CN109403340A - 一种采用沉井作为基坑围护结构的施工方法 - Google Patents

一种采用沉井作为基坑围护结构的施工方法 Download PDF

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马春桃
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张艳萍
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Abstract

本发明涉及一种采用沉井作为基坑围护结构的施工方法，通过在拟挖基坑位置设下沉沉井，将沉井作为基坑的围护结构，包括以下步骤：A：沿拟挖基坑外轮廓线预制沉井；B：挖土进行沉井下沉，也可同时进行射水下沉、顶部配重下沉辅助措施；C：下沉至设计基坑底标高；D：进行基坑封底，设置基坑底排水沟及集水井。本发明的施工方法针对拟建结构物所处的地质结构层范围内不持力或地质结构层为岩层较难插打进钢板桩，而却需进行深基坑开挖支护施工的情况，相比于钢板桩支护结构，具有施工简单，施工进度快，费用成本低和基坑整体结构安全等优势。

Description

一种采用沉井作为基坑围护结构的施工方法
技术领域
本发明属于建筑施工领域，主要涉及采用沉井作为基坑围护结构的施工方法。
背景技术
建筑施工过程中，普遍存在深基坑开挖的情况。对于地质情况较好的深基坑，可采用插打钢板桩进行防护，且工艺成熟安全；然而对于地质较差的深基坑，常规的打设钢板桩由于地质不持力等原因，往往无法发挥效果，此时需调整深基坑围护结构设计。
对于地质较差的深基坑环境，通常选择钢管桩配合止水帷幕、混凝土灌注桩和加深加强钢板桩等方式进行深基坑围护。上述方法的确能够对地质较差的深基坑进行围护，然而却均存在施工周期长、施工组织部署配合难度大和施工成本大等缺点。
故根据上述情况，现阶段亟需一种适用于地质较差环境的深基坑围护方式，既能够节约成本和工期，又能够满足基坑围护的要求。
发明内容
本发明是为了解决现有技术存在的缺点和不足，针对地质环境复杂的深基坑，提供一种能够使成本及工期均大大降低的施工方法。本发明施工方法针对拟建结构物所处的地质结构层范围内不持力或地质结构层为岩层较难插打进钢板桩，而却需进行深基坑开挖支护施工的情况，相比于钢板桩支护结构，具有施工简单，施工进度快，费用成本低和基坑整体结构安全等优势。
本发明实现的技术方案是：
一种采用沉井作为基坑围护结构的施工方法，其特征在于：
包括以下步骤：
步骤A：沿拟挖基坑外轮廓线预制沉井；
步骤B：挖土进行沉井下沉；
步骤C：沉井下沉至设计基坑底标高；
步骤D：进行基坑封底，设置基坑底排水沟及集水井。
所述的步骤A中，沉井根据基坑深度选择一次浇筑成型下沉或分节制作沉井，分次下沉。
所述的沉井采用预制沉井，预制沉井由多节混凝土拼装而成。若地质情况极差，沉井预制无法依托于原地面进行预制，可在原地面处参考软土路基处理方法，通过设置旋喷桩、搅拌桩或预排水固结等方式，使地基有足够的承载力满足沉井预制。根据沉井结构类型，将沉井预制成矩形、圆形或多边形等形状，沉井结构下沉完成后，将沉井结构作为拟制做构筑物的模板体系，极大减少基坑开挖设计尺寸，无模板支撑及拆除等工序，消除了爆模等隐患的发生。根据后期基坑使用要求，在沉井结构内预埋构件便于后续使用需要，可在沉井结构内预埋梯笼连接件、电梯连接件或射水管件等，可满足后期基坑的各种使用需求。
所述的预制沉井的每节混凝土长度不大于5m，且首节混凝土强度达到100％方能进行下沉。
步骤B：挖土进行沉井下沉具体采用抓挖机开挖沉井内土方，根据沉井下沉难易程度，同时设置辅助射水下沉和/或顶部配重辅助措施，进行沉井下沉。根据地质情况不同，采用辅助下沉方式配合主动下沉方式进行下沉作业。主动下沉方式为抓挖机和人工挖土相互配合，辅助下沉方式可选择顶部配重、射水下沉等。
抓挖机开挖沉井内土方时，若地层中存在地下水，则立刻停止开挖，采用井点降水措施降低地下水。
沉井开挖过程中，按每开挖1m进行一次测量复核，监控沉井四周结构偏位情况；若沉井发生偏位，接下来控制性的向偏位反方向挖土，使沉井通过几次偏移后回归设计下沉轮廓线。通过改变挖土位置对沉井下沉过程进行纠偏，使之按照预设位置下沉。下沉开挖主要为机械从中部向四周对称抓挖，形成碗状开挖断面，当基坑内被动土无法承受沉井对其施加的压力后垮塌，完成沉井下沉；此方法施工效率快，但施工偏差较大，过程中需进行多次纠偏，在设计深基坑尺寸时，需考虑偏差的影响，将基坑放大设计。人工主导下沉主要为机械开挖中部核心土，四周土方由人工对称开挖，直至四周被动土体均无法承受沉井压力而垮塌，完成沉井下沉；此方法施工精度大，过程中使用纠偏措施较少，沉井按照设计基坑轮廓线稳定下沉至预定设计高程，但施工周期较长，需大量人工。
步骤C沉井下沉至设计底标高时，及时进行封底施工，若底部积水较多，采用铺设碎石垫层，在垫层上浇筑厚素混凝土垫层。
为保证沉井封底混凝土质量，若基底存在积水，按照水下灌注混凝土进行控制，混凝土坍落度控制在180mm－220mm。基坑封底根据基坑底部积水情况选择不同设置方法。若基坑底部积水过深，且积水是由于地下贯通水产生，则在基坑外侧设置降水井进行降水；若积水未与外界地下水贯通，则可采用抽水泵抽排出基坑外。针对基坑底部积水的情况，需先将积水排除后，在底部设置一层碎石垫层，在碎石垫层上打设封底混凝土；针对基坑底部无水的情况，则直接干作业封底即可。
步骤D中的集水井内设置抽水泵将基坑内的积水及时抽排出基坑。
为保证基坑稳定，每日对基坑进行监控测量，包括沉井顶部水平位移监控、沉井顶部垂直位移监控、地下水监控和周围构筑物沉降监控。
在下沉过程中，持续进行水平位移和竖向位置观测，当发生偏位、下沉速度异常时，及时进行纠偏和处理，测量观测持续整个沉井下沉和使用周期。
本发明的沉井围护结构若对构筑物周围环境、其他结构使用、通航或远期未来规划无影响，可将其作为永久结构，与拟施工构筑物形成一个整体或作为其一次衬砌，减少拟施工结构物模板拼接、加固、拆除等工序；构筑物施工完成后不拆除结构，只对基坑进行回填，可大大节约成本和造价。
附图说明
图1为本发明深基坑沉井围护结构施工流程图。
图2为本发明深基坑施工完成示意图。
图3为本发明沉井砂垫层设置示意图。
图4为本发明沉井坡脚处支架搭设示意图。
图5为本发明中部核心土开挖示意图。
图6为本发明向两侧对称开挖形成碗状断面示意图。
图7为本发明沉井下沉的示意图。
图8为本发明开挖下一层土方示意图。
图9为本发明沉井围护结构设置完成示意图。
具体实施方式
结合附图对本发明进行详细阐述。
沉井深基坑围护结构完成示意图如图2、图9所示，具体实施方式如下：
A.根据图1所示施工流程进行施工。
B.如图3所示施工沉井垫层，由砂垫层和顶部混凝土垫层组成。
C.沉井在垫层上进行预制，测量放线出基坑开挖轮廓线。
D.破除垫层，机械辅助人工挖土下沉，过程中测量监控下沉偏位，及时进行纠偏。
E.下沉至预设底标高后，及时进行沉井封底。
F.周期性对基坑进行监控测量，直至完成整个基坑使用期。
所述步骤B中，垫层需由砂垫层和混凝土垫层组成，并设置横坡向基坑外侧方向排水，不宜垫设枕木。
所述步骤C中，如图4所示，沉井坡脚结构模板支撑体系采用预焊支架支撑，便于坡脚位置模板拆除；不宜采用砖胎膜支撑，因为拆除砖胎膜所需人工较大，施工周期较长。
所述步骤D中，为保证结构稳定，首节沉井强度必须达到100％方可进行下沉作业，其他分节混凝土强度需达到70％以上。
所述步骤D中，开挖按照如图5、图6、图7、图8所示，一般先挖中间部分，使基坑断面形成碗状截面，沿沉井刃脚周围保留土堤，使沉井挤土下沉；对于不宜控制的地质条件，可采用人工开挖坡脚周围土堤。
每下沉一层，开挖一层，过程中周期性对基坑偏位进行量测，并在下一次下沉施工过程中予以纠偏及调整。
所述步骤E中，下沉至预定标高后，观测其8小时下沉量或3天的稳定期，符合要求后方可进行封底作业。封底分为干作业封底和水下作业封底：干作业封底按照混凝土浇筑控制，分层浇筑振捣；水下作业封底按照水下灌注混凝土控制，底部设置碎石垫层，碎石垫层上部浇筑混凝土。
所述步骤F中，测量监控观测贯穿整个沉井围护结构施工及使用周期，监控内容包括：支护结构顶部水平位移观测、支护结构顶部垂直位置观测、支护结构裂缝等，根据地质条件不同应适当增加监控观测内容。周期性记录数据，发现异常及时处理，保证整个沉井围护结构的稳定。

Claims (10)

1.一种采用沉井作为基坑围护结构的施工方法，其特征在于：
包括以下步骤：
步骤A：沿拟挖基坑外轮廓线预制沉井；
步骤B：挖土进行沉井下沉；
步骤C：沉井下沉至设计基坑底标高；
步骤D：进行基坑封底，设置基坑底排水沟及集水井。
2.根据权利要求1所述的采用沉井作为基坑围护结构的施工方法，其特征在于：所述的步骤A中，沉井根据基坑深度选择一次浇筑成型下沉或分节制作沉井，分次下沉。
3.根据权利要求1所述的采用沉井作为基坑围护结构的施工方法，其特征在于：所述的沉井采用预制沉井，预制沉井由多节混凝土拼装而成。
4.根据权利要求3所述的采用沉井作为基坑围护结构的施工方法，其特征在于：所述的预制沉井的每节混凝土长度不大于5m，且首节混凝土强度达到100％方能进行下沉。
5.根据权利要求1所述的采用沉井作为基坑围护结构的施工方法，其特征在于：步骤B：挖土进行沉井下沉具体采用抓挖机开挖沉井内土方，同时辅助射水下沉和/或顶部配重辅助措施，进行沉井下沉。
6.根据权利要求5所述的采用沉井作为基坑围护结构的施工方法，其特征在于：抓挖机开挖沉井内土方时，若地层中存在地下水，则立刻停止开挖，采用井点降水措施降低地下水。
7.根据权利要求5所述的采用沉井作为基坑围护结构的施工方法，其特征在于：沉井开挖过程中，按每开挖1m进行一次测量复核，监控沉井四周结构偏位情况；若沉井发生偏位，接下来控制性的向偏位反方向挖土，使沉井通过几次偏移后回归设计下沉轮廓线。
8.根据权利要求6所述的采用沉井作为基坑围护结构的施工方法，其特征在于：步骤C沉井下沉至设计底标高时，及时进行封底施工，若底部积水较多，采用铺设碎石垫层，在垫层上浇筑厚素混凝土垫层。
9.根据权利要求8所述的采用沉井作为基坑围护结构的施工方法，其特征在于：为保证沉井封底混凝土质量，若基底存在积水，按照水下灌注混凝土进行控制，混凝土坍落度控制在180mm－220mm。
10.根据权利要求1所述的采用沉井作为基坑围护结构的施工方法，其特征在于：步骤D中的集水井内设置抽水泵将基坑内的积水及时抽排出基坑。
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