CN114687747A - 一种穿越承压水层的竖井预先加固工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种穿越承压水层的竖井预先加固工艺，所述工艺的步骤至少包括：在设置构成形成竖井轮廓的纵向加固结构(3)和与所述纵向加固结构(3)连接为一体的隔水加固结构(4)之前，在不受承压水层影响的第一位置设置预设与竖井尺寸匹配的至少一个临时封底结构(1)，在设置竖井轮廓后，破除所述临时封底结构(1)并开挖竖井至不贯穿所述隔水加固结构(4)的预设距离。本发明的工艺方法，将竖井预开挖段进行预先加固，阻隔了承压水层，然后在对加固段内进行开挖，逐步增加竖井的深度，使得每一段开挖段都处于防水加固的保护层内，从而避免了承压水层的水压的影响。

Description

一种穿越承压水层的竖井预先加固工艺

本发明是申请号为202010958047.4，申请日为2020年9月11日，申请名称为一种基于无降排水的承压水层竖井施工方法的发明专利的分案申请。

技术领域

本发明涉及地铁施工技术领域，尤其涉及一种穿越承压水层的竖井预先加固工艺。

背景技术

北方地区地下水位逐渐回升给当前市政地铁施工带来一定的困难；为了绿色环保施工保护水源，当前已经禁止对地下水的抽排，进一步加剧了当前竖井施工的难度。目前无压力富水地层的施工方法较多，但针对承压水地层的竖井的开挖技术相对较少。

当前的现有技术普遍采用降水来进行承压水层的开挖。例如，中国专利CN110387884A公开了一种用于超深基坑防突涌的施工方法，待开挖的基坑底部靠近承压水层，该施工方法包括：在待开挖基坑的区域周围设置地下连续墙；利用MJS于地下连续墙的底部位置浇筑隔水加固层，且该隔水加固层的周沿与地下连续墙相贴合；利用MJS于隔水加固层上方待开挖的基坑的坑底位置浇筑降压加固层，且该降压加固层的周沿与地下连续墙相贴合；开挖基坑并对应支设支撑结构。本发明有效地解决了超深基坑开挖时具有承压水突涌隐患的问题，并且施工时对周边环境的影响小，不会造成周边建筑的沉降，能够保证施工质量和施工效率。该施工方法虽然能够有效防突涌，但是，其对坑底的加固的一次性的，这对于挖基坑有效，对于需要贯穿承压水层的地铁施工来说，仅进行坑底的一次加固是完全不足够的。

专利文献CN104912561B公开了一种高承压水复杂地层条件下盾构连续穿越竖井的施工方法，其包括：步骤1，端头加固；加固竖井端头土体，增加土体的自稳性确保不发生渗流；步骤2，洞门连续墙破除及竖井回填；由下至上分层破除竖井的洞门混凝土，并逐层将竖井内废弃混凝土清除，利用回填物料进行竖井回填；步骤3，盾构掘进以及掘进过程中的监测；步骤 4，管片背后注浆管理；盾构机过竖井出洞及进洞时，盾尾在出洞前加强同步注浆，并用雷达检查壁厚注浆效果，根据壁厚注浆效果确定是否进行二次补浆。虽然该发明能够降低盾构穿越竖井时高承压水复杂地层对其产生的危险性。但是，该发明依然是通过设置降水井来进行降排水，然后进行承压水层的竖井开挖，其没有从本质上改变竖井施工方式。

本发明旨在弥补现状竖井施工技术的不足之处，提供一种解决承压水地层中竖井开挖的新方法，解决地层中水头压力造成涌水、坍塌及井壁变形过大造成的失稳。

专利文献CN104895570B公开了一种软弱富水地层地铁竖井加固开挖方法，包括如下步骤：步骤1)，竖向加固；步骤2)，竖向局部开挖；步骤 3)，横向加固；步骤4)，横向扩挖；步骤5)，竖井内衬；步骤6)，变形监测；步骤7)，重复步骤1)～步骤6)，开挖至设计标高；步骤8)，浇筑底板，开挖至设计标高后，对竖井底部进行浇筑。该发明其所采用的所谓“开挖方式”，首先需要构建整体式的加固体结构，而后续的开挖过程也是基于该加固体结构进行的，即，在加固体结构上开挖刨去多余加固体材料以形成竖井结构，其技术方案整体上是依靠整体施工形成加固体结构后，再通过开挖多余的加固体材料以形成竖井侧壁结构。该发明将消耗更多的加固材料以形成加固体的整体结构，形成后的加固体结构并非完全用于加固作用，还必须去除中间的大部分材料以形成竖井结构，这显然造成更大程度的浪费。与之相比，本发明的竖井的纵向加固结构不是通过“去除整体式加固材料”的方式形成的。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供一种基于无降排水的承压水层竖井施工方法，其特征在于，所述方法至少包括：

在不受承压水层影响的第一位置设置预设与竖井尺寸匹配的至少一个临时封底结构，

在所述第一位置以上的第二位置设置沿竖井壁周边延伸指定范围的横向水平加固结构，

在所述第二位置以下分别设置沿竖井侧壁分布的纵向加固结构和与纵向加固结构连接为一体的隔水加固结构以形成竖井轮廓的防水加固层，

在破除所述临时封底结构的情况下开挖竖井至不贯穿所述隔水加固结构的预设距离，以循环设置所述临时封底结构、横向水平加固结构和所述防水加固层的方式对竖井进行分段式开挖从而形成贯穿所述承压水层的竖井结构。

本发明通过循环分段施工，使得每一段开挖的竖井段的竖井侧壁和底部都进行了横向、纵向和封底的防水加固，使得开挖的过程简便安全，不需要担心承压水层的水压形成的涌沙现象。

优选的，形成竖井轮廓的防水加固层的方法包括：

在所述第一位置与第二位置之间设置至少一层沿竖井侧壁倾斜分布的纵向注浆钢管，所述纵向注浆钢管以深孔注浆的方式倾斜向下注浆以形成沿竖井侧壁分布的所述纵向加固结构。本发明的纵向加固结构，能够在竖井侧壁外形成防水的加固层，倾斜深孔注浆能够使得浆体沿竖井侧壁凝固，有利于不同角度的注浆钢管的浆体能够分层浇筑。

优选的，形成竖井轮廓的防水加固层的方法还包括：

在所述第一位置以下的第六位置以后退式注浆方式进行竖向深孔注浆和/或倾斜深孔注浆，形成注浆厚度不小于不透水层厚度

的所述隔水加固结构，其中，H₁为竖井开挖后不透水层厚度，γ为不透水层重度，γ_ω为水的重度，h为承压水水头高度。通过科学的计算和设置，形成的竖井的隔水封底结构能够抵抗承压水层的水压，避免水压对竖井内的开挖泥沙进行冲击。

优选的，所述方法还包括：在第二位置沿竖井侧壁水平设置包括长钢管和短钢管的横向注浆钢管，所述长钢管和短钢管以长短交错的方式间隔设置，从而横向注浆钢管以水平深孔注浆的方式浇筑形成横向水平加固结构。通过横向水平的长短交错的注浆钢管的设置，能够避免同范围的浆体淤积，更有利于横向的浆体分布均匀。

优选的，所述方法还包括：在竖井横向截面轮廓为矩形的情况下，相交两边的相交端的至少一个长钢管和至少一个短钢管以与边倾斜的方式形成扩散式排布，其中，两个相交端的两个长钢管相邻设置。通过在直角设置相邻的长钢管，能够使得浆体在直角部分的横向水平延伸范围与其他部位的水平延伸范围相同，避免了竖井直角位置的水平加固不足的缺陷。

优选的，在沿竖井开挖面向下开挖的过程中，在竖井内壁设置至少一个初衬结构。设置初衬结构，有利于对竖井侧壁进行支护。

优选的，所述方法还包括：在以循环方式对竖井分段开挖至预设深度时，以浇筑混凝土的方式在竖井的井底设置永久封底结构。设置能够与竖井侧壁连接为一体的永久封底结构，使得整体竖井结构完整。在贯穿承压水层的过程中，不需要设置额外的降水井来进行抽排水。仅需对施工的竖井内残留的水进行抽排，减少了抽排了工作量，也保护了地下水资源。

本发明还通过一种循环式承压水层竖井施工方法，其特征在于，所述方法至少包括：

在不受承压水层影响的第一位置设置临时封底结构，

以水平深孔注浆方式在高于第一位置的第二位置设置沿竖井壁周边延伸的横向水平加固结构，

以倾斜深孔注浆的方式通过在第一位置和第二位置之间设置的至少一层纵向注浆钢管形成包围竖井侧壁的纵向加固结构，

以后退式注浆方式在低于所述第一位置的第六位置设置与所述纵向加固结构周向连接为一体的隔水加固结构。

本发明的竖井施工方法，将竖井预开挖段进行预先加固，阻隔了承压水层，然后在对加固段内进行开挖，逐步增加竖井的深度，使得每一段开挖段都处于防水加固的保护层内，从而避免了承压水层的水压影响。

优选的，在第一位置和第二位置之间设置有至少两层沿竖井侧壁倾斜向下注浆的纵向注浆钢管，两层纵向注浆钢管在同一水平面的正投影相对错位，并且位置高度较低的一层纵向注浆钢管的倾斜角度小于位置高度较高的一层纵向注浆钢管的倾斜角度。不同角度的设置，有利于纵向注浆钢管的浆体在竖井侧壁外的不同周向范围进行注浆，形成的纵向加固结构均匀，更坚固。

优选的，在第一位置和第二位置之间设置有三层沿竖井侧壁倾斜向下注浆的纵向注浆钢管，在第一位置与第二位置之间的第三位置沿竖井侧壁周向以第一角度设置第一层注浆钢管，在第一位置与第二位置之间的第四位置沿竖井侧壁周向以第二角度设置第二层注浆钢管，在第一位置与第二位置之间的第五位置沿竖井侧壁周向以第三角度设置第三层注浆钢管，在第三位置、第四位置和第五位置的高度依次降低的情况下，所述第一角度、第二角度和第三角度依次变小，第一层注浆钢管、所述第二层注浆钢管和所述第三层注浆钢管的长度依次增加。三层注浆钢管的设置，有利于快速完成纵向加固结构的注浆，并且注浆均匀，不具有注浆死角。

本发明还提供一种穿越承压水层的竖井预先加固工艺，所述工艺的步骤至少包括：在设置构成形成竖井轮廓的纵向加固结构和与所述纵向加固结构连接为一体的隔水加固结构之前，在不受承压水层影响的第一位置设置预设与竖井尺寸匹配的至少一个临时封底结构，在设置竖井轮廓后，破除所述临时封底结构并开挖竖井至不贯穿所述隔水加固结构的预设距离。

优选地，还包括：所述第一位置与承压水层之间的距离不小于

其中，γ为不透水层重度，γ_ω为水的重度，h为承压水水头高度。

优选地，采用工字钢设置其水平面与竖井中轴线交叉的所述临时封底结构，所述临时封底结构的水平面与竖井中轴线趋于相对垂直。

优选地，设置所述临时封底结构的方式至少包括：采用工字钢作为骨架，喷射预拌混凝土完成竖井临时封底结构。

优选地，所述工艺还包括：在设置竖井轮廓之前，在所述临时封底结构所在的第一位置以上的第二位置处设置水平加固的横向水平加固结构，实现对竖井外周的横向水平加固；所述第二位置与所述第一位置之间的距离不小于1m，所述第二位置处在承压水水位线以上。

优选地，所述工艺还包括：横向水平加固结构由若干横向注浆钢管以深孔注浆的方式形成，在第二位置的竖井外围，长钢管和短钢管以竖井为中心呈长短交错的梅花形分布形状。

优选地，形成竖井轮廓的防水加固层的方法包括：在所述第一位置与第二位置之间设置至少一层沿竖井侧壁倾斜分布的纵向注浆钢管，所述纵向注浆钢管以深孔注浆的方式倾斜向下注浆以形成沿竖井侧壁分布的所述纵向加固结构。

优选地，形成竖井轮廓的防水加固层的方法还包括：在所述第一位置以下的第六位置以后退式注浆方式进行竖向深孔注浆和/或倾斜深孔注浆，形成注浆厚度不小于不透水层厚度

的所述隔水加固结构，其中， H₁为竖井开挖后不透水层厚度，γ为不透水层重度，γ_ω为水的重度，h为承压水水头高度。

优选地，在第六位置处的退式注浆方式包括：将封底注浆钢管竖直向下进行注浆，注浆深度范围为4.5～6m；和/或由封底注浆钢管在距竖井内壁 1.5m倾斜向下进行深孔注浆，倾斜角度为3-5°，从而在竖井的封底侧面形成能够与所述纵向加固结构连接的部分封底结构，将所述纵向加固结构与所述隔水加固结构连接形成完整的封闭加固体。

优选地，在破除临时封底结构后，在穿越承压水地层施工进行分段开挖，每挖一段，以循环设置所述临时封底结构、横向水平加固结构和所述防水加固层的方式对竖井进行分段式开挖从而形成贯穿所述承压水层的竖井结构，循环开挖直至完成承压水地层竖井施工；在竖井挖至预设深度后，在竖井底板设置永久封底结构。

本发明的有益技术效果：

如上所述，本发明采用预先加固后开挖的方式，能够有效防止在竖井施工过程中承压水作用下引起的涌水涌砂问题，解决竖井带水作业施工的安全隐患，杜绝安全失稳。

附图说明

图1是本发明的施工方法的逻辑示意图；

图2是本发明的施工前的原理示意图；

图3是本发明的竖井结构的纵向剖面示意图；

图4是本发明的竖井的俯视结构示意图；

图5是本发明的竖井的处于开挖状态的纵向剖面示意图；

图6是本发明竖井的设置初衬结构的纵向剖面示意图；

图7是本发明竖井设置永久封底结构的俯视结构示意图；

图8是本发明的竖井纵向加固结构的深孔浇筑的结构示意图。

附图标记列表

1：临时封底结构；2：横向水平加固结构；3：纵向加固结构；4：隔水加固结构；5：初衬结构；6：永久封底结构；7：第一角撑；8：第二角撑； 10：隔水加固层；11：承压水层；20：横向注浆钢管；30：纵向注浆钢管； 31：第一层注浆钢管；32：第二层注浆钢管；33：第三层注浆钢管；40：封底注浆钢管；A：竖井。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

本发明提供一种基于无降排水的承压水层竖井施工方法，采用预先加固后开挖的方式进行持续作业，实现了竖井穿过承压水层且避免承压水作用下引起的涌水涌砂的现象。

本发明的原理在于：如图2所示，通过人工注浆实现隔水封底加固，在竖井底部形成人工隔水加固结构，并且在竖井周边范围内形成封闭式的纵向加固加固结构以实现抵抗水压。

在非开挖时，γH₁＝γ_ωh；

其中，H₁为竖井开挖后不透水层厚度，γ为不透水层重度，γ_ω为水的重度，h为承压水水头高度。

基坑开挖后不透水层厚度为

当对承压水层进行深层加固后，则其岩土重度将大幅增加，即γ增大，实现

可满足坑底不发生突涌的条件。通过反复循环的封底加固结构的施工操作步骤来实现竖井的持续下挖。

本发明提供一种基于无降排水的承压水层竖井施工方法，如图1所示，包括步骤S1～S8。本发明还可以是一种循环式承压水层竖井施工方法。

S1：设置竖井临时封底结构。

在承压水层11的影响地层以上的第一位置处设置临时封底结构1。第一位置与承压水层之间的距离不小于

优选的，采用工字钢设置其水平面与竖井中轴线交叉的临时封底结构。最佳地，临时封底结构的水平面与竖井中轴线趋于相对垂直。

例如，临时封底结构1为采用工字钢在竖井水平面进行加固的加固结构。第一位置为离承压水层影响地层的垂直距离不小于1.5m的位置。

优选的，制作临时封底结构1的方法为：采用工字钢作为骨架，喷射预拌混凝土完成竖井临时封底结构。例如，临时封底结构1的厚度为0.6m。临时封底结构的厚度不限于0.6m，还可以是其它易开挖的厚度。

如图4所示，工字钢骨架包括设置在竖井夹角的至少一个第一角撑7、至少一个第二角撑8和其他钢管。第一角撑为混凝土角撑，第二角撑为工字钢角撑，均用于支撑工字钢骨架。例如，竖井的横截面形状为四个角的矩形，在设置临时封底结构1的水平面上，其中一个角设置第一角撑2，剩余3个角分别设置有第二角撑。

S2：设置横向水平加固结构。

在临时封底结构1所在的第一位置以上的第二位置处设置水平加固的横向水平加固结构2，实现对竖井外周的横向水平加固。如此设置的优势在于，本发明在临时竖井封底结构标高位置以上第二位置处进行水平深孔注浆，在开挖区上部形成水平止浆墙，旨在阻止各地层间水通道的形成，避免上部沙土随水运移造成垮塌的现象。

优选的，第二位置与第一位置之间的距离不小于1m。优选的，横向水平加固结构2沿竖井壁周边3m范围内注浆加固。

优选的，第二位置与临时封装结构之间的距离为1.2m。其中，第二位置处在承压水水位线以上。

其中，如图4所示，横向水平加固结构2由若干横向注浆钢管20以深孔注浆的方式形成。横向注浆钢管20包括长钢管和短钢管。其中，横向水平加固结构2以分批次注浆的方式进行深孔注浆。深孔注浆第一批次，采用化学双液浆进行注浆止水；第二批次，进行双液水泥浆加固。

优选的，如图4所示，在第二位置的竖井外围，长钢管和短钢管以竖井为中心呈长短交错的梅花形分布形状。长钢管和短钢管的纵、横向间距30- 40cm。长钢管长度为2-2.5m，短钢管为长度1.5-2m。其中，对于矩形横截面的竖井，设置在矩形长边和/或短边的一端的至少一个长钢管和至少一个短钢管向角弯折方向倾斜设置，从而分布在竖井直角附近的长钢管和短钢管围绕直角呈梅花状或者辐射状分布。优选的，对于横截面为矩形的竖井，长钢管设置在矩形每个边的两端，从而每个直角的两个直角边分别设置的长钢管相邻且以倾斜方向相反。不靠近直角的长钢管或短钢管相对竖井的边缘垂直设置。

S3：在竖井外围的第一位置与第三位置之间的至少一个位置设置纵向向下延伸至指定深度的纵向加固结构3。

优选的，纵向加固深度为从第三位置起竖直向下延伸6m。优选的，纵向加固结构3的横向加固范围为2m。

优选的，沿竖井A的侧壁倾斜向下以深孔注浆方式形成设置在竖井外围的纵向加固结构3。纵向加固结构3能够使得各注浆点注浆半径范围相互搭接，在竖井周边侧壁形成加固体，以抵抗承压水层的压力。

优选的，在临时封底结构1的标高位置以上的第三位置、第四位置和/ 或第五位置处沿竖井侧壁以倾斜角度的纵向注浆钢管30进行深孔注浆，从而形成纵向加固结构3，实现竖井侧壁的竖向加固。

纵向注浆钢管30包括设置在第三位置处的第一层注浆钢管31、设置在第四位置处的第二层注浆钢管32和设置在第五位置处的第三层注浆钢管33。第一层注浆钢管31、第二层注浆钢管32和第三层注浆钢管33的设置高度逐渐降低，分别在所在位置高度围绕竖井外周以倾斜的方式进行深孔注浆。

第一位置与第二位置之间可以设置第一层注浆钢管31、第二层注浆钢管32和第三层注浆钢管33之中的任意一层、任意两层或者全部设置。第三位置、第四位置、第五位置之间的间隔可以根据需要进行设置，本发明不进行限定。

第三位置的第一层注浆钢管沿竖井侧壁周向以第一角度设置并进行深孔注浆，形成纵向加固竖井侧壁的部分或全部纵向加固结构3。

第四位置的第二层注浆钢管沿竖井侧壁周向以第二角度设置并进行深孔注浆，形成纵向加固竖井侧壁的部分或全部纵向加固结构3。

第五位置的第三层注浆钢管沿竖井侧壁周向以第三角度设置并进行深孔注浆，形成纵向加固竖井侧壁的部分或全部纵向加固结构3。

若第一角度、第二角度和第三角度相同，在注浆的过程中，浆体容易在相同的横向范围进行堆积，不利于浆体的均匀浇筑。本发明中，在第三位置、第四位置和第五位置的高度依次降低的情况下，第一角度、第二角度和第三角度依次变小，第一层注浆钢管、第二层注浆钢管和第三层注浆钢管的长度依次增加。角度逐渐变小的设置，有利于在注浆的过程中，浆体以横向分层的方式来对竖井侧壁注浆，有利于浆体在竖井侧壁从内到外形成横向加厚的注浆，形成达到预设厚度和预设纵向深度的纵向加固结构3。

优选的，第一层注浆钢管31、第二层注浆钢管32和/或第三层注浆钢管33不是全部分布在同一纵向平面内。即，第二层注浆钢管与第一层注浆钢管在同一水平平面的正投影呈彼此不交叉的错位分布。第二层注浆钢管与第三层注浆钢管在同一水平平面的正投影呈彼此不交叉的错位分布。例如，按照花瓣分层错位的方式设置。

基于第一层注浆钢管31、第二层注浆钢管32和第三层注浆钢管33的高度不同、角度不同和彼此错位设置的综合作用下，第一层注浆钢管31、第二层注浆钢管32和第三层注浆钢管33整体形成以竖井为中心且注浆钢管分层错位的倒设梅花分布形状。第一层注浆钢管31、第二层注浆钢管32和第三层注浆钢管33在进行竖井侧壁注浆每次进行梅花型注浆，能够确保各注浆影响半径相互重叠形成封闭，避免了注浆缝隙的出现。

以下为本发明设置纵向加固结构3的其中一种实施方式。

优选的，第三位置在临时封底结构1的第一位置以上70cm。第四位置在临时封底结构1的第一位置以上40cm。第五位置在临时封底结构1的第一位置以上20cm。如此间隔设置，有利于各个位置的注浆钢管能够在纵向注浆均匀，形成厚度均匀的纵向加固结构3。

优选的，第三位置处的第一层注浆钢管31在第三位置处与竖井侧壁呈 40°～50°的第一角度并且沿竖井侧壁周向设置，从而进行40°～50°深孔注浆。第一层注浆钢管31长度为2～2.5m。第一子注浆钢管61之间的第一横向间距为50～60cm。

第二层注浆钢管32在第四位置处与竖井侧壁呈20～25°的第二角度并且沿竖井侧壁周向设置，从而进行20～25°的深孔注浆。其中，第二层注浆钢管32长度为4～4.5m。第二层注浆钢管32之间的第二横向间距为50～60 cm。其中，在水平投影面上，第二层注浆钢管32相对于第一层注浆钢管31 错位设置。即第二层注浆钢管32与第一层注浆钢管11呈梅花型错位布置。

第三层注浆钢管33在第五位置处位置与竖井侧壁呈10°～15°的第三角度设置，从而进行10°～15°的深孔注浆。其中，第三层注浆钢管33长度为6～7m。第三层注浆钢管33之间的第二横向间距为50～60cm。其中，在水平投影面上，第三层注浆钢管33相对于第二层注浆钢管32错位设置。即第三层注浆钢管33与第二层注浆钢管32呈梅花型错位布置。

S4：设置隔水封底结构4。

如图3～6所示，在临时封底结构1的第一位置以下的第六位置进行井底竖向深孔注浆，形成能够与纵向加固结构3相接为一体的隔水加固结构4。其中，第一位置与第六位置之间的距离不小于4m。优选的，第六位置为在第一位置以下4.5m。本发明在第六位置处设置隔水加固结构，能够增加坑底抵抗承压水突涌的能力，从而在竖井外壁形成封闭加固体隔断内外水力联系。

如图8所示，本发明采用后退式注浆方式控制注浆位置。第六位置处的深孔注浆方式包括两种：

第一种方式为：封底注浆钢管40竖直向下进行注浆，注浆深度范围为 4.5～6m。

第二种方式为：由封底注浆钢管40在距竖井内壁1.5m倾斜向下进行深孔注浆，倾斜角度为3-5°，有利于在竖井的封底侧面形成能够与纵向加固结构3连接的部分封底结构，将纵向加固结构3与隔水加固结构4连接形成完整的封闭加固体。

本发明的隔水加固结构4与侧向井壁的纵向加固结构3加固形成封闭加固体，是本发明的注浆封闭的关键步骤。优选的，封底注浆钢管40的注浆压力0.5～1MPa。隔水加固结构4采用双液水泥浆加固，注浆深度为1.5m。封底注浆钢管40的注浆孔纵横向间距1.5m。

通过步骤S1～S4，纵向加固结构3与隔水加固结构4连接形成完整的竖井状防水加固体，能够抵抗承压水层的水压。其竖井内的泥土在开挖时不会受到承压水层的水压冲压，水只能缓慢渗入，有效避免承压水层压力对地层开挖造成的涌水流沙问题。

S5：破除临时封底结构1。

破除掉临时封底结构1，为竖井的开挖做准备。

S6：对竖井A进行竖向开挖。

竖井开挖采用倒挂井壁法进行。在开挖的过程中，对井内明水进行抽排。如图6所示，每挖50cm进行竖井初衬结构5的施作。

S7：在开挖4m后再次进行步骤S2～S6的施作，直至开挖穿过承压水地层位置。

破除临时封底结构1后，在穿越承压水地层施工进行分段开挖，每挖一段，按照步骤S2-S6进行一次加固，循环开挖直至完成承压水地层竖井施工。

S8：在竖井挖至预设深度后，在竖井底板设置永久封底结构6。

具体地，如图7所示，采用工字钢作钢骨架，浇筑混凝土以对竖井底板进行浇筑封底，形成永久封底结构6。

本发明的基于无降排水的承压水层竖井施工方法，采用预先加固后开挖的方式，能够有效防止在竖井施工过程中承压水作用下引起的涌水涌砂问题，解决竖井带水作业施工的安全隐患，杜绝安全失稳。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。

Claims (10)

1.一种穿越承压水层的竖井预先加固工艺，其特征在于，所述工艺的步骤至少包括：

在设置构成形成竖井轮廓的纵向加固结构(3)和与所述纵向加固结构(3)连接为一体的隔水加固结构(4)之前，在不受承压水层影响的第一位置设置预设与竖井尺寸匹配的至少一个临时封底结构(1)，

在设置竖井轮廓后，破除所述临时封底结构(1)并开挖竖井至不贯穿所述隔水加固结构(4)的预设距离。

2.根据权利要求1所述的穿越承压水层的竖井预先加固工艺，其特征在于，还包括：所述第一位置与承压水层之间的距离不小于

其中，γ为不透水层重度，γ_ω为水的重度，h为承压水水头高度。

3.根据权利要求1或2所述的穿越承压水层的竖井预先加固工艺，其特征在于，采用工字钢设置其水平面与竖井中轴线交叉的所述临时封底结构(1)，

所述临时封底结构(1)的水平面与竖井中轴线趋于相对垂直。

4.根据权利要求1～3任一项所述的穿越承压水层的竖井预先加固工艺，其特征在于，设置所述临时封底结构(1)的方式至少包括：

采用工字钢作为骨架，喷射预拌混凝土完成竖井临时封底结构。

5.根据权利要求1～4任一项所述的穿越承压水层的竖井预先加固工艺，其特征在于，所述工艺还包括：

在设置竖井轮廓之前，在所述临时封底结构(1)所在的第一位置以上的第二位置处设置水平加固的横向水平加固结构(2)，实现对竖井外周的横向水平加固；

所述第二位置与所述第一位置之间的距离不小于1m，所述第二位置处在承压水水位线以上。

6.根据权利要求1～5任一项所述的穿越承压水层的竖井预先加固工艺，其特征在于，所述工艺还包括：

横向水平加固结构(2)由若干横向注浆钢管(20)以深孔注浆的方式形成，

在第二位置的竖井外围，长钢管和短钢管以竖井为中心呈长短交错的梅花形分布形状。

7.根据权利要求1～6任一项所述的穿越承压水层的竖井预先加固工艺，其特征在于，形成竖井轮廓的防水加固层的方法包括：

在所述第一位置与第二位置之间设置至少一层沿竖井侧壁倾斜分布的纵向注浆钢管(30)，

所述纵向注浆钢管(30)以深孔注浆的方式倾斜向下注浆以形成沿竖井侧壁分布的所述纵向加固结构(3)。

8.根据权利要求1～7任一项所述的穿越承压水层的竖井预先加固工艺，其特征在于，形成竖井轮廓的防水加固层的方法还包括：

在所述第一位置以下的第六位置以后退式注浆方式进行竖向深孔注浆和/或倾斜深孔注浆，形成注浆厚度不小于不透水层厚度

的所述隔水加固结构(4)，其中，

H₁为竖井开挖后不透水层厚度，γ为不透水层重度，γ_ω为水的重度，h为承压水水头高度。

9.根据权利要求1～8任一项所述的穿越承压水层的竖井预先加固工艺，其特征在于，在第六位置处的退式注浆方式包括：

将封底注浆钢管(40)竖直向下进行注浆，注浆深度范围为4.5～6m；和/或

由封底注浆钢管(40)在距竖井内壁1.5m倾斜向下进行深孔注浆，倾斜角度为3-5°，从而在竖井的封底侧面形成能够与所述纵向加固结构(3)连接的部分封底结构，将所述纵向加固结构(3)与所述隔水加固结构(4)连接形成完整的封闭加固体。

10.根据权利要求1～9任一项所述的穿越承压水层的竖井预先加固工艺，其特征在于，

在破除临时封底结构(1)后，在穿越承压水地层施工进行分段开挖，每挖一段，以循环设置所述临时封底结构(1)、横向水平加固结构(2)和所述防水加固层的方式对竖井进行分段式开挖从而形成贯穿所述承压水层的竖井结构，循环开挖直至完成承压水地层竖井施工；

在竖井挖至预设深度后，在竖井底板设置永久封底结构(6)。

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