CN108677982A - 复杂地质条件基坑基底开挖涌水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复杂地质条件基坑基底开挖涌水处理方法，旨在解决现有的地铁隧道基坑基底开挖施工中因地质状况复杂带来的涌水处理效果差、成本高和不及时的技术问题。本发明所述的基坑基底开挖涌水处理方法，在基坑涌水点处的底板下设置盲水井，埋设排水泵，并通过底板下横向延伸和围护桩间的向上延伸的排水管将涌水抽排出去，对主体结构施工无任何影响，施工方便，涌水处理高效、及时，且成本大为降低，较好的解决了复杂地质条件下基坑基底涌水处理难的技术问题。

Description

复杂地质条件基坑基底开挖涌水处理方法

技术领域

本发明涉及土建工程技术领域，具体涉及一种超深明挖基坑基底开挖涌水处理方法。

背景技术

地铁的地下隧道的建设中，需要先进行基坑基底开挖工程的施工。基坑土层从上往下一般为素填土层、粉质黏土层、黏土层、中风化灰岩层，其中基底落于粘土层中。

涌水是基坑基底施工经常出现的问题。隧道涌水会导致施工条件恶化、导致基坑或地下室无法继续进行施工，并会对深基坑以及周边环 境带来重大安全隐患，重的甚至会诱发工程地质灾害。

目前工程中基底涌水处理施工方法为主要为降水井法、反压注浆法。在复杂地质条件下，地下涌水主要为基岩裂隙水及岩溶水，是基坑开挖过程中常见的一种由不良地质造成的施工问题。黏土层及中风化灰岩透水性差，且地下水集中在基岩裂隙和岩溶中，与远处水系联通，降水井起不到太大的降水效果。又由于地下裂隙的不确定性，难免出现大量跑浆的问题，使得反压注浆量及注浆时间无法确定，涌水处理成本高，处理时间不易控制，对施工进度影响较大。

发明内容

本发明目的是提供一种复杂地质条件基坑基底开挖涌水处理方法，以解决现有的地铁隧道基坑基底开挖施工中因地质状况复杂带来的涌水处理效果差、成本高和不及时的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种复杂地质条件基坑基底开挖涌水处理方法，包括以下步骤：

在涌水点处开挖盲井，在所述盲井内充填粗粒材料，埋设排水泵，设置排水管和滤水筒，所述排水管的进水口放置于所述滤水筒内，且所述进水口处设置有滤水网；

待回填粗粒材料完成后在所述盲井的井口及井口周边铺设隔离层；

所述排水管延伸至基坑的围护桩处后沿所述围护桩间向上延伸，基坑的底板铺设在所述排水泵及水平延伸的所述排水管之上；所述排水管的向上延伸部分埋设在所述围护桩间；

将排水管延伸至基坑外进行抽排涌水。

优选的，在所述步骤（1），所述盲井尺寸为2*2*2m。

优选的，在所述步骤（1）中，所述粗粒材料为碎石和/或砾石。

优选的，在所述步骤（1）中，所述排水泵为5.5KW的排水泵。

优选的，在所述步骤（1）中，所述排水管的型号为DN80。

优选的，在所述步骤（1）中，所述滤水筒的规格为Φ800㎜*1.2m。

优选的，在所述步骤（1）中，所述隔离层采用土工布。

优选的，在所述步骤（2）中，所述围护桩间设置有钢筋网片，所述排水管固定在所述钢筋网片上，固定后喷射早强混凝土进行封盖。

优选的，在所述步骤（2）中，所述早强混凝土为C25早强混凝土。

优选的，在所述步骤（3）中，所述排水管引出至基坑的的截水沟。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明所述的基坑基底开挖涌水处理方法，在基坑涌水点处的底板下设置盲水井，并通过埋设的排水泵、底板下横向延伸和围护桩间向上延伸的排水管将涌水抽排出去，对主体结构施工无任何影响，施工方便，涌水处理高效、及时，且成本大为降低，较好的解决了复杂地质条件下基坑基底涌水处理难的技术问题。

附图说明

图1 为实施例中的基坑地质断面图；

图2为实施例中对比方案一盲井排水法示意图；

图3为实施例中对比方案二盲沟排水法俯视示意图；

图4为实施例中对比方案二盲沟排水法竖向剖面示意图；

图5为实施例中方案三盲井排水法俯视示意图；

图6为实施例中方案三盲井排水法剖面图；

图7为实施例中盲井排水法的排水管埋设剖面示意图，隔离层未画出。

图中，1为素填土层，2为粉质黏土层，3为黏土层，4为中风化灰岩层，5为基底，501为后浇带，502为镀锌钢板止水带，503为盲沟，504为抽水点，505为盲井，5051为隔离层，506为排水管，507为排水泵，51为底板，52为涌水点，6为碎砾石，7为溶洞，8为围护桩，9为钢筋网片，91为混凝土保护层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

实施例1：

某市轨道交通某标段土建工程，包括1站2区间，标准段宽20.7m，开挖深度约19m；该施工标段的基坑地质断面如图1所示，由上而下依次为素填土层1、粉质黏土层2、黏土层3、中风化灰岩层4，其中基底5落于黏土层3。中风化灰岩层4和黏土层3之间，夹杂有含水的碎砾石6，在中风化灰岩层4之内不规则分布有溶洞7。地下涌水主要为复杂地质条件带来的基岩裂隙水、岩溶水。

黏土层3中，老黏性土虽承载力高，但具有一定的吸水膨胀、失水收缩的中偏弱胀缩变形特征，且胀缩性无规律，很不均匀，同一土层的胀缩性差异很大。基底5受涌水浸泡时间超过6小时，其力学强度会降低80%，影响基底承载力及稳定性要求。为确保基底5稳定，应避免涌水长时间浸泡黏性土，故涌水处理需及时有效，基坑涌水处理时间不能超过6小时，保证处理涌水时间要求的前提下尽量节约成本。

黏土层3及中风化灰岩层4透水性差，且地下水集中在基岩裂隙和岩溶中，与远处水系联通，根据降水井的降水原理及相邻标段实际效果可知降水效果较差。地下裂隙的不确定性使得反压注浆量及注浆时间无法确定，反压注浆法单孔注浆用量最大为480m³，用时7天，对成本及整体工期影响较大。以上两种涌水处理方式无法满足工程需要。

首先，确定总体涌水处理方案。

结合工程实际，提出三种总体方案进行选择。

方案一：后排浇水法，参见图2，其主要步骤为：

（1）对涌水部位进行抽排,避免涌水浸泡基底5；

（2）涌水部位预留2*2m后浇带501,并在施工缝位置设置镀锌钢板止水带502；

（3）待底板51施工完成后对涌水点52进行封堵。

此方案虽然施工方便、对周边的基底5不产生影响，但由于是预留后期封堵涌水点52，后浇带501处施工缝易发生渗漏等质量问题，涌水处理完成主要看后期处理涌水情况，时间难以保证。

方案二：盲沟引水法，参见图3、图4，其主要步骤为：

（1）设置盲沟503将涌水沿围护桩8排列方向引至本段底板51施工范围外，并在施工范围外设置抽水点504进行抽排水；

（2）盲沟503内充填碎、砾石等粗粒材料并铺以隔离层防止垫层浇筑时，水泥浆影响盲沟排水；

（3）盲沟503以上结构按图纸正常施工。

方案二中，盲沟503沿围护桩8排列方向引出，引水距离过长，需要设置较长的盲沟503，引水效率降低，且对基底5及底板51施工有一定的影响。

方案三：盲井排水法，参见图5、图6，其主要步骤为：

（1）在涌水点52处开挖2*2*2m的盲井505；

（2）盲井505内充填碎、砾石等粗粒材料并设置抽排系统；

（3）待盲井505内回填粗粒材料完成后在井口及井口周边铺以隔离层5051防止垫层浇筑时，水泥浆影响粗粒材料滤水；隔离层优选采用采用土工布，也可以用防水卷材等材料。

（4）盲井505内接出排水管506至地面，排水管506型号为DN80。

方案三的涌水处理方案，施工方便，对周边基底不会产生影响，可持续使基底5不受涌水浸泡，确保基底承载力及稳定性要求。保证抽排水连续的情况下，涌水处理时间约为4.5小时。

综上所述，选用方案三同时保证了涌水处理效果、处理成本和时间要求，因此选用该涌水处理方案。

然后，涌水处理方案进一步具体化，确定子方案。

a.排水管的走向设置：

最直接的方法是排水管506直接穿过底板51，对横穿底板51的排水管506设置10*10CM镀锌钢板止水片。这样设置虽然施工方便，但排水管506穿过底板51处以发生渗漏水现象，且由于需要打穿底板51，对结构施工具有一定的影响。因此需要进行改进。

改进的排水管走向设置方案为，排水管506在底板51下延伸至围护桩8处，在围护桩8之间埋设盲井505的排水管506，将涌水排出基坑。因排水管506均位于结构防水外包层以外，对主体结构施工无任何影响，可以从根本上解决排水管对结构施工的影响。

排水管506沿围护桩8间向上延伸，可固定在钢筋网片9上，最后喷射早强混凝土形成混凝土保护层91，优选用C25早强混凝土。排水管506完全被掩盖，对主体结构施工无任何影响。

b. 盲井滤水效果控制：

涌水处理中，抽水持续性、稳定性对于涌水的及时处理极为重要。在盲井505内设置Φ800㎜*1.2m的滤水筒，抽排系统进水口放置于滤水筒内，且在抽排水系统进水口处设置滤水网，优选用绿色密目网，取材方便，成本经济。本方案的设置加强了滤水控制及效果，对后续持续稳定抽排提供了前提条件。

c. 排水泵的设置：

一种方案是：盲井505开挖完成后，回填粗骨料时埋设一到两台5.5KW排水泵用于盲井505的抽排水，可留其中一台为备用。优点是排水效果好，操作简单，施工方便。

另一种方案是：盲井505开挖完成，回填粗骨料时埋设直径80㎜的排水管506用于盲井505的抽排水，在基坑截水沟边设置5.5KW的排水泵。优点是排水泵损坏后可维修、更换，整体性、持续性好。缺点是抽水效果不及水泵设置在盲井505内的方案，对于深基坑的抽排水尤为困难。

本实施例中，由于基坑开挖深度约19米，将排水泵设置于基坑外抽排水有困难，所以选用了前一种方案，盲井回填粗骨料时埋设排水泵。虽然埋设排水泵增加了少量成本，但能够保证良好的抽排水效果，保证工程的顺利进行，利大于弊。

综上所述，本实施例中的复杂地质条件下基坑基底开挖涌水处理方法步骤如下：

S1：在涌水点52处开挖2*2*2m的盲井505，盲井505内充填碎、砾石等粗粒材料并设置排水管506（排水管型号为DN80）的进水口，在盲井505内设置Φ800㎜*1.2m的滤水筒，排水管506的进水口放置于滤水筒内，且在进水口处设置滤水网，埋设1～2台排水泵507；待盲井505内回填粗粒材料完成后在井口及井口周边铺以隔离层5051（优选采用土工布）。

S2：抽排系统的排水管506延伸至围护桩8处，底板51铺设在排水管506水平延伸部分之上；在围护桩8间埋设排水管506，排水管506沿围护桩8间向上延伸，固定在钢筋网片9上，固定后喷射C25早强混凝土进行封盖。

S3：将排水管506延伸至基坑外的截水沟，进行抽排涌水。

依据以上步骤进行涌水处理，施工现场对盲井505滤水系统进行效果检查，盲井抽排水系统稳定不堵塞，排水清澈，滤水效果良好，水泵抽排满足现场施工需求。

对盲井505抽排系进行持续效果检查，排水泵507连续24小时运转，基底5无涌水，满足基底承载力及稳定性要求。

同地质条件下的相邻标段，采用反压注浆法单孔涌水处理成本平均为20000元，本次盲井排水法涌水处理单孔施工成本为6300元，而节省施工成本13700元，涌水处理成本降低68.5%。涌水处理时间为4.5小时，确保了基坑涌水处理不超过时间6小时的工程目标。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (10)

1.一种复杂地质条件基坑基底开挖涌水处理方法，包括以下步骤：

（1）在涌水点处开挖盲井，在所述盲井内充填粗粒材料，埋设排水泵，设置排水管和滤水筒，所述排水管的进水口放置于所述滤水筒内，且所述进水口处设置有滤水网；

待回填粗粒材料完成后在所述盲井的井口及井口周边铺设隔离层；

（2）所述排水管延伸至基坑的围护桩处后沿所述围护桩间向上延伸，基坑的底板铺设在所述排水泵及水平延伸的所述排水管之上；所述排水管的向上延伸部分埋设在所述围护桩间；

（3）将排水管延伸至基坑外进行抽排涌水。

2.根据权利要求1所述的复杂地质条件基坑基底开挖涌水处理方法，其特征在于，在所述步骤（1），所述盲井尺寸为2*2*2m。

3.根据权利要求1所述的复杂地质条件基坑基底开挖涌水处理方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，所述粗粒材料为碎石和/或砾石。

4.根据权利要求1所述的复杂地质条件基坑基底开挖涌水处理方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，所述排水泵为5.5KW的排水泵。

5.根据权利要求1所述的复杂地质条件基坑基底开挖涌水处理方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，所述排水管的型号为DN80。

6.根据权利要求1所述的复杂地质条件基坑基底开挖涌水处理方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，所述滤水筒的规格为Φ800㎜*1.2m。

7.根据权利要求1所述的复杂地质条件基坑基底开挖涌水处理方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，所述隔离层采用土工布。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的复杂地质条件基坑基底开挖涌水处理方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，所述围护桩间设置有钢筋网片，所述排水管固定在所述钢筋网片上，固定后喷射早强混凝土进行封盖。

9.根据权利要求7所述的复杂地质条件基坑基底开挖涌水处理方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，所述早强混凝土为C25早强混凝土。

10.根据权利要求1所述的复杂地质条件基坑基底开挖涌水处理方法，其特征在于，在所述步骤（3）中，所述排水管引出至基坑的的截水沟。