CN115341587B - 一种隔水和泄水联合减压u型槽抗浮结构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种隔水和泄水联合减压U型槽抗浮结构及方法,涉及抗浮施工领域,包括U型槽、支护桩和止水帷幕,支护桩位于止水帷幕与U型槽侧墙之间,支护桩与止水帷幕之间施作旋喷桩;U型槽侧墙与支护桩之间填充回填土形成回填部,回填部顶部水平截面积大于回填部底部水平截面积,以使回填部形成楔形结构;回填部下方设有排水组件,排水组件包括排水管和反滤层,反滤层包裹于排水管外,排水管用于收集并排出渗水;针对目前抗浮措施保守设计导致存在浪费的问题,在支护桩间隙施作止水结合外侧搅拌桩形成止水帷幕,基坑开挖无需排水,降低了U型槽结构的抗浮水位,结构尺寸优化减小,满足抗浮需求,节省工程造价。
Description
技术领域
本发明涉及抗浮施工领域,具体涉及一种隔水和泄水联合减压U型槽抗浮结构及方法。
背景技术
止水帷幕指的是用于阻止或减少基坑侧壁及基坑底地下水流入基坑而采取的连续止水体。目前,在基坑槽底处于地下水位线以下时,常常存在降水困难的问题,基本都需要设置止水帷幕,以防止地下水渗漏进入基坑内而影响工程施工。中国专利(公开号为:CN111733851A)公开了一种富水砂卵石地质条件下旋喷止水帷幕施工方法,包括以下步骤:于待施工桩位处向下开挖桩位孔,且随着开挖深度于桩位孔内下放防护筒直至开挖完成;于防护筒内下放底部封闭的防砂管使防砂管贯通桩位孔;向上抽出防护筒至防护筒全部移除;于防砂管内下放旋喷管至防砂管底部位置;利用旋喷管于防砂管内旋喷高压空气和浆液,高压空气及浆液冲碎防砂管管壁并切削周围土体,使浆液填充地层空隙并凝结硬化形成旋喷桩。
但其偏向于对地下水渗漏的防护,而随着市政设施大量修建,特别是水系发达,地下水位较高的地区,抗浮为亟待解决的问题,目前对于抗浮措的研究,抗浮措施取值过于保守,抗浮措施过于简单,造成较大浪费,导致造价成本的进一步提升。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷,提供一种隔水和泄水联合减压U型槽抗浮结构及方法,在支护桩间隙施作止水结合外侧搅拌桩形成止水帷幕,基坑开挖无需排水,降低了U型槽结构的抗浮水位,结构尺寸优化减小,满足抗浮需求,节省工程造价。
本发明的第一目的是提供一种隔水和泄水联合减压U型槽抗浮结构,采用以下方案:
包括U型槽、支护桩和止水帷幕,支护桩位于止水帷幕与U型槽侧墙之间,支护桩与止水帷幕之间施作旋喷桩;U型槽侧墙与支护桩之间填充回填土形成回填部,回填部顶部水平截面积大于回填部底部水平截面积,以使回填部形成楔形结构;回填部下方设有排水组件,排水组件包括排水管和反滤层,反滤层包裹于排水管外,排水管用于收集并排出渗水。
进一步地,所述U型槽两侧分别设有支护桩、止水帷幕和旋喷桩,U型槽位于两排支护桩之间。
进一步地,所述支护桩为灌注桩形成的咬合桩,所述支护桩为灌注桩形成的咬合桩,所述止水帷幕为搅拌桩形成的咬合桩,所述旋喷桩一侧结合支护桩,另一侧结合止水帷幕。
进一步地,所述回填部下方设有碎石层,排水组件位于碎石层与回填部之间排水组件,反滤层包括第一反滤层和第二反滤层,第一反滤层包裹于排水管外,第一反滤层底部贴合碎石层,第一反滤层的顶部和侧部覆盖第二反滤层。
进一步地,所述排水组件位于U型槽与支护桩之间,排水管轴线沿U型槽方向平行,排水管通过侧壁开孔连通第一反滤层。
进一步地,所述U型槽侧墙接触回填部的一侧倾斜布置,U型槽侧墙内侧竖直布置。
进一步地,所述U型槽下方设有基底砂砾垫层。
本发明的第二目的是提供一种利用如第一目的所述隔水和泄水联合减压U型槽抗浮结构的施工方法,包括:
对基坑开挖边界放样,定位基坑支护结构,成孔后成桩形成支护桩;
支护桩桩间施作旋喷桩作为止水,在止水外侧施作搅拌桩作为止水帷幕;
在两排支护桩之间开挖基坑至标高,施工U型槽后进行回填形成回填部。
进一步地,以灌注咬合桩施作支护桩,以搅拌咬合桩施作止水帷幕,采用双管高压旋喷桩施作止水。
进一步地,开挖基坑后,在基坑底部铺设基底砂砾垫层,然后施作U型槽。
与现有技术相比,本发明具有的优点和积极效果是:
(1)针对目前抗浮措施保守设计导致存在浪费的问题,在支护桩间隙施作止水结合外侧搅拌桩形成止水帷幕,基坑开挖无需排水,降低了U型槽结构的抗浮水位,结构尺寸优化减小,满足抗浮需求,节省工程造价。
(2)在U型槽侧面设置支护桩、止水和止水帷幕,基坑开挖不需要排水,且降低了U型槽结构的抗浮水位,结构尺寸可以进一步优化和减小,后期支护桩还能抵抗一部分侧向土压力,既解决了抗浮又充分利用材料。
(3)回填土区域为底部小截面、顶部大截面的楔形结构,在完成回填后,回填土能够对U型槽侧墙施加下压力,提高U型槽的抗浮性能。
(4)回填部下方设有排水组件,排水组件包括排水管和反滤层,反滤层包裹于排水管外,排水管用于收集并排出渗水,该排水组件很好的采用了排水减压原理,既能保证和预防止水帷幕的渗水又能降低抗浮设计水位,使U型槽结构尺寸进一步优化和减小。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1或2中隔水和泄水联合减压U型槽抗浮结构的结构示意图。
图2为本发明实施例1或2中隔水和泄水联合减压U型槽抗浮结构俯视示意图。
图3为本发明实施例1或2中缝隙流和墙底绕流的流动示意图。
图中,1-1.侧墙,1-2.底板,2.基底砂砾垫层,3.回填土,4.支护桩,5.旋喷桩,6.止水帷幕,7.弱透水性土层,8.第二反滤层,9.第一反滤层,10.排水管,11.碎石层,12.缝隙流,13.墙底绕流。
具体实施方式
实施例1
本发明的一个典型实施例中,如图1-图3所示,给出一种隔水和泄水联合减压U型槽抗浮结构。
如图1所示隔水和泄水联合减压U型槽抗浮结构,设置于弱透水性土层7区域,对于目前高水位地区U型槽基坑开挖受限抗浮问题,利用基坑开挖时的支护形成隔水帷幕,既解决了抗浮又充分利用材料,节省工程造价。
对于隔水和泄水联合减压U型槽抗浮结构,如图2所示,U型槽两侧分别设有支护桩4,支护桩4远离U型槽的一侧设有止水帷幕6,在止水帷幕6与支护桩4之间还设有旋喷形成的旋喷桩5止水,支护桩4、旋喷桩5和止水帷幕6共同形成了支护结构,同时实现隔水,充分利用材料,抵抗侧向土压力的同时,满足抗浮的需求。
结合图1和图2,隔水和泄水联合减压U型槽抗浮结构主要包括U型槽、支护桩4、旋喷桩5和搅拌桩,U型槽作为中间结构,U型槽两侧均分别设有支护桩4、旋喷桩5和搅拌桩,沿远离U型槽方向上,支护桩4、旋喷桩5和搅拌桩依次布置,形成对基坑周围的稳定支撑,并阻断水体向U型槽区域的渗透。
U型槽结构呈U型断面,U型槽包括其轴线两侧的侧墙1-1和其轴线下方的底板1-2,本实施例中,U型槽为混凝土结构,侧墙1-1为U型槽钢筋混凝土侧墙1-1,底板1-2为U型槽钢筋混凝土底板1-2。
隔水和泄水联合减压U型槽抗浮结构中,包括U型槽、支护桩4和止水帷幕6,支护桩4位于止水帷幕6与U型槽侧墙1-1之间,支护桩4与止水帷幕6之间施作旋喷桩5,止水帷幕6由搅拌桩形成。
同时,如图1所示,在开挖基坑下方U型槽后,U型槽侧墙1-1与支护桩4之间形成回填区域,U型槽侧墙1-1与支护桩4之间填充回填土3,形成回填部,回填部顶部水平截面积大于回填部底部水平截面积,以使回填部形成楔形结构。
对于上述隔水和泄水联合减压U型槽抗浮结构,U型槽两侧分别设有支护桩4、止水帷幕6和旋喷桩5,U型槽位于两排支护桩4之间,在U型槽与两排支护桩4之间分别形成回填区域,分别填充回填土3,分别在U型槽两侧形成回填部,对U型槽的两侧进行压实。
如图2所示,支护桩4为混凝土桩,在桩定位处成孔,下入钢筋笼并灌注混凝土成桩。支护桩4为灌注桩形成的咬合桩,多根灌注桩依次间隔布置后,间隔的灌注桩之间再成桩,使三根桩成为一个单元,从而形成咬合桩;位于U型槽同侧的灌注桩形成支护桩4。
对于旋喷桩5止水,旋喷桩5一侧结合支护桩4,另一侧结合止水帷幕6。旋喷桩5位于支护桩4和止水帷幕6之间,支护桩4的桩间采用双管高压旋喷桩5止水,双重管法是使用双通道的二重注浆管。把二重注浆管放至设计的土层深度后,通过在管底侧面的一个同轴双重喷嘴同时喷射出高压浆液和空气两种介质的喷射流冲击破坏土体,从而在土中固结形成固结体。
对于止水帷幕6,止水帷幕6为搅拌桩形成的咬合桩,高压旋喷桩5止水外侧进行水泥搅拌桩桩定位处成孔灌注,多根搅拌桩依次间隔布置后,间隔的搅拌桩之间再成桩,使三根桩成为一个单元,从而形成咬合桩,位于U型槽同一侧的搅拌桩形成止水帷幕6。
如图1所示,U型槽侧墙1-1接触回填部的一侧倾斜布置,U型槽侧墙1-1内侧竖直布置。回填部区域为底部小截面、顶部大截面的楔形结构,在完成回填后,回填部能够对U型槽侧墙1-1施加下压力,提高U型槽的抗浮性能。
U型槽下方设有基底砂砾垫层2,支护桩4内侧开挖基坑,开挖至U型槽设计标高时,设置基底砂砾垫层2后,在其上方布置U型槽。
可以理解的是,通过上述支护桩、旋喷桩形成止水、搅拌桩形成止水帷幕的结合,既能够有效隔离地下水,降低了抗浮设计水位,又能够起到挡土墙的支护作用,从而使得U型槽的截面尺寸可以大大缩减,进而优化U型槽结构的施工。
目前抗浮措施保守设计导致存在浪费的问题,在支护桩4间隙施作止水结合外侧搅拌桩形成止水帷幕6,基坑开挖无需排水,降低了U型槽结构的抗浮水位,结构尺寸优化减小,满足抗浮需求,节省工程造价。
本实施例中,回填部下方设置排水组件,具体的,如图1所示,在回填部下方设有碎石层11,碎石层11与回填部之间设有排水组件,排水组件包括排水管10、包裹在排水管10外的第一反滤层9,第一反滤层9底部贴合碎石层11,第一反滤层9的顶部和侧部覆盖有第二反滤层8。
排水组件位于U型槽与支护桩之间,排水管10轴线沿U型槽方向平行,排水管10通过侧壁开孔连通第一反滤层9。
如图3所示,部分渗透穿过支护桩的缝隙流12进入回填部,沿回填部向下流动进入第二反滤层8内,穿过第二反滤层8、第一反滤层9后进入排水管10排出;同时,不部分绕过支护桩的墙底绕流13从下方穿过碎石层11进入第一范深层,然后进入排水管10排出。
如图1所示,对于其结构布置,底部设置夯实碎石层11,在碎石层11上设置卵石反滤层作为第一反滤层9,卵石反滤层中间设置纵向排水管10,最外层为中砂反滤层作为第二法律层,通过排水组件可以有效排出U型槽侧墙后的水及底部的毛细水,显著降低抗浮设计水位。在通过组合桩体隔水减压和排水组件排水减压联合作用下,U型槽结构尺寸可以进一步优化和减小。
实施例2
本发明的另一典型实施方式中,如图1-图3所示,给出一种隔水和泄水联合减压U型槽抗浮结构的施工方法。
结合实施例1,该施工方法包括:
对基坑开挖边界放样,定位基坑支护结构,成孔后成桩形成支护桩4;
支护桩4桩间施作旋喷桩5作为止水,在止水外侧施作搅拌桩作为止水帷幕6;
在两排支护桩4之间开挖基坑至标高,在基坑底部铺设基底砂砾垫层2,然后施作U型槽,进行回填。
在上述施工过程中,以灌注咬合桩施作支护桩4,以搅拌咬合桩施作止水帷幕6,采用双管高压旋喷桩5施作止水。
结合图1、图2、图3,对于上述施工方法,具体包括:
(1)对基坑开挖边界放样,基坑支护结构采用单排桩,在桩定位处成孔,加钢筋笼,灌注,按照上述步骤在隔一个桩径距离的位置成一个桩,随后在中间再成桩,这三根桩成为了一个单元,按照相同程序,隔一个成一根桩,以此类推,这样整个基坑周围就全部形成了支护桩4。
(2)桩间采用双管高压旋喷桩5止水,双重管法是使用双通道的二重注浆管。把二重注浆管放至设计的土层深度后,通过在管底侧面的一个同轴双重喷嘴同时喷射出高压浆液和空气两种介质的喷射流冲击破坏土体。即以高压泥浆泵等高压发生装置喷射出20Mpa以上压力的浆液,从喷嘴中高速喷出。并用0.5Mp左右压力把压缩空气,从外喷嘴中喷出。在高压浆液流和它外圈环绕气流的共同作用下,喷嘴一面喷射一面旋转和提升,最后在土中形成圆柱状固结体。
(3)高压旋喷桩5止水外侧进行水泥搅拌桩桩定位处成孔,灌注,按照上述步骤在隔一个桩径距离的位置成一个桩,随后在中间再成桩,这三根桩成为了一个单元,按照相同程序,隔一个成一根桩,以此类推,这样整个基坑周围就全部形成一排水泥土搅拌桩作止水帷幕6。
(4)在形成好的支护桩4内侧开挖基坑,开挖至U型槽设计标高时,进行下一步的U型槽结构施工;
(5)在放置U型槽后,在U型槽两侧的底部设置碎石层11,然后布置第一反滤层9、排水管10和第二反滤层8,最后在第二反滤层8上方回填区域填充回填土,形成回填部,以约束U型槽位置。
在弱透水性地层7,而水位相对较高时,采用钢筋混凝土支护桩4进行基坑支护,支护桩4间隙中高压旋喷桩5止水,外侧再设置一层水泥土搅拌桩作止水帷幕6,从而达到基坑开挖不需要排水,且降低了U型槽结构的抗浮水位,结构尺寸可以进一步优化和减小,后期支护桩4还能抵抗一部分侧向土压力,既解决了抗浮又充分利用材料,节省工程造价。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种隔水和泄水联合减压U型槽抗浮结构,其特征在于,包括U型槽、支护桩和止水帷幕,支护桩位于止水帷幕与U型槽侧墙之间,支护桩与止水帷幕之间施作旋喷桩;U型槽侧墙与支护桩之间填充回填土形成回填部,回填部顶部水平截面积大于回填部底部水平截面积,以使回填部形成楔形结构;回填部下方设有排水组件,排水组件包括排水管和反滤层,反滤层包裹于排水管外,排水管用于收集并排出渗水;
所述支护桩为灌注桩形成的咬合桩,所述止水帷幕为搅拌桩形成的咬合桩,所述旋喷桩一侧结合支护桩,另一侧结合止水帷幕;
所述回填部下方设有碎石层,排水组件位于碎石层与回填部之间,反滤层包括第一反滤层和第二反滤层,第一反滤层包裹于排水管外,第一反滤层底部贴合碎石层,第一反滤层的顶部和侧部覆盖第二反滤层;
所述排水组件位于U型槽与支护桩之间,排水管轴线沿U型槽方向平行,排水管通过侧壁开孔连通第一反滤层;
所述U型槽侧墙接触回填部的一侧倾斜布置,U型槽侧墙内侧竖直布置。
2.如权利要求1所述的隔水和泄水联合减压U型槽抗浮结构,其特征在于,所述U型槽两侧分别设有支护桩、止水帷幕和旋喷桩,U型槽位于两排支护桩之间。
3.如权利要求1所述的隔水和泄水联合减压U型槽抗浮结构,其特征在于,所述U型槽下方设有基底砂砾垫层。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的隔水和泄水联合减压U型槽抗浮结构的施工方法,其特征在于,包括:
对基坑开挖边界放样,定位基坑支护结构,成孔后成桩形成支护桩;
支护桩桩间施作旋喷桩作为止水,在止水外侧施作搅拌桩作为止水帷幕;
在两排支护桩之间开挖基坑至标高,施工U型槽后进行回填形成回填部。
5.如权利要求4所述的施工方法,其特征在于,以灌注咬合桩施作支护桩,以搅拌咬合桩施作止水帷幕,采用双管高压旋喷桩施作止水。
6.如权利要求4所述的施工方法,其特征在于,开挖基坑后,在基坑底部铺设基底砂砾垫层,然后施作U型槽。
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PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant |