CN113882410A - 深基坑地下水治理结构及方法 - Google Patents

深基坑地下水治理结构及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种深基坑地下水治理结构及方法。该结构包括两层隔水系统及三层降水系统，两层隔水系统包括CSM止水帷幕和铣接法地下连续墙，CSM止水帷幕的下端穿过地层中的承压含水层延伸至隔水层；地下连续墙的下端延伸至稳定隔水层或基岩层；三层降水系统包括第一降水体系、第二降水体系和第三降水体系，第一降水体系用于疏干基坑内地下水；第二降水体系用于疏干两层隔水系统之间的地下水；第三降水体系用于根据基坑的开挖深度和季节变化情况，结合基坑内力和变形监测结果对基坑内地下水进行减压降水。本发明采用铣接法地下连续墙和CSM止水帷幕，能有效确保基坑的安全和稳定性；同时采用三层降水系统，动态按需降水，能减少地下水的开采。

Description

深基坑地下水治理结构及方法
技术领域
本发明属于地下水治理技术领域，更具体地，涉及一种深基坑地下水治理结构及方法。
背景技术
基坑是指为进行建筑物(包括构筑物)基础与地下室的施工所开挖的地面以下的空间，是一个临时性工程，其作用是提供一个空间，使基础的砌筑作业得以按照设计所指定的位置进行。由于基坑是开挖在地面以下的空间，常常会堆积一些地下水，进而影响对基坑的正常施工。
现有基坑的防水处理是设置止水帷幕，传统的止水帷幕的施工方法是在基坑四周连续搅拌桩，相邻的搅拌桩主体之间相交咬合成一体式止水帷幕墙。然而，此种施工方式的止水帷幕很容易在搅拌桩的相交咬合处发生渗水，导致基坑外地下水从基坑侧壁流入基坑，对基坑施工的安全性和稳定性造成影响。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种能确保基坑施工安全性和稳定性的深基坑地下水治理结构及方法。
为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种深基坑地下水治理结构，包括两层隔水系统及三层降水系统，其中，
所述两层隔水系统包括依次设置在基坑边坡底部朝基坑内方向的CSM止水帷幕和铣接法地下连续墙，所述CSM止水帷幕的下端穿过地层中的承压含水层延伸至隔水层；所述地下连续墙的下端延伸至稳定隔水层或基岩层；
所述三层降水系统包括第一降水体系、第二降水体系和第三降水体系，所述第一降水体系设置在所述地下连续墙朝基坑内的一侧，用于疏干基坑内地下水；所述第二降水体系设置在两层隔水系统之间，用于地下水位观测、和疏干两层隔水系统之间的地下水；所述第三降水体系设置在所述CSM止水帷幕外侧沿基坑周边处，用于根据基坑的开挖深度和季节变化情况，结合基坑内力和变形监测结果对基坑内地下水进行减压降水。
在其中一个实施例中，每个降水体系均包括若干个降水井，所述第一降水体系和所述第二降水体系中的若干个降水井的下端均延伸至承压含水层底部，所述第三降水体系中的若干降水井的下端延伸至承压含水层中部。
在其中一个实施例中，所述CSM止水帷幕与所述地下连续墙之间距离3～5m。
在其中一个实施例中，所述基坑内力监测通过预埋在所述地下连续墙内部的应力感应器，通过读取其实时数值获取内支撑的内力；所述基坑变形监测采用全站仪测量埋在所述地下连续墙顶部的监测点，测量其水平位移和沉降。
在其中一个实施例中，在进行铣接法施工时在地下连续墙接头处预埋有管道，所述管道从地面到基坑底处设有若干个渗漏检测点。
在其中一个实施例中，所述渗漏检测点采用三维声呐技术检测。
第二方面，本发明提供了一种基于上述所述的深基坑地下水治理结构的治理方法，包括如下步骤：
(1)先施工铣接法地下连续墙，再施工CSM止水帷幕，接着施工每个降水体系中的若干个降水井；
(2)基坑土方开挖，启动所述第一降水体系和所述第二降水体系中的若干个降水井进行降水，使承压含水层的水位低于开挖面，同时根据基坑的开挖深度和季节变化情况，结合基坑内力和变形监测结果，按需启动所述第三层降水体系中的若干个降水井进行减压降水；
(3)开挖至基坑底之后，挖除所述第一降水体系中的若干个降水井，所述第二层降水体系和所述第三层降水体系中的若干个降水井作为观测井使用，直至主体结构施工至地面。
在其中一个实施例中，步骤(1)之后，还包括：
(a)采用三维声呐技术，对地下连续墙接头处的渗漏检测点进行检测，当检测到有渗漏时，在对应的地下连续墙接头中心轴线两侧位置各打一个注浆孔，进行高压注浆处理，处理完后再对该渗漏监测点进行检测，直至渗漏完全封堵为止；
(b)启动所述第一降水体系中的若干个降水井进行降水，观察所述第一降水体系和所述第二降水体系中的若干个降水井水位变化情况，当所述第二降水体系中的若干个降水井水位变化时，重复执行步骤(a)，直至渗漏完全封堵为止。
在其中一个实施例中，所述注浆孔与所述地下连续墙之间距离为0.3～0.5m，且所述注浆孔位于对应的地下连续墙接头中心轴两侧0.2～0.4m处。
在其中一个实施例中，所述承压含水层的水位低于开挖面以下1m。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明提供的深基坑地下水治理结构及方法，采用铣接法地下连续墙和CSM止水帷幕组成的两层隔水系统，能有效提高基坑的防水性能，确保基坑的安全和稳定性；同时采用三层降水系统，通过基坑内疏干降水和基坑外围减压降水相结合，根据基坑施工进度和季节变化，依据基坑监测结果，动态按需降水，能尽量减少地下水的开采。
(2)本发明提供的深基坑地下水治理结构及方法，利用铣接法地下连续墙形成基坑自隔水系统，并基坑开挖前采用三维声呐检测技术对接头渗漏水进行检测，如有渗漏进行高压注浆处理，能有效确保自隔水系统的有效性。
附图说明
图1和图2分别是本发明提供的深基坑地下水治理结构的俯视和剖面结构示意图；
图3是本发明提供的深基坑地下水治理方法流程图；
图4是本发明一实施例中注浆孔与地下连续墙接头处之间的位置关系示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种深基坑地下水治理结构，以解决现有基坑的防水处理采用搅拌桩止水帷幕，容易在搅拌桩的相交咬合发生渗水，导致基坑侧壁地下水流入基坑，对基坑施工的安全性和稳定性造成影响的问题。
本发明提供了一种深基坑地下水治理结构，可适用于不同类型的基坑，尤其是对于超深基坑(开挖深度5m以上)具有更好的治理效果，含两层隔水系统和三层降水系统，能确保基坑施工的安全和稳定，有效减小地下水的开采，降水主要集中于基坑内部。可根据基坑施工进度、丰水期和枯水期变化，以及基坑内力和变形情况，进行动态按需降水。是一种安全可靠且能减少地下水开采的地下水治理结构。
图1和图2分别是本发明提供的深基坑地下水治理结构的俯视和剖面结构示意图，该治理结构包括两层隔水系统及三层降水系统。
其中，第一层隔水系统由支护结构组成，具体由地下连续墙10组成。地下连续墙10采用铣接法施工，分两期施工，先施工一期连续墙，再施工二期连续墙。二期施工连续墙切割一期连续墙，搭接长度25cm，具有良好的隔水性能。地下连续墙穿过承压含水层进入底下基岩层或者稳定隔水层，具有5面封水效果(针对方形基坑)。其不仅作为支护结构兼作为第一层隔水系统。
在基坑边坡和地下连续墙10之间还设有采用CSM工法(铣削深层搅拌技术)施工完成的止水帷幕20。其中，CSM工法是结合液压铣槽机和深层搅拌技术进行创新的岩土工程施工新技术，通过对施工现场原位土体与水泥浆进行搅拌施工形成止水帷幕，防渗漏效果更好。具体地，该CSM止水帷幕20可设置为800mm厚，该CSM止水帷幕20与地下连续墙10之间的距离可设置为约3～5m。CSM止水帷幕20穿过承压含水层进入隔水层，为第二层隔水系统。
三层降水系统包括第一降水体系30、第二降水体系40和第三降水体系50，其中，第一层降水体系30，由若干个降水井组成；布置于地下连续墙10朝基坑内的一侧，井深为承压含水层底，用于疏干基坑内地下水。第二层降水体系40，由若干降水井组成；布置于两层隔水系统之间，井深为承压含水层底，用于地下水位观测和疏干两层隔水系统之间地下水。在CSM止水帷幕20外侧沿着基坑顶设置若干减压降水井，井深为基坑深度范围内最底下一层承压含水层中部，用于根据基坑的开挖深度和季节变化情况，结合基坑内力和变形监测结果对基坑内地下水进行减压降水。即当枯水期或基坑开挖较浅时可不启动降水，丰水期或者基坑开挖深度较大，基坑变形较大时，进行减压降水，减小基坑水土压力，控制基坑变形，根据信息化施工监测结果，按需降水。
具体地，基坑内力监测可通过预埋在地下连续墙10内部的应力感应器，通过读取其实时数值，获取内支撑的内力；基坑变形监测可采用全站仪测量埋在地下连续墙10顶部的监测点，测量其水平位移和沉降。
在一个实施例中，在进行铣接法施工时地下连续墙接头100处可预埋有管道，管道从地面到基坑底处设有若干个渗漏检测点，渗漏检测点可采用先进的三维声呐技术检测，检测精度更高。
图3是本发明一实施例提供的深基坑地下水治理方法流程图，如图3所示，该治理方法，包括步骤S10、步骤S20和步骤S30，详述如下：
步骤S10，先施工铣接法地下连续墙10，再施工CSM止水帷幕20，接着施工每个降水体系中的若干个降水井。
步骤S20，基坑土方开挖，启动第一降水体系和第二降水体系中的若干个降水井进行降水，使承压含水层的水位低于开挖面，同时根据基坑的开挖深度和季节变化情况，结合基坑内力和变形监测结果，按需启动第三层降水体系中的若干个降水井进行减压降水。进一步地，可使承压含水层的水位低于开挖面以下1m，不易造成突涌。
在步骤S20中，当基坑监测发现内支撑内力接近报警值(设计允许值得80％)，或者基坑变形发生突然增大，或者讯季地下水位不断上升等情形，及时启动第三层降水井进行减压降水。
步骤S30，开挖至基坑底之后，挖除第一降水体系中的若干个降水井，第二层降水体系和第三层降水体系中的若干个降水井作为观测井使用，直至主体结构施工至地面。
进一步地，步骤S10之后，还包括：
步骤S12，采用先进的三维声呐技术，对地下连续墙接头100处的渗漏检测点进行检测，参见图4，如有渗漏则在对应的地下连续墙接头100处中心轴线两侧位置各打一个注浆孔60，进行高压注浆处理，处理完后再对该渗漏监测点进行检测，直至渗漏完全封堵为止。
在步骤S12中，注浆孔60与地下连续墙10之间距离可设置为0.3～0.5m，且注浆孔60位于对应的地下连续墙接头100处中心轴两侧0.2～0.4m处。具体地，注浆孔60与地下连续墙10之间距离可设置为0.4m，且注浆孔60位于对应的地下连续墙接头100处中心轴两侧0.3m处。
步骤S14，启动第一降水体系中的若干个降水井进行降水，观察第一降水体系和第二降水体系中的若干个降水井水位变化情况，当第二降水体系中的若干个降水井水位变化时，重复执行步骤(a)，直至渗漏完全封堵为止。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明提供的深基坑地下水治理结构及方法，采用铣接法地下连续墙和CSM止水帷幕组成的两层隔水系统，能有效提高基坑的防水性能，确保基坑的安全和稳定性；同时采用三层降水系统，通过基坑内疏干降水和基坑外围减压降水相结合，根据基坑施工进度和季节变化，依据基坑监测结果，动态按需降水，能尽量减少地下水的开采。
(2)本发明提供的深基坑地下水治理结构及方法，利用铣接法地下连续墙形成基坑自隔水系统，并基坑开挖前采用三维声呐检测技术对接头渗漏水进行检测，如有渗漏进行高压注浆处理，能有效确保自隔水系统的有效性。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种深基坑地下水治理结构，其特征在于，包括两层隔水系统及三层降水系统，其中，
所述两层隔水系统包括依次设置在基坑边坡底部朝基坑内方向的CSM止水帷幕和铣接法地下连续墙，所述CSM止水帷幕的下端穿过地层中的承压含水层延伸至隔水层；所述地下连续墙的下端延伸至稳定隔水层或基岩层；
所述三层降水系统包括第一降水体系、第二降水体系和第三降水体系，所述第一降水体系设置在所述地下连续墙朝基坑内的一侧，用于疏干基坑内地下水；所述第二降水体系设置在两层隔水系统之间，用于地下水位观测、和疏干两层隔水系统之间的地下水；所述第三降水体系设置在所述CSM止水帷幕外侧沿基坑周边处，用于根据基坑的开挖深度和季节变化情况，结合基坑内力和变形监测结果对基坑内地下水进行减压降水。
2.根据权利要求1所述的深基坑地下水治理结构，其特征在于，每个降水体系均包括若干个降水井，所述第一降水体系和所述第二降水体系中的若干个降水井的下端均延伸至承压含水层底部，所述第三降水体系中的若干降水井的下端延伸至承压含水层中部。
3.根据权利要求1或2所述的深基坑地下水治理结构，其特征在于，所述CSM止水帷幕与所述地下连续墙之间距离3～5m。
4.根据权利要求1或2所述的深基坑地下水治理结构，其特征在于，所述基坑内力监测通过预埋在所述地下连续墙内部的应力感应器，通过读取其实时数值获取内支撑的内力；所述基坑变形监测采用全站仪测量埋在所述地下连续墙顶部的监测点，测量其水平位移和沉降。
5.根据权利要求1或2所述的深基坑地下水治理结构，其特征在于，在进行铣接法施工时在地下连续墙接头处预埋有管道，所述管道从地面到基坑底处设有若干个渗漏检测点。
6.根据权利要求5所述的深基坑地下水治理结构，其特征在于，所述渗漏检测点采用三维声呐技术检测。
7.一种基于权利要求1所述的深基坑地下水治理结构的治理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)先施工铣接法地下连续墙，再施工CSM止水帷幕，接着施工每个降水体系中的若干个降水井；
(2)基坑土方开挖，启动所述第一降水体系和所述第二降水体系中的若干个降水井进行降水，使承压含水层的水位低于开挖面，同时根据基坑的开挖深度和季节变化情况，结合基坑内力和变形监测结果，按需启动所述第三层降水体系中的若干个降水井进行减压降水；
(3)开挖至基坑底之后，挖除所述第一降水体系中的若干个降水井，所述第二层降水体系和所述第三层降水体系中的若干个降水井作为观测井使用，直至主体结构施工至地面。
8.根据权利要求7所述的治理方法，其特征在于，步骤(1)之后，还包括：
(a)采用三维声呐技术，对地下连续墙接头处的渗漏检测点进行检测，当检测到有渗漏时，在对应的地下连续墙接头中心轴线两侧位置各打一个注浆孔，进行高压注浆处理，处理完后再对该渗漏监测点进行检测，直至渗漏完全封堵为止；
(b)启动所述第一降水体系中的若干个降水井进行降水，观察所述第一降水体系和所述第二降水体系中的若干个降水井水位变化情况，当所述第二降水体系中的若干个降水井水位变化时，重复执行步骤(a)，直至渗漏完全封堵为止。
9.根据权利要求8所述的治理方法，其特征在于，所述注浆孔与所述地下连续墙之间距离为0.3～0.5m，且所述注浆孔位于对应的地下连续墙接头中心轴两侧0.2～0.4m处。
10.根据权利要求7或8所述的治理方法，其特征在于，所述承压含水层的水位低于开挖面以下1m。
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