CN103993609B - 硅灰砂导排滤水多功能快硬凝结体人工修补基坑止水帷幕 - Google Patents

Abstract

本发明专利公开了一种硅灰砂导排滤水多功能快硬凝结体人工修补基坑止水帷幕，包括设置在基坑内侧壁的由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，还包括设置在地下水位以下的由钢钎、透水过滤层、碎石滤料层、硅灰砂隔离层和硅灰砂层形成一体的多功能快硬凝结体，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多功能快硬凝结体连成一体，在所述碎石滤料层中插装有导水管，本产品有排水减压功能，更有止水与排水、降水、滤水、保土、固砂、简便实用等功能，而且还经济、实惠、省钱。不但保证了帷幕的质量，保证了止水帷幕的止水效果，而且降低了工程造价。

Description

硅灰砂导排滤水多功能快硬凝结体人工修补基坑止水帷幕

技术领域

本发明专利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设计。本发明专利适用于在零星止水帷幕止水失效其工作量不大且缺乏MGJ-50钻机的情况之下抢险突击使用。

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截水的首要措施，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，大型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，现有大型帷幕钻机建造的咬合搭接式止水帷幕，是由帷幕桩将相邻的钢筋混凝土支护桩进行咬合搭接，相邻的帷幕桩之间进行咬合搭接，构成一整体单排桩咬合搭接式封闭的止水帷幕，如图1a所示(图中只显示出止水帷幕的一段结构)，该封闭的止水帷幕组成基坑的一圈侧壁；其中，帷幕桩的直径与钢筋混凝土支护桩的直径相同或略小于钢筋混凝土支护桩的直径，两钢筋混凝土支护桩之间间距根据基坑的深度和大小由设计确定，两钢筋混凝土支护桩之间间距可设置一个或多个相互搭接的帷幕桩。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钢筋混凝土冠梁和多道钢腰梁。

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砂层中，帷幕桩12与钢筋混凝土支护桩11之间往往可见到桩幕分叉出现开缝，如图1b所示(图中显示出主要由于帷幕桩或支护桩偏移所至引起帷幕桩与支护桩之间分叉10，帷幕桩与帷幕桩之间分叉13)；甚至坡体内的饱和粉细砂土从基坑侧壁桩幕10(或帷幕桩与帷幕桩13)分叉缝隙中座滑塌落压向坑内涌砂翻水流砂，使止水帷幕的止水效果不佳，甚至绝大多数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出，直接出现基坑坡体失稳事故的发生，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。

ZL201320070818.1《渗透浸渍聚凝体二次融补的基坑止水帷幕》虽然可以融补止水帷幕，但是，它适合在富水厚砂层支护结构止水失效其内外水头差较大，漏洞较深较长水压较大的特定环境之下融补此类止水帷幕，增设的辅助性的小桩在支护结构之外的肥槽内，相对于止水帷幕而言属于多于的辅助结构，是一种浪费，在富水厚砂层采用这种办法止水是没有办法的办法，它具有止水与排水分离增加压力水头的避端。对于失效止水帷幕处在非富水薄砂层且零星漏水点较多的孔洞且孔洞不大的漏水洞而言采用ZL201320070818.1这个技术很不经济且工期较长。

ZL201320070818.1《渗透浸渍聚凝体二次融补的基坑止水帷幕》技术的不足之处在于，辅助性小桩占居肥槽空间出现了多余使用功能增加了成本；充填在辅助小桩与支护桩之间或小桩与水泥土帷幕桩之间的缝隙里的渗透浸渍粘结体均为多余的使用功能且增加了生产成本和材料成本。用ZL201320070818.1专利技术修补后的孔洞处与支护桩之间或帷幕桩与帷幕桩之间或支护桩与帷幕桩之间的孔洞均不在一个平面上而是在一个极不规则的外凸到肥槽中竖直弧形曲面。

时至今日，止水帷幕往往不易起到完全隔水的作用，针对不同的适用条件，探索出止水与排水、降水、滤水、保土、固砂相结合，且最经济、最实惠、最省钱、简便易行的办法来修补失效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

本发明专利的目的是提供一种硅灰砂导排滤水多功能快硬凝结体人工修补基坑止水帷幕，用以解决上述现有技术存在的缺陷。

为了克服已有技术的不足之处达到上述目的，本发明专利所提供的技术方案是：研发出来了硅灰砂导排滤水多功能快硬凝结体修补基坑止水帷幕，本发明专利在已有的止水帷幕分叉的间隙处增加多功能快硬凝结体，使其与有分叉间隙的帷幕墙体融补结合形成完整的外表面较平整的凝结桩幕墙，且无多余的辅助性的小桩，有排水减压功能，更有止水与排水、降水、滤水、保土、固砂、经济、实惠、省钱、简便、实用等功能。对于失效止水帷幕处在非富水薄砂层且零星漏水点较多的孔洞且孔洞不大，零星止水帷幕止水失效其工作量不大的漏水洞，且缺乏MGJ-50钻机的条件之下突击抢险使用是很凑效的，不但保证了帷幕的质量，保护了深基坑的周边环境，而且降低了工程造价。

本发明专利研发的一种硅灰砂导排滤水多功能快硬凝结体局部修补止水帷幕，该止水帷幕包括设置在基坑内侧壁的多根首次帷幕桩和多根钢筋混凝土支护桩，由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，它还包括设置在地下水位以下的由硅灰砂混合料隔离层和硅灰砂混合料分层堆积层形成一体的多功能快硬凝结体(简称“多功能快硬凝结体”下同)，填补在地下水位以下的首次帷幕桩和钢筋混凝土支护桩之间的分叉间隙处或相邻两个首次帷幕桩之间的分叉间隙处，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多功能凝结体连成一体，在多功能快硬凝结体靠近坡体之内，还另外增设钢钎(3)、透水过滤层(4)，有利于顺利稳定生成多功能快硬凝结体；还增设了滤水功能很强的碎石滤料层(5)，在碎石滤料层中插装有导水管，所述导水管一端的管入口处套装有滤网，滤网将导水管侧壁的诸多导水微孔包裹一层并用铁丝捆绑，导水管的另一外露端穿出多功能快硬凝结体之外伸到肥槽的对应空间内。

进一步的，所述硅灰砂混合料分层堆积层由水泥和水玻璃及砂(中粗细砂均可)按一定比例配制而成的混合干料粉剂，分层铺筑遇地下水快速凝结自筑而成。

进一步的，所述透水过滤层由透水编织袋裹成团夯入并堆积到钢钎外侧紧贴土坡坡体内的透水层，使其过滤地下水，防止土体颗粒随水流夹沙夹土夹泥而流失。

进一步的，所述碎石滤料层紧贴透水过滤层堆积，从透水过滤层中分散渗流流出来的地下水汇集到碎石滤料层内。

进一步的，所述导水管一端的管入口处还钻有多个排水微孔，排水微孔的个数与孔径大小，根椐与基坑邻近的建筑物的远近确定的允许的水力坡降与之对应的水平影响半径确定。将一端带有滤网的导水管放到碎石滤料层内，把汇集到碎石滤料层内分散渗流流出来的地下水导排到基坑的肥槽内。

进一步的，所述滤网设置在导水管的管壁钻有较多排水微孔的一端，并用铁丝捆扎在导水管上。

进一步的，硅灰砂混合料隔离层设置在碎石滤料层与快硬硅灰砂混合料分层堆积层之间，该隔离层可防止快硬硅灰砂混合干料遇地下水液化成为灰液后扩散到碎石滤料层内的地下水中，对碎石滤料层中的地下水造成污染，并且造成对导水管进水端一端滤网封堵，使导水功能失效，避免了基坑坡体失稳事故的发生。设置了该滤网后，碎石滤料层内的地下水长久地可通过滤网过滤出来，且过滤出的清洁水可通过导水管顺畅地导出到基坑的肥槽内，成功排出地下水，这就是本发明专利的最大创造点。

进一步的，将相邻水泥土帷幕桩或相邻的钢筋混凝土支护桩空洞处的两侧泥皮用钢刷清洗干净，分层堆积的硅灰砂干料，硅灰砂干料遇地下水形成浆液后与相邻水泥土帷幕桩或相邻的钢筋混凝土支护桩空洞两侧界面结合紧密。

采用上述技术方案，本发明专利的特点及有益效果：

本发明专利是对已有的止水帷幕的止水失效进行改造，即在止水帷幕分叉的间隙处用硅灰砂导排滤水多功能快硬凝结体补洞，使其与有分叉间隙的帷幕墙体融补结合形成完整的且在桩的竖直外表面形成一个竖直立面的凝结桩幕墙，与ZL201320070818.1专利相比，本发明修补后的孔洞处与支护桩之间或帷幕桩与帷幕桩之间或支护桩与帷幕桩之间的孔洞基本上接近在一个竖直面内，可节省很多的水泥，而后者修补后的孔洞处与支护桩之间或帷幕桩与帷幕桩之间或支护桩与帷幕桩之间的孔洞均不在一个平面上，而是在一个极不规则的外凸到肥槽中的竖直弧形曲面，多用很多的水泥，延长了工期。而本发明专利具有形象美观，排水减压的功能，更有止水与排水、降水、滤水、保土、固砂、简便实用等功能，而且还经济、实惠、省钱。对于失效止水帷幕处在非富水薄砂层且零星漏水点较多的孔洞且孔洞不大，零星止水帷幕止水失效其工作量不大的漏水洞，且缺乏MGJ-50钻机的条件之下突击抢险使用是很凑效的，不但保证了帷幕的质量，保证了止水帷幕的止水效果，而且降低了工程造价。不仅可以控制影响半径内地下水的导排水，还可控制邻近建筑物以及道路管线等等建筑物的垂直沉降，可谓一举多得。

附图说明

图1a为现有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2a为本发明专利的止水帷幕纵向截面示意图；

图2b为凝结体的结构示意图；

图2c为A-A向剖面示意图；

其中：1、首次帷幕桩；2、钢筋混凝土支护桩；3、钢钎；4、透水过滤层；5、碎石滤料层；6、硅灰砂混合料分层堆积层(遇地下水时迅速变为快硬凝结体)；7、导水管；8、滤网；9、土坡坡体；10、桩幕分叉间隙处；11、深基坑肥槽；12、硅灰砂混合料隔离层；13、首次帷幕桩与帷幕桩之间的分叉处间隙；71、排水微孔。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明专利的具体实施方式。

本发明专利采用硅灰砂导排滤水多功能快硬凝结体修补止水帷幕实施例结构，如图2a、图2b及图2c所示(图中只显示出止水帷幕的一段结构)，本实施例的止水帷幕包括由多根首次帷幕桩1和多根钢筋混凝土支护桩2，相邻的钢筋混凝土支护桩2之间设置两根首次帷幕桩1；两根首次帷幕桩1之间，首次帷幕桩1与相邻的钢筋混凝土支护桩2之间咬合搭接成一整体单排封闭止水帷幕；本实施例中钢筋混凝土支护桩2的直径为600毫米，两根钢筋混凝土支护桩2之间设置两根相互搭接的直径为600毫米的首次帷幕桩1(首次帷幕桩1与相邻的钢筋混凝土支护桩2之间的咬合最大宽度200mm)；它还包括设置在地下水位以下的由硅灰砂混合料隔离层12、硅灰砂混合料分层堆积层6形成一体多功能快硬凝结体，多功能快硬凝结体填补在地下水位以下的首次帷幕桩1和钢筋混凝土支护桩2之间的分叉间隙处或相邻两个首次帷幕桩之间的分叉间隙处，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多功能快硬凝结体连成一体，在功能快硬凝结体靠近坡体之内，还另外增设钢钎(3)、透水过滤层(4)，有利于顺利稳定生成多功能快硬凝结体；还增设了滤水功能很强的碎石滤料层(5)，在碎石滤料层5中插装有导水管7，导水管7一端的管入口处设有排水微孔71，在导水管7管入口处套装有滤网8，导水管7的外露端穿出多功能快硬凝结体，延伸到肥槽11的对应空间内将其地下水导排到基坑的肥槽11内。

该多功能快硬凝结体填补在首次帷幕桩和钢筋混凝土支护桩之间的分叉间隙处10，或相邻两根首次帷幕桩之间的分叉间隙处13，将所述首次帷幕桩和钢筋混凝土支护桩，或所述两根首次帷幕桩分叉间隙经硅灰砂导排滤水多功能快硬凝结体连成一体。

如图2c所示，本发明专利的硅灰砂导排滤水多功能快硬凝结体是从下往上分层浇筑的，在翻水涌砂的孔洞处先掏孔，将相邻水泥土帷幕桩或相邻的钢筋混凝土支护桩空洞处的两侧泥皮用钢刷清洗干净，并在其里侧向下垂直夯入钢钎3，在钢钎3的里侧将裹成团的透水编织袋4夯塞其中，钢钎3挡护夯塞其中裹成团的透水编织袋4形成一定厚度的透水墙4，裹成团的透水编织袋4形成一定厚度的透水墙4的稳定是依靠垂直夯入地层中的钢钎3来维护的。形成透水固砂孔洞后，再紧贴裹成团的透水编织袋4形成一定厚度的透水墙4堆积碎石滤料5，并将带有滤网的导水管7放入碎石滤料5的底部之中。再在滤料碎石层5与硅灰砂混合料分层堆积层6分界处，事先在滤料碎石5侧壁展开平铺硅灰砂混合料隔离层12，该硅灰砂混合料隔离层12可用编织袋4剪开展开当布一样按图2c曲线12立铺。再在其表面上，堆积硅灰砂混合料分层堆积层6(此时是干料)，所堆积的硅灰砂混合料分层堆积层6按一定的水灰比比例均匀拌和成半湿润状态的干料6在孔内分层堆积，遇地下水后迅速凝结成墙6与原帷幕1生成一体。硅灰砂混合料隔离层12可防止硅灰砂混合料分层堆积层6遇地下水液化成为灰液后扩散到碎石滤料层5内的地下水中，通过滤网8过滤后封堵了滤网，使导水失败。设置了该滤网8后，碎石滤料层5内的地下水长久地可通过滤网8过滤出来，且过滤出的清洁水可通过导水管7顺畅地导出到基坑的肥槽11内，使过滤导水成功，否则导水不成功，这就是本发明专利的最大创造点。

本实施例的快硬凝结体(硅灰砂混合料分层堆积层6干料堆集遇地下水之后变为快硬凝结体)的填充尺寸及形状与大小均由实际发生并零星分散出现漏点的孔洞尺寸形状、大小来封闭密实填充的。并且，本实施例的硅灰砂导排滤水多功能快硬凝结体二次融补基坑止水帷幕的各项技术指标，均超过国家规范规定的技术标准，均满足设计要求。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明专利的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明专利进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明专利的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明专利技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明专利的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种硅灰砂导排滤水多功能快硬凝结体人工修补基坑止水帷幕，该止水帷幕包括设置在基坑内侧壁的多根首次帷幕桩(1)和多根钢筋混凝土支护桩(2)，由首次帷幕桩(1)将相邻的钢筋混凝土支护桩(2)搭接成一整体单排封闭止水帷幕，其特征在于：止水帷幕还包括设置在地下水位以下的由硅灰砂混合料隔离层(12)和硅灰砂混合料分层堆积层(6)形成一体的多功能快硬凝结体，填补在地下水位以下的首次帷幕桩(1)和钢筋混凝土支护桩(2)之间的分叉间隙处或相邻两个首次帷幕桩(1)之间的分叉间隙处，将所述首次帷幕桩(1)和钢筋混凝土支护桩(2)，或所述两个首次帷幕桩(1)经多功能快硬凝结体连成一体，在多功能快硬凝结体靠近坡体(9)之内，还另外增设钢钎(3)、透水过滤层(4)，还增设了滤水功能很强的碎石滤料层(5)，在所述碎石滤料层(5)中插装有导水管(7)，所述导水管(7)一端的管入口处套装有滤网(8)，导水管(7)的外露端穿出多功能快硬凝结体之外；所述硅灰砂混合料分层堆积层(6)由水泥和水玻璃及砂按一定比例配制而成的混合而成的干料分层堆积遇地下水硬化自筑而成；所述硅灰砂混合料隔离层(12)可防止硅灰砂混合料遇地下水液化成为灰液后扩散到碎石滤料层(5)内的地下水中，通过滤网(8)过滤后封堵了滤网(8)，使导水失败。

2.根据权利要求1所述的硅灰砂导排滤水多功能快硬凝结体人工修补基坑止水帷幕，其特征在于：所述透水过滤层(4)由透水编织袋裹成团夯入并堆积到钢钎(3)外侧紧贴土坡坡体(9)内的透水层，使其过滤坡体(9)内的地下水，防止土体颗粒随水流夹沙而流失。

3.根据权利要求1所述的硅灰砂导排滤水多功能快硬凝结体人工修补基坑止水帷幕，其特征在于：所述碎石滤料层(5)紧贴透水过滤层(4)堆积，坡体(9)内从透水过滤层(4)中分散渗流流出来的地下水汇集到碎石滤料层(5)内。

4.根据权利要求1所述硅灰砂导排滤水多功能快硬凝结体人工修补基坑止水帷幕，其特征在于：所述导水管(7)一端的管入口处还钻有多个排水微孔，排水微孔个数与孔径大小，根椐与基坑邻近建筑物的远近确定的允许的水力坡降与之对应的水平影响半径确定；将一端带有滤网(8)的导水管(7)放到碎石滤料层(5)内，把汇集到碎石滤料层(5)内分散渗流流出来的地下水通过导水管(7)管体延伸到肥槽(11)的对应空间内导排到基坑的肥槽(11)内。

5.根据权利要求1所述的硅灰砂导排滤水多功能快硬凝结体人工修补基坑止水帷幕，其特征在于：所述滤网(8)设置在导水管(7)的管壁钻有较多排水微孔(71)的一端，并用铁丝捆扎在导水管(7)上。

6.根据权利要求1所述的硅灰砂导排滤水多功能快硬凝结体人工修补基坑止水帷幕，其特征在于：所述硅灰砂混合料隔离层(12)铺设在碎石滤料层(5)与硅灰砂混合料分层堆积层(6)之间。