CN113202124A - 富水深基坑集水坑逆作施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及深基坑集水坑施工领域，具体是一种富水深基坑集水坑逆作施工方法，解决了基坑底涌水、涌砂影响施工进度的难题。包括以下步骤：㈠施工准备；㈡开挖基底土方；㈢施工平直段、爬坡段的侧墙及底板；㈣加固集水坑；㈤施工集水坑。发明所述富水深基坑集水坑逆作施工方法，相比于传统方法冷冻法顺做集水坑，具有选用方便，施工队伍普及、施工门槛低等优点，大幅加快了施工速度，有效保障了工期，施工效率高，综合投入的人力、物力较为节约。相比于冷冻法顺做集水坑，节省大量机械的台班费、人工费和脚手架租赁费，有效降低基底突涌的风险。同时对于集水坑基底涌砂、涌水等工况，对其他地铁站施工具有借鉴意义。

Description

富水深基坑集水坑逆作施工方法

技术领域

本发明涉及深基坑集水坑施工领域，具体是一种富水深基坑集水坑逆作施工方法，解决了基坑底涌水、涌砂影响施工进度的难题。

背景技术

太原市轨道交通2号线为山西省首条地铁，建成之后将缓解太原日趋拥挤的城市交通，改变太原市南北方向的城市客运格局。晋阳街站位于小店区晋阳街与长治路交叉口，位于繁华地段，管线纵横，交通导改压力大、还路压力大，且对施工进度要求严格。晋阳街站1号、2号出入口施工主体结构时需要局部基底加深施工作为集水坑。设计单位设计了悬挂式止水帷幕，因水帷幕未深入含水层阻断坑内外水系连通，且多条无法改移的管线横跨结构上部而导致止水幕无法封闭，施工主体结构范围内地下水补给速度快导致基坑降水困难，开挖集水坑时基底涌水涌砂。

发明内容

本发明为了解决施工现场悬挂式止水幕不能封闭而导致的集水坑的基底涌水涌砂的问题，提供了一种富水深基坑集水坑逆作施工方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：富水深基坑集水坑逆作施工方法，包括以下步骤：㈠施工准备：

施工前埋设沉降观测点并采集实验数据，根据实验数据提前打井降水，确保地下水降至基底以下，且降水直至地铁车站附属结构封顶前不得停止；

㈡开挖基底土方：

按照设计要求进行开挖，开挖至基坑基底标高；

还包括以下步骤：

㈢施工平直段、爬坡段的侧墙及底板：

按照设计要求施工基坑平直段、爬坡段的侧墙及底板，空出集水坑范围内的土方，并在集水坑范围周围的混凝土中预埋连接钢筋；

㈣加固集水坑：

将集水坑范围内的土方整平后，浇筑混凝土进行封底；按照注浆影响半径在封底混凝土上放样，孔位设置要求注浆范围覆盖整个集水坑且相邻注浆孔所注浆液之间产生搭接；采用钻杆钻穿封底混凝土，并钻至集水坑设计基底以下及钻至集水坑设计侧墙以外，接上注浆管路向钻孔内注浆，边注浆边提升钻杆，如此反复，完成所有注浆孔内注浆液的灌注；

㈤施工集水坑：

开挖集水坑范围内的封底混凝土以及封底混凝土以下的土方，开挖至集水坑设计基底标高，清理集水坑底部，喷锚，绑扎集水坑侧墙及底板的钢筋，并且将集水坑侧墙的钢筋与预埋连接钢筋相连接，支设模板，浇筑混凝土，完成集水坑施工。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述浆液为水泥浆与水玻璃浆的混合液。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述水泥浆中水灰比为1:0.8。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述水玻璃浆中水玻璃的浓度为35-38°Bé。

作为本发明技术方案的进一步改进，在注浆施工完成且固化后，采取钻眼取芯的方法；若取芯中不含未固化的夹层则为合格；若取芯中含有未固化的夹层则在取芯处重新注浆，重新注浆方法与首次注浆方法相同，直至取芯合格后开挖集水坑。

作为本发明技术方案的进一步改进，步骤㈣中钻杆钻孔深度为集水坑设计基底以下4m，钻孔范围为集水坑设计侧墙以外2m。

作为本发明技术方案的进一步改进，在钻孔以及注浆施工中，集水坑设计基底范围内的钻孔顺序为由外围至中心，集水坑设计侧墙处的钻孔顺序为由下至上。

作为本发明技术方案的进一步改进，在钻孔以及注浆施工中，待注浆压力达到0.4-0.5MPa时，钻杆提升0.5m，如此反复直至注浆钻杆提升至封底混凝土表面。

针对现场悬挂式止水帷幕不能封闭而导致集水坑基底涌水涌砂的工况特点，本发明所述富水深基坑集水坑逆作施工方法，相比于传统方法冷冻法顺做集水坑，具有选用方便，施工队伍普及、施工门槛低等优点，大幅加快了施工速度，有效保障了工期，施工效率高，综合投入的人力、物力较为节约。相比于冷冻法顺做集水坑，节省大量机械的台班费、人工费和脚手架租赁费，有效降低基底突涌的风险。同时对于集水坑基底涌砂、涌水等工况，对其他地铁站施工具有借鉴意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为浇筑封底混凝土前的施工状态图。图中黑色粗线部分指的是集水坑设计范围。

图2为集水坑施工完成后的状态图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本实施例提供了一种富水深基坑集水坑逆作施工方法，该施工方法属于地铁车站附属结构施工领域，如图1所示，其中集水坑的设计位置位于爬坡段底板和平直段底板之间，具体包括以下步骤：

㈠施工准备：

施工前埋设沉降观测点并采集实验数据，根据实验数据提前打井降水，确保地下水降至基底以下。其中，优选的确保地下水降至基底以下1m。

㈡开挖基底土方：

按照设计要求进行开挖，开挖至基坑基底标高。具体实施时，采用分层分段开挖，每层开挖深度不大于2m。开挖过程中及时架设钢支撑。在开挖至距基坑基底标高300mm时，改用人工开挖至基坑基底标高。开挖过程中必须密切监测基坑变形情况，发现问题及时补撑或回填土方，且降水直至地铁车站附属结构封顶前不得停止。

㈢施工平直段、爬坡段的侧墙及底板：

按照设计要求施工基坑平直段、爬坡段的侧墙及底板，空出集水坑范围内的土方，并在集水坑范围周围的混凝土中预埋连接钢筋。其中基坑平直段、爬坡段的侧墙及底板的施工包括混凝土垫层浇筑、绑扎钢筋、支模以及灌注混凝土等，基坑平直段、爬坡段的侧墙及底板的施工属于本领域技术人员具有的施工技能，在此不再详细赘述。

在本实施例中，由于平直段的水平高度高于爬坡段的水平高度，而集水坑的设计位置位于爬坡段和平直段之间，所以在灌注基坑平直段混凝土时，为了提升施工进度，将集水坑部分侧墙与平直段底板一起浇筑，且集水坑部分侧墙内预埋有与集水坑下部侧墙的钢筋相连接的固定钢筋。

㈣加固集水坑：

①将集水坑范围内的土方整平后，浇筑混凝土进行封底，在本实施例中采用的封底混凝土为C30混凝土(素混凝土)，浇筑时应确保振捣密实，且浇筑厚度不小于30cm，避免封底混凝土强度不够而影响后续注浆效果。

②在本实施例中注浆采用水泥+水玻璃双液压力注浆工艺，采用水灰比为W/C＝1∶0.8的水泥浆，水泥的具体型号参见表1。先配置好水泥浆，再配置水玻璃浆：在高浓度浓水玻璃溶液中加入水，边加水边搅拌，边用波美计测试其浓度，到达所需要的施工中采用的水玻璃浓度35～38°Bé。水泥浆与水玻璃浆质量比为1:1，将水泥浆与水玻璃浆混合后的混合液的凝固时间在30～40s之间。在同等凝固条件下，纯水泥浆液的凝固时间不可控，如表2所示。

表1

序号	材料名称	型号	单位
				1	水泥	P.O42.5	t
2	水玻璃浆	35～38°Bé	m<sup>3</sup>
				3	磷酸	85wt％	桶

表2

③按照注浆影响半径在封底混凝土上放样，孔位设置要求注浆范围覆盖整个集水坑且相邻注浆孔所注浆液之间产生搭接；经试验，采用上述浆液的情况下，相邻注浆孔布置间距不大于1m。

④采用钻杆钻穿封底混凝土，并钻至集水坑设计基底以下及钻至集水坑设计侧墙以外，接上注浆管路向钻孔内注浆，边注浆边提升钻杆，如此反复，完成所有注浆孔内注浆液的灌注。

在本实施例中，步骤㈣-④中钻杆钻孔深度为集水坑设计基底以下4m，钻孔范围为集水坑设计侧墙以外2m。，此时无需在上述已经浇筑好的集水坑部分侧墙上钻孔。当钻取集水坑设计基底处的钻孔时，钻杆呈竖直方向运行；当钻取集水坑设计侧墙处的钻孔时，钻杆由封底混凝土斜向运行。另外，本实施例的注浆采用“开一个孔注一个孔”的原则施工，防止邻孔跑浆导致压力骤减，而达不到注浆效果。

具体的，在钻孔以及注浆施工中，采用后退式分段注浆工艺，当钻杆到达设计深度后，接上双液浆注浆管路向孔内注浆，待注浆压力达到0.4-0.5MPa时，钻杆提升0.5m，如此反复直至注浆钻杆提升至封底混凝土表面。在钻孔以及注浆施工中，集水坑设计基底范围内的钻孔顺序为由外围至中心，集水坑设计侧墙处的钻孔顺序为由下至上。注浆时，注浆钻杆匀速缓慢提升，提升速度不得过快。在注浆过程中应注意控制注浆压力，注浆压力过小导致影响半径过小，压力过大会导致反浆严重而起不到注浆效果。

⑤在注浆施工完成且固化7天后，采取钻眼取芯的方法；若取芯中不含未固化的夹层则为合格；若取芯中含有未固化的夹层则在取芯处重新注浆，重新注浆方法与首次注浆方法相同，直至取芯合格后开挖集水坑。具体实施时，在封底混凝土的四角及中心部位分别取一个孔，观测取芯效果。具体应用时，采用水电钻进行取芯施工，钻头直径为8cm，取芯深度比集水坑基底标高深2m。

㈤施工集水坑：

取芯合格后采用小型挖机配合人工开挖集水坑范围内的封底混凝土以及封底混凝土以下的土方，开挖至集水坑设计基底标高，清理集水坑底部，喷锚，保证集水坑结构浇筑密实，绑扎集水坑侧墙及底板的钢筋，并且将集水坑侧墙的钢筋与预埋连接钢筋相连接，支设模板，浇筑混凝土，完成集水坑施工。

在集水坑浇筑混凝土时，优选的采用C45-p8抗渗混凝土，为保证混凝土自防水性，振捣过程中严格盯控，确保振捣合格。

如图2所示，由于靠近平直段底板的集水坑部分侧墙已浇筑好，为了便于对该部分侧墙以下的侧墙进行浇筑，在集水坑部分侧墙以下支设斜支模板，当混凝土填充部分侧墙以下的侧墙后溢出形成砼超灌面。

在上述施工方法中，需要注意的是，水玻璃浆液随着闲置时间的增长性能逐渐降低，注浆过程中应避免使用闲置时间过长的水玻璃浆。对封底混凝土进行钻孔时应一次性钻孔成功，不应因钻孔堵塞、钻杆脱落导致废孔，避免压力注浆过程中因废孔导致漏浆。施工现场应配备磷酸溶液，以便当压力注浆导致止水帷幕出现漏水点时可以快速堵住漏水点，其中磷酸溶液能够与水玻璃反应，实现快速堵水。另外，注浆施工前必须认真检查注浆管路，使其保持良好状态，同时正式注浆前必须进行清水试压，确定可靠性后正式注浆。

根据现场悬挂式止水帷幕不能封闭而导致集水坑基底涌水涌砂的工况特点，本发明所述施工方法相比于传统方法冷冻法顺做集水坑，具有选用方便，施工队伍普及、施工门槛低等优点，大幅加快了施工速度，有效保障了工期，施工效率高，综合投入的人力、物力较为节约。相比于冷冻法顺做集水坑，节省大量机械的台班费、人工费和脚手架租赁费，综合计算可以节省106.23万元，且极大地加快了施工速度，有效降低基底突涌的风险。同时对于集水坑基底涌砂、涌水等工况，对其他地铁站施工具有借鉴意义。

表3本发明所述施工方法与传统冷冻法工期费用对比表

经过实际应用，采用本发明所述施工方法有效地保证了施工质量、缩短了施工工期，并保证了后续工程的施工进度，取得了良好的社会经济效益，获得了建设单位和监理单位的一致好评。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.富水深基坑集水坑逆作施工方法，包括以下步骤：

㈠施工准备：

施工前埋设沉降观测点并采集实验数据，根据实验数据提前打井降水，确保地下水降至基底以下，且降水直至地铁车站附属结构封顶前不得停止；

㈡开挖基底土方：

按照设计要求进行开挖，开挖至基坑基底标高；

其特征在于，还包括以下步骤：

㈢施工平直段、爬坡段的侧墙及底板：

按照设计要求施工基坑平直段、爬坡段的侧墙及底板，空出集水坑范围内的土方，并在集水坑范围周围的混凝土中预埋连接钢筋；

㈣加固集水坑：

将集水坑范围内的土方整平后，浇筑混凝土进行封底；按照注浆影响半径在封底混凝土上放样，孔位设置要求注浆范围覆盖整个集水坑且相邻注浆孔所注浆液之间产生搭接；采用钻杆钻穿封底混凝土，并钻至集水坑设计基底以下及钻至集水坑设计侧墙以外，接上注浆管路向钻孔内注浆，边注浆边提升钻杆，如此反复，完成所有注浆孔内注浆液的灌注；

㈤施工集水坑：

开挖集水坑范围内的封底混凝土以及封底混凝土以下的土方，开挖至集水坑设计基底标高，清理集水坑底部，喷锚，绑扎集水坑侧墙及底板的钢筋，并且将集水坑侧墙的钢筋与预埋连接钢筋相连接，支设模板，浇筑混凝土，完成集水坑施工。

2.根据权利要求1所述的富水深基坑集水坑逆作施工方法，其特征在于，所述浆液为水泥浆与水玻璃浆的混合液。

3.根据权利要求2所述的富水深基坑集水坑逆作施工方法，其特征在于，所述水泥浆中水灰比为1:0.8。

4.根据权利要求2所述的富水深基坑集水坑逆作施工方法，其特征在于，所述水玻璃浆中水玻璃的浓度为35-38°Bé。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的富水深基坑集水坑逆作施工方法，其特征在于，在注浆施工完成且固化后，采取钻眼取芯的方法；若取芯中不含未固化的夹层则为合格；若取芯中含有未固化的夹层则在取芯处重新注浆，重新注浆方法与首次注浆方法相同，直至取芯合格后开挖集水坑。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的富水深基坑集水坑逆作施工方法，其特征在于，步骤㈣中钻杆钻孔深度为集水坑设计基底以下4m，钻孔范围为集水坑设计侧墙以外2m。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的富水深基坑集水坑逆作施工方法，其特征在于，在钻孔以及注浆施工中，集水坑设计基底范围内的钻孔顺序为由外围至中心，集水坑设计侧墙处的钻孔顺序为由下至上。

8.根据权利要求1或2或3或4所述的富水深基坑集水坑逆作施工方法，其特征在于，在钻孔以及注浆施工中，待注浆压力达到0.4-0.5MPa时，钻杆提升0.5m，如此反复直至注浆钻杆提升至封底混凝土表面。

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