实现了低碳环保及资源的可持续发展。

附图说明

图1示出了本发明实施例所述的一种深基坑止水开挖方法的流程框图；

图2示出了本发明实施例所述的一种深基坑止水开挖结构的立体图；

图3示出了本发明实施例所述的一种深基坑止水开挖结构的局部剖视图；

图4示出了本发明实施例所述的一种深基坑止水开挖结构的结构图；

图5示出了本发明实施例所述的一种深基坑止水开挖结构的另一结构图。

图中：

1、护壁桩；2、旋喷桩；3、岩石层；4、排水暗沟；5、砼基础垫层；6、垫层防水层；7、墙板防水层；8、防水混凝土底板；9、防水混凝土墙板；10、压梁；11、锚杆；12、腰梁；13、止水底板；14、中密透水层；15、残余水输导集水坑。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

如图1和图5所示，一种深基坑止水开挖方法，包括以下步骤：

一种深基坑止水开挖方法，包括以下步骤：

(1)、对待挖深基坑的范围进行测量放线；

(2)、沿待挖深基坑的侧壁向下打入护壁桩1，相邻的护壁桩1间隔打入之后，在护壁桩1的间隔内打入旋喷桩2，形成止水连续墙，止水连续墙伸入到基础设计标高下的持力层内；

(3)、当基础设计标高下的持力层为透水层时，则在基础设计标高下对持力层进行灌浆或旋喷，形成止水底板13，所述的护壁桩1与旋喷桩2需要伸入止水底板13内。

所述深基坑止水开挖方法，还包括以下步骤：

(4)、将所述待挖深基坑范围内的土方开挖至所需的高程，挖土的同时进行排水，将开挖处的残余水降至基础设计标高之下

(5)、在所述持力层表面开挖排水暗沟4，；

(6)、在所述持力层上铺设砼基础垫层5，砼基础垫层覆盖在排水暗沟4上方，砼基础垫层5上安装外墙模板，在外墙模板内侧和砼基础垫层5表面敷设防水层；

(7)、在所述防水层表面浇注防水底板和防水墙板。

如图4，本发明的一个实施例为：在完成对待挖深基坑的范围进行测量放线之后，当基础设计标高下的持力层为岩石层时，将护壁桩1沿待挖深基坑的侧壁间隔打入岩石层3内，然后在护壁桩1之间的间隔内打入旋喷桩2。护壁桩1与旋喷桩2插入岩石层3内一米以下，护壁桩1的顶端与地面齐平或高于地面，旋喷桩2的顶端高于地下水水位一米以上即可。旋喷桩2的定桩工艺为双管法或三管法。

护壁桩1和旋喷桩2之间无缝连接，从而在待挖深基坑内组成了止水连续墙，又由于护壁桩1和旋喷桩2插入到岩石层3内，因此止水连续墙和不透水的岩石层3无缝连接从而一起构成了一个防水结构，该防水结构为待挖深基坑的第一道防水防线，使待挖深基坑外的地下水将难以进入到待挖深基坑内。此处的岩石层3即是待挖深基坑的持力层。

在完成上述防水结构之后，就需要开挖待挖深基坑内的土方。由于待挖深基坑内的土壤内仍然有地下水，因此，在开挖土方的时候需要同时进行排水。除此之外，在开挖土方的同时还可以在护壁桩1和旋喷桩2裸露在深基坑内的部分上安装多条横向的腰梁12，在安装完腰梁12之后，还可以在腰梁12上斜插进锚杆11。锚杆向下斜插入腰梁12内，锚杆11穿过腰梁12插入到护壁桩1或旋喷桩2内，或者锚杆穿过腰梁插入腰梁12的一端伸入到护壁桩1与旋喷桩2相切的位置。在护壁桩1顶部还安装压梁10以增加二者的稳定性。腰梁12、锚杆11和压梁10三者的设置都是为了进一步增加护壁桩1和旋喷桩2的稳定性，防止其倾覆。

在将土方开挖到设计标高之后，可以先对深基坑的防水结构进行检查，对存在缺陷的地方进行补灌浆止漏。然后在深基坑内的持力层上开挖排水暗沟4，和在深基坑内设置残余水输导集水坑15。多条排水暗沟4纵横交错的排布，其坡度为0.2％-0.3％，排水暗沟4内还可以填充碎石、砂卵石等填充物，填充物本身或相互之间有一定缝隙可以供残余水通过，以防止排水暗沟4被其他杂物堵塞；残余水输导集水坑15设置在止水连续墙旁边。排水暗沟4可以将渗透到持力层内的渗水收集并排放到残余水输导集水坑15内，然后再通过水泵将残余水抽排到深基坑外。

在完成排水暗沟4的处理后，还需要在持力层上做砼基础垫层5，砼基础垫层5用来使持力层的表面平整以便于进行下一步的施工。砼基础垫层5会覆盖在排水暗沟4上方，此处的砼基础垫层5为C10垫层。在砼基础垫层5上架设外墙模板，然后在砼基础垫层表面和外墙模板内侧铺设防水油毡层，砼基础垫层5表面的防水油毡层为垫层防水层6，外墙模板内侧的防水油毡层为墙板防水层7，垫层防水层6与墙板防水层7一体设置，无缝衔接。此处使用的防水油毡层为两毡三油。由于后续的施工范围主要在外墙模板内，因此由油毡组成的防水层可以有效阻止深基坑内的残余水进入到施工范围内。

在铺设完的油毡上架设内墙模板和钢筋，然后再用防水混凝土在油毡表面浇注防水混凝土墙板9和防水混凝土底板8。砼基础垫层5、垫层防水层6和防水混凝土底板8三者的层叠后的最高点需要高出地下水水位一米以上。防水混凝土层构成第三道防水防线，进一步防止水残余水渗透到后续的施工范围内。

上述实施例所述的深基坑内的残余水可以是地下水穿过岩石层3渗透到深基坑内的渗水，也可以是通过止水连续墙或岩石之间的缝隙进入深基坑内的地下水，也可以是直接落入深基坑内的雨水或从地表进入深基坑内的水。

如图5，在本发明的另一个实施例中，在完成对待挖深基坑的范围进行测量放线之后，当基础设计标高下的持力层为中密透水层时，需要通过灌浆或旋喷对中密透水层进行处理，使其近似于固结。处理后的中密透水层的上部为止水底板13，中密透水层下为岩石层3。止水底板13的厚度为水头高度的0.5至0.7，止水底板13进入基岩的深度为0.3米至0.5米。护壁桩1与旋喷桩2在施工时，应该考虑到后续止水底板13的厚度，其底部需要穿过止水底板13并伸入到中密透水层14内。其余未述部分同上一实施例。

一种深基坑止水开挖结构，包括止水连续墙和持力层，止水连续墙包括护壁桩1和旋喷桩2，护壁桩1和旋喷桩2依次间隔排列，止水连续墙伸入到持力层内。由于止水连续墙由具有防水作用的护壁桩1和旋喷桩2无缝连接组成，因此深基坑四周的地下水无法穿过止水连续墙进入到深基坑内。

进一步的，持力层是不透水层，或是经过不透水处理过后的透水层。当持力层为不透水层时，如岩石层3，则岩石层与伸入到岩石层3内的止水连续墙共同构成一个防止深基坑外的地下水进入深基坑内的防水结构；当深基坑底部是透水层时，如中密透水层，则需要通过对该中密透水层进行混凝土灌浆或旋喷，从而将中密透水层的上部固化为不透水的止水底板13，此时止水底板13与伸入到止水底板内的止水连续墙一起形成防水结构。

进一步的，持力层上表面设置有多条排水暗沟4；深基坑内设置有残余水输导集水坑15，排水暗沟4与残余水输导集水坑15连通。残余水输导集水坑15是一个设置在持力层上的深坑，其位于止水连续墙内侧。深基坑外渗透到持力层内的渗水被导入到排水暗沟4中，排水暗沟4将渗水排入到残余水输导集水坑15内，然后再通过水泵将残余水输导集水坑15内的积水抽出并排放到深基坑外，从而保证深基坑内的残余水的水位位于基础设计标高之下。

进一步的，排水暗沟4的坡度为0.2％-0.3％，和/或多条所述排水暗沟横、纵交错排列。排水暗沟4设置有坡度和多条排水暗沟4纵横交织排布都是便于汇集持力层的残余渗水。

进一步的，持力层上设置有砼基础垫层5，在砼基础垫层上设置有防水底板和防水墙板。

进一步的，砼基础垫层5和防水底板之间设置有底板防水层6，防水墙板外侧设置有墙板防水层7，底板防水层6和墙板防水层7一体设置。

在持力层上铺设砼基础垫层5可以平整施工场地，使其达到施工要求。

在砼基础垫层5上安装外墙模板，安装在砼基础垫层5上的外墙模板可以用来敷设防水层。砼基础垫层5上表面和外墙模板的内侧面铺设有防水层；防水层包括垫层防水层6和墙板防水层7。

由于后续施工需要在砼基础垫层5上及外墙模板内进行，在砼基础垫层5和外墙模板内侧敷设防水层后，可以防止深基坑内的水进入到施工范围内。

在铺设完防水层后，需要在外墙模板内安装钢筋和内墙模板，从而在在防水层表面浇注防水混凝土，从而形成防水混凝土底板8和防水混凝土墙板9，防水混凝土底板和防水混凝土墙板可以更好的防止深基坑内的水进入到施工范围内。

进一步的，墙板防水层7与垫层防水层6为防水油毡层，防水油毡层为二毡三油。

进一步的，护壁桩1和旋喷桩2顶部设有压梁10；护壁桩1和旋喷桩2裸露在基坑内的部分安装有腰梁12，锚杆11向下倾斜的插入腰梁12内。腰梁12、锚杆11和压梁10都用于防止护壁桩1和旋喷桩2发生倾覆。

上述实施例提供的一种深基坑止水开挖方法及其结构，其优点为：

l、省去基础外打井、抽地下水、排水设施、机械维修，电力供应，水资源费等费用。

2、不在基础外抽地下水，保护了建设地区及周边地下水资源的平衡，实现可持续发展。

3、没有在基础外抽地下水，减少了由于抽水造成的附近房屋开裂沉降，地面下沉开裂，周围居民情绪不稳定，还要不承担经济赔偿责任。

4、没有抽地下水，地下环境稳定，现场文明，工序安排紧凑合理，交差作业少，节省了一半以上的抽水时间，工作效率高。

5、没有抽水，江河海洋水面不会加速增高，可推迟海岛国家及沿海城市淹没的损失。

6、节约成本，所需的旋喷桩、护壁桩及防水混凝土底板比采用打井抽水方法所用装置及材料的成本低30％-40％，即使抽水也很少量。

7、工期短，止水开挖工期要比降水工期省1/2，保护防止了水资源浪费，实现了低碳环保及资源的可持续发展。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种深基坑止水开挖方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、对待挖深基坑的范围进行测量放线；

(2)、沿待挖深基坑的侧壁向下打入护壁桩，相邻的所述护壁桩间隔打入之后，在所述护壁桩的间隔内打入旋喷桩，形成止水连续墙，当基础设计标高下的持力层为不透水层，止水连续墙伸入到基础设计标高下的持力层内一米以下，护壁桩的顶端与地面齐平或高于地面，旋喷桩的顶端高于地下水水位一米以上；

(3)、当基础设计标高下的持力层为透水层，则在基础设计标高下对持力层进行灌浆或旋喷，在持力层顶部形成止水底板，所述的护壁桩与旋喷桩伸入止水底板内；

(4)、将所述待挖深基坑范围内的土方开挖至所需的高程，挖土的同时进行排水，将开挖处的残余水降至基础设计标高之下；

(5)、在所述持力层表面开挖排水暗沟；

(6)、在所述持力层上铺设砼基础垫层，砼基础垫层覆盖在排水暗沟上方，砼基础垫层上安装外墙模板，在外墙模板内侧、和砼基础垫层表面敷设防水层；

(7)、在所述防水层表面浇注防水底板和防水墙板。

2.一种深基坑止水开挖结构，其特征在于，包括止水连续墙和持力层，所述止水连续墙包括护壁桩和旋喷桩，所述护壁桩和所述旋喷桩依次间隔排列，所述止水连续墙伸入到所述持力层内一米以下，护壁桩的顶端与地面齐平或高于地面，旋喷桩的顶端高于地下水水位一米以上；所述持力层是不透水层，或是经过不透水工艺处理的透水层；所述持力层上表面设置有多条排水暗沟；所述深基坑内设置有残余水输导集水坑，所述排水暗沟与所述残余水输导集水坑连通；所述持力层上设置有砼基础垫层，在所述砼基础垫层上设置有防水底板和防水墙板；所述砼基础垫层和防水底板之间设置有垫层防水层，所述防水墙板外侧设置有墙板防水层，所述垫层防水层和所述墙板防水层一体设置；所述砼基础垫层、垫层防水层和防水底板三者的层叠后的最高点需要高出地下水水位一米以上。

3.根据权利要求2所述的深基坑止水开挖结构，其特征在于，所述排水暗沟的坡度为0.2％-0.3％，和/或多条所述排水暗沟横、纵交错排列。

4.根据权利要求2所述的深基坑止水开挖结构，其特征在于，所述墙板防水层与所述垫层防水层为防水油毡层；和/或，所述防水底板为防水混凝土底板，所述防水墙板为防水混凝土墙板。

5.根据权利要求2所述的深基坑止水开挖结构，其特征在于，所述护壁桩的顶部设有压梁；所述护壁桩和所述旋喷桩裸露在基坑内的部分设置有一条以上的腰梁，所述腰梁内设置有锚杆。