CN106284365A - 一种建筑基坑开挖的水洗法 - Google Patents

Abstract

一种建筑基坑开挖的水洗法是分层开挖，每一层开挖都在基坑开挖范围外侧建立地下隔离墙，在基坑开挖范围内挖出水盆，注满水，放入搅拌机搅拌，直到水盆内的水溶物成糊状的泥，再通过泥浆泵将糊状的泥吸取、输运至基坑开挖范围外。重复进行此过程，水盆边沿不断被侵蚀，不断扩大直至水盆内的边沿接近地下隔离墙的位置，深度接近该层的底部。一层一层地进行，最终完成基坑内的土方开挖。该方法避免了深基坑的土方挖掘、输运的困难，减少了尘土飞扬和噪音，无需基坑的防水、排水，具有较好的实际意义和明显的社会效益。

Description

一种建筑基坑开挖的水洗法

技术领域

基坑开挖是建筑施工中的重要一环，本发明提出一种基于水洗法的基坑开挖新方法。

背景技术

基坑是在基础设计位置按基底标高和基础平面尺寸所开挖的土坑。

通常，基坑在开挖前应根据地质水文资料，结合现场附近建筑物情况，决定开挖方案，并作好防水排水工作。开挖不深的基坑可用放边坡的办法，使土坡稳定，其坡度大小按有关施工程的规定来确定。开挖较深及邻近有建筑物的，可用基坑壁支护方法或喷射混凝土护壁方法。大型基坑甚至采用地下连续墙和柱列式钻孔灌注桩连锁等方法，防护外侧土层坍入。在附近建筑无影响的，可用井点法降低地下水位，采用放坡明挖。在寒冷地区可采用天然冷气冻结法开挖。

对于复杂地貌，常见的土质有：淤泥、吹填砂、耕植土、粉质粘土、中砂土、碎石、粉土、素填土等。

浅基坑的支护：

1.斜柱支撑：适于开挖较大型、深度不大的基坑或使用机械挖土时。2.锚拉支撑：适于开挖较大型、深度不大的基坑或使用机械挖土，不能安设横撑时使用。3.型钢桩横挡板支撑：适于地下水位较低、深度不很大的一般黏性或砂土层中使用。4.短桩横隔板支撑：适于开挖宽度大的基坑，当部分地段的下部放坡不够时使用。5.临时挡土墙支撑：适于开挖宽度大的基坑，当部分地段的下部放坡不够时使用。6.挡土灌注桩支护：适用于开挖较大、较浅(＜5m)基坑，邻近有建筑物，不允许背面地基有下沉、位移时采用。7.叠袋式挡墙支护：适用于一般黏性土、面积大、开挖深度应在5m以内的浅基坑支护。

深基坑的支护：

1.排桩或地下连续墙：适于基坑侧壁安全等级一、二、三级，悬臂式结构在软土场地中不宜大于5m，当地下水位高于基坑底面时，宜采用降水、排桩加截水帷幕或地下连续墙。2.水泥土墙：基坑侧壁安全等级宜为二、三级，水泥土桩施工范围内地基土承载力不宜大于150kPa，基坑深度不大于6m。3.土钉墙：用于基坑侧壁安全等级宜为二、三级的非软土场地，基坑深度不宜大于12m，当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施。4.逆作拱墙：基坑侧壁安全等级宜为三级，淤泥和淤泥质土场地不宜采用，拱墙轴线的矢跨比不宜小于1/8，基坑深度不宜大于12m，地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施。

深基坑的土方开挖：

在深基坑土方开挖前，要详细确定挖土方案和施工组织，要对支护结构、地下水位及周围环境进行必要的监测和保护。1.深基坑工程的挖土方案，主要有放坡挖土(无支护结构)、中心岛式(也称墩式)挖土、盆式挖土和逆作法挖土。后三种皆有支护结构。2.土方开挖顺序、方法必须与设计工况一致，并遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则。3.防止深基坑挖土后土体回弹变形过大。4.防止边坡失稳。5.防止桩位移和倾斜。

以上是建筑施工中有关基坑开挖与支护的基本方法、要求，设计与施工要遵循国家有关法律法规、规范、规程：(1)《地基与基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002)；(2)《建筑工程施工质量统一标准》(GB50300-2001)；(3)《建筑机械使用安全技术规程》(JGJ33-2001)；(4)《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)；(5)《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)；(6)《工程测量规范》GB50026-2007；(7)《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005；(8)《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80-91；(9)《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2001；(10)建筑施工安全检查标准》JGJ59-99；(11)《安全生产法》；(12)《建筑工程安全管理条例》。

基坑开挖本质上就是个土石方的挖掘过程，除去石方开挖，最基本的土方开挖施工包括松动、破碎、挖装、运输出渣等工序。

土方施工中，遇到较大的深基坑，自卸车无法到坑底。在土方开挖施工的松动、破碎、挖装、运输出渣各工序都存在噪音大、灰尘多、污染重的问题，特别是在运输过程中还一路飘洒，破坏环境的清洁。

基坑开挖中的地下水，是长期难以解决的世界性难题，在本发明的基坑开挖方法中，倒是废物利用无需防范。

本发明就是针对建筑土方开挖施工提出的，利用水的冲洗、搅拌，将土方转变成糊状物，通过泥浆泵吸出再转运，可避免常规土方开挖的一系列问题，特别是深坑的碎土运输和清洁度要求较高的场合，以及噪音要求高的场合，地下水防范等。这种基于水洗法的新方法将给基坑开挖或土方开挖，提供了一种全新而有效的途径，具有明显的经济效益和社会效益。

发明内容

通过水的冲洗、搅拌将土方转变成糊状物，吸出后再转运，完成基坑土方的开挖，减少基坑开挖中土方取送过程中的粉尘和噪音污染，还特别便于深坑的土方输运。

一种建筑基坑开挖的水洗法，是分层开挖的。每一层开挖都在基坑开挖范围外侧建立地下隔离墙，在基坑开挖范围内挖出水盆，注满水，放入搅拌机搅拌，直到水盆内的水溶物成糊状的泥，再通过泥浆泵将糊状的泥吸取、输运至基坑开挖范围外。然后重复进行：加水、搅拌机搅拌、泥浆泵将糊状的泥吸取、输运至基坑开挖范围外；水盆边沿不断被侵蚀，不断扩大直至水盆内的边沿接近地下隔离墙的位置，深度接近该层的底部。

一种建筑基坑开挖的水洗法，其下一层的地下隔离墙的与上一层的地下隔离墙交错搭接。

一种建筑基坑开挖的水洗法，每一层的水盆可以为一个或同时有多个，水盆可以在基坑开挖范围内的任何位置。

本发明的一种建筑基坑开挖的水洗法，是分层开挖的。根据基坑的深度和地下隔离墙建造的工艺要求，人为地将基坑开挖过程分成几个开挖层来进行，挖完一层再挖下一层。

本发明的一种建筑基坑开挖的水洗法，每一层开挖时，首先在基坑外侧建立一个地下隔离墙，隔离基坑的内、外。当基坑内部的土方在水和搅拌机的作用下变成糊状的泥时，地下隔离墙将此时的基坑内的泥和基坑外的土隔离开，使得基坑外的地基不会受到侵蚀。

地下隔离墙的建立位置要精确计算，最后一层的地下隔离墙的位置要能够满足基坑内的作用空间的要求。每一层地下隔离墙之间要无缝衔接，保证两层之间上下错位、前后搭接在一起。地下隔离墙的厚度可根据地质情况和地下隔离墙的材质在满足强度要求的条件下设计。地下隔离墙的高度由建立地下隔离墙的工艺类型、强度要求、工期等因素来确定。

地下隔离墙的建立方法可参考目前常用的有：排桩：一排钻孔灌注桩；地下连续墙：现浇钢筋混凝土墙，成槽，放钢筋，浇混凝土；水泥土墙：水泥与水混合形成墙。

本发明的地下隔离墙可采用目前常用的地下连续墙的形式，就是用专用设备沿着深基础或地下构筑周边，采用泥浆护壁开挖出一条具有一定宽度与深度的沟槽，在槽内设置钢筋笼，采用导管法在泥浆中浇筑混凝土，筑成一单元墙段，依次顺序施工，以某种接头方法连接成的一道连续的地下钢筋混凝土墙，以便基坑开挖时防渗、挡土，作为邻近建筑物基础的支护以及直接成为承受直接荷载的基础结构的一部分。

地下连续墙具有结构刚度大、整体性、抗渗性和耐久性好的特点，可作为永久性的挡土挡水和承重结构；能适应各种复杂的施工环境和水文地质条件，可紧靠已有建筑物施工，施工时基本无噪音、无震动，对邻近建筑物和地下管线影响较小；能建造各种深度(10～50m)、宽度(45～120cm)和形状的地下墙。由于地下连续墙具有一系列的优点，所以可采用地下连续墙的建立形式来建立本发明的地下隔离墙。

本发明的一种建筑基坑开挖方法，建立好地下隔离墙后，在基坑开挖的范围内，挖出水盆，水盆的上方吊装有搅拌机，水盆的大小和深度能够容纳搅拌机。

在水盆中加注水，再放入搅拌机，开启搅拌机，搅拌机在水中不停地搅拌，水盆中的水侵蚀水盆边沿和底部的泥土，慢慢地在水盆中形成水溶物，即糊状的土水混合物-泥。这其中水和土在搅拌机的搅拌过程中，不断混合、溶解形成糊状的泥的过程，就是水洗法开挖的过程。

这时再放入泥浆泵，吸取泥，洗完后再加注水，再启动搅拌机，水盆中的土不断地在搅拌机搅动的水的冲洗下融入水中，形成泥。泥的粘稠度可通过加注的水量来控制，也可以通过搅拌时间的长短来控制。

随着上述过程循环往复的进行，水盆的边沿和底部不断地被侵蚀，水盆的尺寸就会不断扩大，深度不断加深。调整搅拌机的位置和搅拌的速度就可以控制水盆被侵蚀的部位和速度，有效地控制水盆的在被侵蚀的过程中的形状。

上述所指的水盆，实际是一个盆状的水坑。在确定基坑开挖的范围后，在其范围内任何位置进行挖掘水坑，能够容纳搅拌机和适量的水。每层开挖时的水盆可以为一个或多个，由场地、工期等因素来确定。

当基坑较深时，地下隔离墙可能不能一次到达基坑底部位置，需分层建立。当上述的加水-搅拌-吸取的过程不断进行时，水盆会不断扩大、加深，直至水盆的边沿接近地下隔离墙，还要留出下一层地下隔离墙修建的宽度和位置。此时，要停止加水和搅拌以及停止吸取泥，开始用上述同样的方法建立下一层的地下隔离墙。每一层地下隔离墙之间要无缝衔接，保证两层之间错位、搭接在一起，即上下两层的隔离墙头尾衔接交错，垂直方向上有一小段重叠，保证基坑外的土和水不轻易渗入基坑内。

当下一层地下隔离墙修建完毕后，在基坑范围内，再挖掘水盆、加水，加入搅拌机搅拌，形成糊状的泥，通过泥浆泵吸取泥，并输运出基坑。如果该层的底部还不是坑底，还需要后续第三层、第四层……的开挖，也是同样的工艺过程。

一层一层地重复上述过程，就可以最终将基坑内的所有需要移除的土方吸出基坑。当然，在整个施工过程中需遵循国家有关法律法规、规范、规程。

本发明的一种建筑基坑开挖水洗法，在每一层作业时，都可以同时挖多个水盆，每个水盆配备一个或多个搅拌机、泥浆泵，可以加快工程进度。每个水盆的位置可以在基坑开挖范围内的任何地方，但要避免搅拌机撞击到地下隔离墙。

本发明的一种建筑基坑开挖水洗法，搅拌机的位置可以调整，在基坑上方一定范围内可以上下、前后、左右移动。泥浆泵的位置也可以调整，保证水盆中的泥都能够被吸取、吸干。

吸取出来的泥，可以放置沉淀或脱水处理，废水回收再利用，泥土再通过管道输运或装卸车运输，此时就不会有尘土飞扬了。

在本发明的水洗法基坑开挖过程中，所用的水，可以为自然水、废水、地下渗水等。可以充分利用泥吸取后脱水形成的废水，以及基坑内的地下渗水或者是存留的雨水等。

由于本发明提出的一种基坑开挖的新方法，不需要挖掘机长期、大面积操作，避免了机器轰鸣和沙土飞溅。特别是深坑作业大型挖掘机和装卸车进出的困难，通过本发明提出的方法就可以完全解决。在基坑开挖过程中无需防水、防渗漏，解决了基坑开挖过程中长期存在的地下水问题。

本发明的建筑基坑开挖的水洗法改变了传统的基坑开挖的施工模式，所需设备简单，工艺过程简便，特别适合深基坑、松软土质、地下水丰富的地区，具有广阔的应用前景。

附图说明

附图1为一种建筑基坑开挖的水洗法的第一层施工过程示意图。

附图2为一种建筑基坑开挖的水洗法的第二层施工过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明具体实施方案。

附图1中用文字标注的第一层、第二层，分别表示基坑的分层开挖的层序，附图1、2中用虚线划分了第一层、第二层。开挖的顺序是先挖第一层，再挖第二层，还可能有第三层、第四层……。

每次开挖一层都首先在基坑范围外侧建立地下隔离墙，地下隔离墙可参考目前常用的方法建立：

排桩：一排钻孔灌注桩；

地下连续墙：现浇钢筋混凝土墙，成槽，放钢筋，浇混凝土；

水泥土墙：水泥与水混合形成墙。

本发明的地下隔离墙可采用目前常用的地下连续墙的形式，就是用专用设备沿着深基础或地下构筑周边，采用泥浆护壁开挖出一条具有一定宽度与深度的沟槽，在槽内设置钢筋笼，采用导管法在泥浆中浇筑混凝土，筑成一单元墙段，依次顺序施工，以某种接头方法连接成的一道连续的地下钢筋混凝土墙，以便基坑开挖时防渗、挡土，作为邻近建筑物基础的支护以及直接成为承受直接荷载的基础结构的一部分。

附图1中第一层的地下隔离墙4、5位于基坑范围外侧，但要为后面几层的地下隔离墙的搭建留有位置，保证最后一层的地下隔离墙在基坑范围外侧的适当距离，太大了场地不允许且浪费，小了也不符合设计要求。

然后，在基坑开挖的范围内，挖出一个或多个水盆，附图1中只是挖出一个水盆2，水盆2的大小能够容纳水盆2上方吊装的搅拌机3，搅拌机3的位置可以上下、前后、左右调整。

当水盆2中注满水后，搅拌机3被放入水盆2中，并开启搅拌机3，水盆2中的水在搅拌机3的带动下冲洗水盆2的边沿和底部，不断地侵蚀水盆2的边沿和底部的土6，形成糊状的泥和泥浆。启动泥浆泵1，水盆2中糊状的泥就会被泥浆泵1吸取，并被输送到基坑的外面。吸出的泥可以放置于沉淀槽中，脱离一部分的水，还可以通过其他方法进一步脱水。所脱离出的水可以废水再利用，重新放入水盆2中继续使用。脱水后的泥土再通过管道输运或装卸车运输，不会有尘土飞扬了。

在本发明的水洗法基坑开挖过程中，所用的水，可以为自然水、废水、地下渗水等。可以充分利用泥吸取后脱水形成的废水，以及基坑内的地下渗水或者是存留的雨水等。

当泥浆泵1将水盆2中糊状的泥吸取完毕后，再给水盆2放入水，继续搅拌，水在搅拌机的带动下又不断侵蚀水盆2的边沿和底部土6，又形成糊状的泥，再启动泥浆泵1将其吸出。

上述过程循环往复，最终水盆2的边沿不断扩大，直至边沿接近到地下隔离墙4、5、深度接近层的底部，当然需要预留第二层的地下隔离墙的建立的位置。此时，基坑的第一层内土方基本上被水洗完，第一层的开挖就可以结束。

当水盆2的边沿接近地下隔离墙4、5、深度接近层的底部时，需建立第二层的地下隔离墙，如附图2所示。建立的第二层的地下隔离墙21、24分别和第一层的地下隔离墙4、5搭接在一起，即上下两层的地下隔离墙的头尾衔接、交错，垂直方向上有一小段重叠，保证基坑外的土和水不轻易渗入基坑内。

在基坑范围内的第二层上，挖一个或多个水盆。附图2中水盆22中加满水，在搅拌机3的带动下，水盆22的边沿和底部的土6被水不断地冲洗，水盆22中渐进形成糊状的泥，开启泥浆泵1吸取水盆22中的糊状的泥，直至重新加注水，再重复上述过程。最终水盆22不断扩大，边沿会接近地下隔离墙21、24，盆底也接近到该层的底部。如果该层的底部还不是坑底，还需要后续层的开挖，也是同样的工艺过程。

一层一层地重复上述过程，就可以最终将基坑内的所有需要移除的土方吸出基坑。当然，在整个施工过程中需遵循国家有关法律法规、规范、规程。

由于本发明提出的一种建筑基坑开挖的新方法，不需要挖掘机操作，避免了机器轰鸣和沙土飞溅。特别是深坑作业大型挖掘机和装卸车进出的困难，通过本发明提出的方法就可以完全解决。在基坑开挖过程中无需防水、防渗漏，解决了基坑开挖过程中长期存在的地下水问题。本发明的建筑基坑开挖的水洗法改变了传统的基坑开挖的施工模式，所需设备简单，工艺过程简便，特别适合深基坑、松软土质、地下水丰富的地区，具有广阔的应用前景。

Claims (3)

1.一种建筑基坑开挖的水洗法，其特征在于：分层开挖；每一层开挖都在基坑开挖范围外侧建立地下隔离墙，在基坑开挖范围内挖出水盆，注满水，放入搅拌机搅拌，直到水盆内的水溶物成糊状的泥，再通过泥浆泵将糊状的泥吸取、输运至基坑开挖范围外；然后重复进行：加水、搅拌机搅拌、泥浆泵将糊状的泥吸取、输运至基坑开挖范围外；水盆边沿不断被侵蚀，不断扩大直至水盆内的边沿接近地下隔离墙的位置，深度接近该层的底部。

2.如权利要求1所述的一种建筑基坑开挖的水洗法，其特征还在于：下一层的地下隔离墙的与上一层的地下隔离墙交错搭接。

3.如权利要求1所述的一种建筑基坑开挖的水洗法，其特征还在于：每一层的水盆可以为一个或同时有多个，水盆可以在基坑开挖范围内的任何位置。