CN108571020A - 深基坑承压水突涌减压控水的混凝土底板浇筑方法 - Google Patents

Abstract

深基坑承压水突涌减压控水的混凝土底板浇筑方法，涉及土木、建筑施工技术领域，在各突涌点的外周，在基坑底面上设置临时围堰；在临时围堰的外侧，于临时围堰的外周，以相应的突涌点为中心对称布置至少两口减压管井；从减压管井内抽出地下水。本发明通过减压控水系统解决深基坑承压水突涌的减压控水，在深基坑承压水发生突涌时，可短期内终止深基坑高压力、大水量承压水的突涌，本发明克服了高压力、大涌水量突涌区域成井困难且无法出清水的难题，可在突涌发生后短时间内组织实施，控水效果明显。

Description

深基坑承压水突涌减压控水的混凝土底板浇筑方法

技术领域

本发明涉及土木、建筑施工技术领域，主要适用于易发生深基坑承压水突涌的混凝土底板浇筑施工技术。

背景技术

在深基坑混凝土底板的施工过程中，由于底板标高距承压水含水层较近，所以，深基坑工程事故中，由于底部承压水突涌产生的事故占很大一部分，基坑突涌处理难度大，并且处理不当会造成严重后果。

为了避免基坑突涌造成的不良后果，现有工程是在各突涌点之前开挖相互连通的浅沟，将各突涌点涌出的地下泥浆集中后采用抽水泵抽出。这样的处理往往使整个深基坑工程处在泥浆中进行，而且，由于突涌点的集中涌水造成地下层的局部严重破坏、坍塌，以使最终形成的深基坑混凝土底板的稳定性差，基础质量经不起考验。

发明内容

针对深基坑承压水发生突涌所带来的以上问题，本发明目的是提出一种可有效避免地下层扰动，提高深基坑混凝土底板质量的深基坑承压水突涌减压控水的混凝土底板浇筑方法。

本发明包括以下步骤：

1）在各突涌点的外周，在基坑底面上设置临时围堰；

2）在临时围堰的外侧，于临时围堰的外周，以相应的突涌点为中心对称布置至少两口减压管井；各减压管井的施工方法如下：

在各减压管井设计位置，自基坑底面向下开挖出护筒坑，在护筒坑内固定一竖向护筒，

在护筒内，采用钻机向下钻出竖向井孔，在钻孔的同时，以泥浆对井孔进行护壁；井孔的底端进入承压水含水层下3000～5000mm后取出钻机，向井孔内投放滤料包，然后将井管放入井孔内，使井管下端坐落在井孔底部的滤料包上；在所述井管的管壁上布置两段孔眼，一段孔眼布置在承压水含水层中，另一端孔眼布置在靠近护筒的部分；在井管内放入污水泵，对进入井管内的污水进行抽提；

在钻孔的同时，在各护筒之间，于基坑底面上开挖出将各护筒连通的环形排水沟；

在井孔与井管之间填充滤料，所述滤料从井孔底部连续填至环形排水沟底部，然后取出污水泵，再向井管内投放料滤料包；

在井管内放入潜水泵，抽出地下水直接排出基坑；

3）在各个减压管井通过各自的潜水泵正常出水后，挖除临时围堰，拔出各减压管井的护筒，对环形排水沟及护筒坑进行清理后，在环形排水沟及护筒坑内填充滤料层，于整个环形排水沟的滤料层中下部埋设一段水平滤管，并在水平滤管的外端连接真空泵，将对各减压管井的井孔与井管之间上涌且未及时通过井管的上部孔眼进入井管的地下水汇总后排出；

4）待各减压管井的潜水泵和真空泵工作至突涌点无水涌出为止，保持潜水泵继续工作，撤去真空泵、水平滤管，将环形排水沟及护筒坑内填充的混合滤料层顶部回填级配砂石至混凝土垫层底标高并压实，然后浇筑混凝土垫层；

5）对各减压管井的井管进行止水处理；

6）对各井管以外的基坑进行混凝土底板浇筑；

7）对各减压管井进行封井、浇平。

本发明采用以上步骤，通过护筒、减压管井、潜水泵、滤料、轻型水平井点组成的减压控水系统解决深基坑承压水突涌的减压控水，在深基坑承压水发生突涌时，可短期内终止深基坑高压力、大水量承压水的突涌，本发明克服了高压力、大涌水量突涌区域成井困难且无法出清水的难题，可在突涌发生后短时间内组织实施，控水效果明显。

经工程应用证明，本发明能够在突涌发生后短时间内组织施工，工期短、施工操作简单。该技术虽成井人工、材料费用较传统方法有所增加，但因不需大量回填土方，故总造价只相当于传统方法的50～60%，经济效益、社会效益较明显。

进一步地，本发明在步骤2）中，通过在井孔与井管间滤料的填充使井管固定在井孔内，并使井管、井孔与护筒三者同心。以确保井管、井孔与护筒三者之间有足够的空间且空隙均匀，填充的滤料具有一定的厚度，使滤料能够充分发挥过滤作用，同时有利于地下水的收集。

在步骤2）中，潜水泵的下端距离井管内滤包上方800～1200mm。保持管井内地下水位积累到一定高度，当抽水水位低于潜水泵的下端时潜水泵不会直接吸附滤包从而造成停机导致电机烧坏。

在步骤2）中，向井管内投放料滤料包时，依次投入从大至小的粒径的滤包，在最小粒径的滤包投放后，向井管内放置潜水泵进行抽水，如此反复，直到潜水泵抽出清水为止停止投放滤包。该操作的目的是：由于地下水浑浊里面夹杂着不同粒径的泥砂，大中粒径滤包主要过滤地下水中的粒径较大泥砂，小粒径滤包主要过滤水中的粒径较小的泥砂，通过层层过滤将浑水转变为清水，减少地基泥砂的流失。

在步骤1）中，临时围堰的直径为1500～2000mm；步骤2）中，各个减压管井与突涌点中心的间距为4500～5500mm。出发点：在突涌点四周设置临时围堰，使涌出的地下水不四处流淌，同时利用涌出的水体自重平衡承压水头，减少突涌点的涌水量。

因底板混凝土与井管接触部位属于防水薄弱环节，如果翼环距混凝土底板上下表面距离过小或过大，地下水通过自身压力从而游走于混凝土与井管接触部位，容易造成渗漏。因此应确保上下两道止水翼环在混凝土底板内的位置准确，有足够量的混凝土包裹住止水翼环，杜绝渗漏现象，因此在步骤5）中，先在井管外部抄设混凝土底板的顶标高及底标高，然后在各井管外分别焊接上道止水翼环和下道止水翼环；上道止水翼环位于混凝土底板的顶标高下方100±30mm处，上道止水翼环位于混凝土底板的底标高上方100±30mm处。

上道止水环与下道止水环间距不小于300mm。如果地下水沿混凝土底板底部防水翼环向上渗透，随着高度的增加地下水向上渗透的阻力不断加大。一般情况下，混凝土与井管之间的粘结力既能阻挡地下水的渗透。当少量地下水接触到混凝土底板上部的止水翼环时，此时地下水向上渗透的压力已基本衰减，该止水翼环能有效阻断渗透。

在步骤7）中，将位于上道止水翼环上方的井管切除，取出潜水泵后，再将上部带有阀门、下部为滤管的小直径钢井管放到井管内，并在小直径钢井管的上端连接真空泵继续进行抽水；待井管内水位控制在混凝土底板的底标高以下1000mm后，向小直径钢井管和井管之间回填粗砂砾石，直至粗砂砾石上表面距混凝土底板的底标高1000mm处，然后在粗砂砾石上表面的小直径钢井管外套置隔离钢板，再向小直径钢井管和井管之间浇注高标号素砼，直至高标号素砼的上表面距混凝土底板的顶标高约200mm处，待混凝土初凝后关闭阀门，再浇筑混凝土到混凝土底板的顶标高下100mm，在小直径钢井管上端加焊封填钢板，最后用微膨胀砼浇平。

因涌水点在上涌时会携带一定量的泥砂，至使坑底地基土会有一定的流失，故减压管井施工完成后，在混凝土底板浇筑前，于各涌水点位置钻孔埋设注浆管，待混凝土底板浇筑完成、减压管井全部封井结束后，通过注浆管对地基土进行注浆充填加固处理。

具体实施方式

一、准备工作：

1、设置临时围堰用于挡水。

临时围堰以突涌点为中心，在基坑底面上设置，临时围堰的直径为1500～2000mm，高度为500～1000mm。

2、材料、机械设备进场、人员进场，主要施工机械为GPS-10型回转钻机（正循环）或类似规格钻机。基坑突涌一般位于基坑底部，场地狭小，故正常情况下一个突涌点进场1～2台设备即可。

二、井位布置设计方案：

每个突涌点需布置2口以上减压管井，减压管井距离突涌点4500～5500mm最好，减压管井应围绕每个突涌点四周均匀环形布置。

三、埋设护筒：

在各减压管井设计位置，自基坑底面向下采用人工结合小挖掘机开挖出护筒坑，坑深应≥1.5m。

护筒坑挖好以后放入高度为1.8m、直径为Ф600～1000mm的护筒，护筒的上段约0.3m位于自基坑底面上方。引出十字线校正护筒中心位置，护筒中心采用与护筒直径相同的十字定位器确定，采用锥形吊锤校正十字线交点与十字定位器的偏差和护筒垂直度，校正完成后将护筒外侧与护筒坑之间的空隙用黏土回填夯实，最后采用环形形固定器将护筒固定。

四、钻孔、环形排水沟开挖：

在护筒内，采用钻机向下钻出井孔，井孔直径Ф800mm，井孔进入承压水含水层3000～5000mm。

钻孔时宜采用与承压水上涌流向一致的泥浆正循环成孔工艺，采用GPS10型回转钻机（或类似型号）成孔，成孔时采用比重1.05～1.10的稀泥浆护壁，当井孔达到设计标高后，立即提出钻杆，然后向井孔内投放总高度500mm左右的滤料包，该滤料包为60目滤网，滤网内采用粒径为10～15mm石子滤料。

在钻孔的同时可进行排水沟开挖。围绕同一个突涌点设置的各护筒之间，于基坑底面上开挖出将各护筒连通的环形排水沟。

五、井管安放：

将井管放入井孔内，使井管下端坐落在井孔底部的滤料包上。

井管采用直径Ф100mm的管材，在井管的管壁上布置两段孔眼，一段孔眼布置在承压水含水层中，另一端孔眼布置在靠近护筒的部分，各孔眼的直径为30mm，孔间距100mm。

六、在井管内放入污水泵，对进入井管内的污水进行抽提。

七、井孔与井管间滤料的填充：

在井孔与井管之间填充滤料，填料时从井管外周同时均匀用铁锹下料，填料时将井管上口暂时封盖以防滤料填入其中，从井孔底部连续填至排水沟底标高。

通过在井孔与井管间滤料的填充使井管固定在井孔内，并使井管、井孔与护筒三者同心。

滤料填充完成后提起井管内的污水泵。

八、井管内滤料包的投放：

向井管内投放料滤料包，井管内自下而上依次投入60目滤包1000mm、80目滤包1000mm、100～120目滤包1000～3000mm。

100～120目滤包每次投放500mm高后，向井管内放置潜水泵抽水，如抽水一段时间后仍为携有泥砂的浑水，则提出潜水泵再次投500mm高的滤料包，如此反复，直到潜水泵抽出清水为止。

以上，实现了各减压管井通过潜水泵抽出地下水直接排出基坑的效果。

九、安放潜水泵：

潜水泵安放前检查潜水泵转向、连接电缆、排水胶管、吊泵绳索，安全下放。

潜水泵的下端安放在距离井管内滤包上方1m左右的位置。

潜水泵下放及起吊采用人工手摇辘轳，吊泵绳索采用8mm²的钢丝绳。

每台潜水泵配置一个控制开关，控制开关分组装箱，必要时在电路内连接水位自动控制器，以防泵体空转烧坏电机。

十、水平井点埋设：

在各个减压管井都通过各自的潜水泵正常出水后，挖除临时围堰，拔出各减压管井的护筒，对环形排水沟及护筒坑进行清理，使各个减压管井的井管外的护筒坑和环形排水沟的深度都为1000mm，宽度都为1000mm，然后在环形排水沟及护筒坑内填充粒径为1～5mm的干净石英砂或绿豆砂与小砾石混合滤料层，于整个环形排水沟的滤料层中下部埋设一段水平滤管，并在水平滤管的外端连接真空泵，组成水平井点。

各减压管井的井孔与井管之间上涌且未及时通过井管的上部孔眼进入井管的地下水则通过环形排水沟收集汇总，再经水平滤管、真空泵集中排出，形成一个控水系统，对突涌点减压分流。使突涌点水位保持在基坑底面以下0.5m。

十一、各减压管井的井管止水处理：

各减压管井的出水口经以上各潜水泵、真空泵工作直至各突涌点无水涌出为止。此时保持潜水泵继续工作，撤去真空泵、水平滤管，将环形排水沟及护筒坑内填充的混合滤料层顶部回填级配砂石至混凝土垫层底标高并压实，然后浇筑混凝土垫层，最后转入混凝土底板浇筑工作。

浇筑混凝土底板前，在井管外部抄设混凝土底板的顶标高及底标高，然后在各井管外分别焊接上下两道宽度为300mm的止水翼环，焊缝要饱满，不得有缝隙。

上道止水翼环位于混凝土底板顶标高下100mm，下道止水翼环位于混凝土底板底标高上100mm，上道止水环与下道止水环间距不小于300mm。

十二、对各井管以外的基坑进行混凝土底板浇筑。

十三、封闭减压管井：

先将位于上道止水翼环上方的井管切除，提出潜水泵，将上部带有阀门、下部为滤管的Φ100小直径钢井管放到井管内，并在小直径钢井管的上端连接真空泵继续进行抽水。

将井管内水位控制在混凝土底板的底标高以下1000mm后，向小直径钢井管和井管之间回填粗砂砾石至粗砂砾石上表面距混凝土底板的底标高1000mm处，然后在粗砂砾石上表面的小直径钢井管外套置两个半圆环组成的隔离钢板，钢板的外径略小于井管的内径，再向小直径钢井管和井管之间浇注高标号素砼，直至高标号素砼的上表面距混凝土底板的顶标高约200mm处（与小直径钢井管相连的阀门仍处于混凝土底板的顶标高下方），待混凝土初凝后关闭阀门，再浇筑混凝土到混凝土底板的顶标高下100mm，在小直径钢井管上端加焊封填钢板，最后用微膨胀砼浇平。

十四、注浆处理：

因涌水点在上涌时会携带一定量的泥砂，至使坑底地基土会有一定的流失，故减压管井施工完成后，在混凝土底板浇筑前在各涌水点位置钻孔埋设注浆管，待混凝土底板浇筑完成、减压管井全部封井结束后，通过注浆管对地基土进行注浆充填加固处理。

Claims (9)

1.深基坑承压水突涌减压控水的混凝土底板浇筑方法，其特征在于包括以下步骤：

1）在各突涌点的外周，在基坑底面上设置临时围堰；

2）在临时围堰的外侧，于临时围堰的外周，以相应的突涌点为中心对称布置至少两口减压管井；各减压管井的施工方法如下：

在各减压管井设计位置，自基坑底面向下开挖出护筒坑，在护筒坑内固定一竖向护筒，

在护筒内，采用钻机向下钻出竖向井孔，在钻孔的同时，以泥浆对井孔进行护壁；井孔的底端进入承压水含水层下3000～5000mm后取出钻机，向井孔内投放滤料包，然后将井管放入井孔内，使井管下端坐落在井孔底部的滤料包上；在所述井管的管壁上布置两段孔眼，一段孔眼布置在承压水含水层中，另一端孔眼布置在靠近护筒的部分；在井管内放入污水泵，对进入井管内的污水进行抽提；

在钻孔的同时，在各护筒之间，于基坑底面上开挖出将各护筒连通的环形排水沟；

在井孔与井管之间填充滤料，所述滤料从井孔底部连续填至环形排水沟底部，然后取出污水泵，再向井管内投放料滤料包；

在井管内放入潜水泵，抽出地下水直接排出基坑；

3）在各个减压管井通过各自的潜水泵正常出水后，挖除临时围堰，拔出各减压管井的护筒，对环形排水沟及护筒坑进行清理后，在环形排水沟及护筒坑内填充滤料层，于整个环形排水沟的滤料层中下部埋设一段水平滤管，并在水平滤管的外端连接真空泵，将对各减压管井的井孔与井管之间上涌且未及时通过井管的上部孔眼进入井管的地下水汇总后排出；

4）待各减压管井的潜水泵和真空泵工作至突涌点无水涌出为止，保持潜水泵继续工作，撤去真空泵、水平滤管，将环形排水沟及护筒坑内填充的混合滤料层顶部回填级配砂石至混凝土垫层底标高并压实，然后浇筑混凝土垫层；

5）对各减压管井的井管进行止水处理；

6）对各井管以外的基坑进行混凝土底板浇筑；

7）对各减压管井进行封井、浇平。

2.根据权利要求1所述深基坑承压水突涌减压控水的混凝土底板浇筑方法，其特征在于在步骤2）中，通过在井孔与井管间滤料的填充使井管固定在井孔内，并使井管、井孔与护筒三者同心。

3.根据权利要求1所述深基坑承压水突涌减压控水的混凝土底板浇筑方法，其特征在于在步骤2）中，潜水泵的下端距离井管内滤包上方800～1200mm。

4.根据权利要求1所述深基坑承压水突涌减压控水的混凝土底板浇筑方法，其特征在于在步骤2）中，向井管内投放料滤料包时，依次投入从大至小的粒径的滤包，在最小粒径的滤包投放后，向井管内放置潜水泵进行抽水，如此反复，直到潜水泵抽出清水为止停止投放滤包。

5.根据权利要求1所述深基坑承压水突涌减压控水的混凝土底板浇筑方法，其特征在于在步骤1）中，临时围堰的直径为1500～2000mm；步骤2）中，各个减压管井与突涌点中心的间距为4500～5500mm。

6.根据权利要求1所述深基坑承压水突涌减压控水的混凝土底板浇筑方法，其特征在于在步骤5）中，先在井管外部抄设混凝土底板的顶标高及底标高，然后在各井管外分别焊接上道止水翼环和下道止水翼环；上道止水翼环位于混凝土底板的顶标高下方100±30mm处，上道止水翼环位于混凝土底板的底标高上方100±30mm处。

7.根据权利要求6所述深基坑承压水突涌减压控水的混凝土底板浇筑方法，其特征在于上道止水环与下道止水环间距不小于300mm。

8.根据权利要求6或7所述深基坑承压水突涌减压控水的混凝土底板浇筑方法，其特征在于在步骤7）中，将位于上道止水翼环上方的井管切除，取出潜水泵后，再将上部带有阀门、下部为滤管的小直径钢井管放到井管内，并在小直径钢井管的上端连接真空泵继续进行抽水；待井管内水位控制在混凝土底板的底标高以下1000mm后，向小直径钢井管和井管之间回填粗砂砾石，直至粗砂砾石上表面距混凝土底板的底标高1000mm处，然后在粗砂砾石上表面的小直径钢井管外套置隔离钢板，再向小直径钢井管和井管之间浇注高标号素砼，直至高标号素砼的上表面距混凝土底板的顶标高约200mm处，待混凝土初凝后关闭阀门，再浇筑混凝土到混凝土底板的顶标高下100mm，在小直径钢井管上端加焊封填钢板，最后用微膨胀砼浇平。

9.根据权利要求1所述深基坑承压水突涌减压控水的混凝土底板浇筑方法，其特征在于在混凝土底板浇筑前，于各涌水点位置钻孔埋设注浆管，待混凝土底板浇筑完成、减压管井全部封井结束后，通过注浆管对地基土进行注浆充填加固处理。