CN219527659U - 一种地下水位浅埋和软土层下坑中坑结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种地下水位浅埋和软土层下坑中坑结构，包括：沉井和抗浮结构；所述沉井开设于既有土基之上，所述沉井的底部铺设有级配碎石层，所述沉井内对应所述级配碎石层的中心位置开设有朝向地底的固定孔，所述级配碎石层之上还设置有封底层；所述抗浮结构的一端固定于所述封底层内，所述抗浮结构的另一端伸入至所述固定孔内。在本实用新型中，通过设置伸入地底的抗浮结构牵拉水下浇筑的封底板，提高封底板的临时抗浮稳定性，使封底板在未进行后续施工时不会因地下水的浮力而上浮；多个锚杆的设计增加了抗浮结构的稳定性；增设带小孔的垫板使抗浮结构作用于封底板的应力得到分散，避免因应力集中而导致封底板结构损坏。

Description

一种地下水位浅埋和软土层下坑中坑结构

技术领域

本实用新型涉及岩土工程大型基坑的施工技术领域，具体涉及一种地下水位浅埋和软土层下坑中坑结构。

背景技术

地下商场及停车库、地下综合管廊等大型基坑中为满足特定的功能需求需在原来的大面积基础下开挖1.5m～3m的“坑中坑”的结构，如隔油池井、集水井和电梯井等小型基坑。小型基坑在开挖过程中面临复杂的工程地质及水文地质条件，如地下水位高、地基岩土渗透性较强和局部的软弱“弹簧土”。因此，需对该复杂工程地质和水文地质下的小型基坑采取特定的设计和施工方法。

若采用降水措施直接降低地下水位，地基岩土的渗透系数较大，周围地下水在渗流作用下会流向坑中坑位置，会引起周边地表的不均匀沉降及建、构筑物开裂；同时抽水量较大，临时用电费用压力较大；若局部存在粉砂层，粉砂细颗粒在渗流作用下会沿着粗颗粒间的孔隙通道移动并被带出，发生管涌现象。若仅采用钢板桩作为支护结构和截水结构，采用集水明排的方法也会管涌现象。

目前，针对上述复杂的工程地质条件，解决方法有沉井结构。但是，该侧向钢筋混凝土结构需要配置钢筋，施工工序冗杂，针对小型基坑易造成投资浪费，施工速度较慢，周期较长；另外侧壁下沉的施工过程易引起沉井内局部土体隆起，地表沉降。同时水下封底混凝土需要满足抗浮设计要求，要求混凝土满足特定的厚度，混凝土方量较大，在满足特能功能需求时造成开挖深度较大，开挖土方量大。

传统的砖胎模在砌筑过程中人工劳动力投入较大，施工工序冗杂，同时受到回填土的侧压力会随砌筑高度的增加而增大,在回填土夯实或浇筑混凝土振捣时,均可能造成砖胎模向外扩张变形、甚至坍塌。

水下封底混凝土虽然能满足目前地下水位的抗浮计算，但是在上面垫层及表体结构没有施工前，随着雨水等地表水的入渗，沉井结构会形成“水盆效应”，造成结构整体上浮，结构发生损坏。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是最接近的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种地下水位浅埋和软土层下坑中坑结构，旨在解决水底封底混凝土层在未进行后续施工之前易受地下水的影响而上浮。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种地下水位浅埋和软土层下坑中坑结构，其特征在于，包括：

沉井，开设于既有土基之上，所述沉井的底部铺设有级配碎石层，所述沉井内对应所述级配碎石层的中心位置开设有朝向地底的固定孔，所述级配碎石层之上还设置有封底层；

抗浮结构，用于增加所述封底层的抗浮稳定性，所述抗浮结构的一端固定于所述封底层内，所述抗浮结构的另一端伸入至所述固定孔内；所述抗浮结构包括设置于所述封底层内的垫板、贯穿所述垫板和所述封底层的注浆管、一端弯折的锚杆、以及设置于所述锚杆上的对中支架；所述注浆管的一端贯穿所述垫板的中部，所述注浆管的中部至远离所述垫板的外侧与所述锚杆的非弯折段连接，所述锚杆的弯折段与所述垫板连接，所述锚杆远非弯折段上等距排布有多个对中支架。

作为本实用新型的进一步改进，所述沉井内壁和所述封底层之上设置有围堰，所围堰的中部的空间呈台体型；所述既有土基之上、所述围堰的内壁上、以及所述封底层之上设置有垫层；所述垫层之上设置有表体结构，所述表体结构上开设有基坑；所述垫层和所述表体结构之间还铺设有防水层。

作为本实用新型的进一步改进，所述抗浮结构还包括灌浆体，所述灌浆体设置于所述固定孔除去所述注浆管、所述锚杆和所述对中支架的内部空间，并包裹所述注浆管、所述锚杆和所述对中支架。

作为本实用新型的进一步改进，所述锚杆设置有至少三个，每个锚杆的弯折段均焊接于所述垫板上，每个锚杆的非弯折段均焊接于所述注浆管的外壁上，每相邻两个锚杆的弯折段之间的夹角均为120°。

作为本实用新型的进一步改进，所述垫板为圆形钢板，所述垫板的直径超过所述锚杆弯折段的2.5倍长度，所述垫板的中部设置有圆孔，所述垫板沿所述圆孔的周围排布有多个小孔。

本实用新型的有益效果：

在本实用新型中，通过设置伸入地底的抗浮结构牵拉水下浇筑的封底板，提高封底板的临时抗浮稳定性，使封底板在未进行后续施工时不会因地下水的浮力而上浮；多个锚杆的设计增加了抗浮结构的稳定性；增设带小孔的垫板使抗浮结构作用于封底板的应力得到分散，避免因应力集中而导致封底板结构损坏。

附图说明

图1为一种地下水位浅埋和软土层下坑中坑结构的结构示意图；

图2为图1中抗浮结构的部分结构示意图；

图3为一种地下水位浅埋和软土层下坑中坑结构的施工工序示意图一；

图4为一种地下水位浅埋和软土层下坑中坑结构的施工工序示意图二；

图5为一种地下水位浅埋和软土层下坑中坑结构的施工工序示意图三；

图6为一种地下水位浅埋和软土层下坑中坑结构的施工工序示意图四；

图7为一种地下水位浅埋和软土层下坑中坑结构的施工工序示意图五；

图8为一种地下水位浅埋和软土层下坑中坑结构的施工工序示意图六；

图9为一种地下水位浅埋和软土层下坑中坑结构的施工工序示意图七

附图标记说明：

1、沉井；2、固定孔；3、抗浮结构；31、垫板；311、圆孔；312、小孔；32、注浆管；33、锚杆；34、对中支架；35、灌浆体；4、级配碎石层；5、封底层；6、围堰；7、垫层；8、表体结构；81、基坑；9、防水层；10、拉森钢板桩；11、钢导轨；12漏斗；13、钢导管；14、地下水位线。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1展示了本实用新型的一个实施例，参见图1，在本实施例中，地下水位浅埋和软土层下坑中坑结构包括开设于既有土基之上的沉井1，沉井1的底部开设有固定孔2，固定孔2内设置有抗浮结构3。

其中，参见图1，沉井1的底部铺设有级配碎石层4，级配碎石层4之上设置有封底层5，沉井1内壁和封底层5之上设置有一圈围堰6，既有土基之上、围堰6的内壁、以及封底层5之上设置有垫层7，垫层7之上设置有表体结构8，表体结构8之上开设凹槽作为基坑81；垫层7和表体结构8之间还铺设有防水层9。

优选地，级配碎石层4的厚度不小于300mm，采用不易风化的石料，石料的含泥量不大于5％，石料的最大粒径不超过级配碎石层4厚度的2/3，石料的不均匀系数Cu和曲率系数Cc满足：Cu≥5且Cc＝1～3；

式中：d₆₀、d₁₀、d₃₀----------小于某粒径的土粒质量累计百分数为60％、10％、30％时相应的粒径；d₁₀称为有效粒径；d₆₀称为限定粒径。

优选地，封底层5的厚度不低于300mm，为不低于P6的自密实抗渗混凝土；

优选地，围堰6为C20混凝土，围堰6使基坑81靠近口部的空间形成一个台体型空间，高效快捷，避免了传统砖胎膜成型质量差、人工劳动力大，水下施工难度大等问题。

优选地，垫层7为C20混凝土，既有土基之上垫层7的边缘超出表体结构8的边缘100mm。

优选地，表体结构8为钢筋混凝土结构，混凝土强度不低于C30，抗渗等级不低于P6；表体结构8的混凝土强度等级低于封底层5的混凝土强度等级。

优选地，防水层9为热熔型SBS改性沥青防水卷材，防水卷材的厚度≥4mm，防水卷材的胎基层位于卷材上部的1/3处；以便表体结构8与地下水隔绝，避免地下水渗入至坑中坑结构的小坑内。

其中，参见图1，抗浮结构3的一端固定于封底层5的内部，抗浮结构3的另一端贯穿级配碎石层4后伸入固定孔2内，抗浮结构3用于增加封底板的临时抗浮稳定性。

具体地，参见图2，抗浮结构3包括垫板31、注浆管32、锚杆33、对中支架34和灌浆体35；垫板31的中部设置有圆孔311，注浆管32的一端贯穿垫板31，锚杆33的一端弯折并与垫板31焊接，锚杆33的中部至远离其弯折端的部分焊接于注浆管32中部和远离垫板31一端的外壁上；锚杆33远离注浆管32轴线的一侧焊接有多个对中支架34；灌浆体35设置于固定孔2除去注浆管32、锚杆33和对中支架34的内部空间。

进一步地，参见图2，锚杆33用于增加封底板的临时抗浮稳定性，锚杆33设置有至少三个，三个锚杆33分布于灌浆管的外壁上，同时每个锚杆33的弯折段均与垫板31焊接，且每相邻的两个弯折段之间的夹角为120°；锚杆33均为等级是HRB400的钢筋，锚杆33的直径为25mm，锚杆33的长度为6m。

进一步地，参见图2，锚杆33的远离注浆管32轴线的一侧等距焊接有多个对中支架34，对中支架34用于使锚杆33的非弯折段和注浆管32组成的结构处于固定孔2的中轴线位置。

优选地，锚杆33的弯折段采用90°弯折锚固的方式，弯弧在内的垂直投影长度不应小于0.4倍的受拉钢筋的在土层中的锚固长度，弯折钢筋在弯折平面内包含弯弧段的投影长度不应小于15倍的锚杆33直径。

进一步地，参见图2，垫板31用于避免抗浮结构3对封底板的应力集中；垫板31围绕圆孔311的周围排布有多个小孔312，保证抗浮结构3在水下可顺利安装至固定孔2内。

优选地，垫板31是厚度为10至15mm圆形钢板，垫板31的直径应超过2.5倍锚杆33的弯折段长度。

进一步地，灌浆体35包括石粒和水泥浆液，石粒为粒径是3mm至20mm的砾石或豆石，水泥浆液为42.5R普通硅酸盐水泥混入水中制成。

优选地，水泥浆液的水灰比控制在0.45：1至0.5：1，以使灌浆体35抗压强度达到25MPa灌浆压力为0.5～1.5MPa；在灌浆过程中，要求第一次灌浆至浆液返出地面为止，再间隔5分钟左右观察，若孔内浆液低于地面10cm时应进行第二次压力补灌浆，直至浆液稳定。

为了更加清楚的了解地下水位浅埋和软土层下坑中坑结构，在上述实施例的基础上，参见图3至图9，在本实施例中提供了坑中坑结构的施工方法，具体包括以下步骤：

(1)、如图3所示，首先，在既有土基之上铺设碎石垫层7，并完成拉森钢板桩10的平面定位放线；其次，根据地层条件，选用合适的机械在既有土基之上打设拉森钢板桩10至设计深度；拉森钢板作为临时支护系统的同时兼顾临时止水系统，避免大量抽排地下水造成的周围建筑物的不均匀沉降，以及现场临时用电紧张的问题；

(2)、如图4所示，人工与挖掘机配合开挖沉井1至设计处理深度，并在沉井1的底部铺设级配碎石层4，找平级配碎石层4并夯实至设计标高；

(3)、如图5所示，首先，在沉井1临边洞口处架设钢导轨11；其次，在沉井1中心定位放线，利用锚杆33钻机开凿固定孔2至设计深度、清孔，将提前完成的抗浮结构3框架下方至固定孔2内(垫板31、注浆管32、锚杆33、对中支架34连接而成的结构)，使垫板31露出至级配碎石层4之上；再次，向固定孔2内回填石粒(砾石或豆石)，并通过注浆管32进行水泥浆的灌浆操作；

(4)、如图6所示，首先，架设带有漏斗12的钢导管13，准备封底层5的浇筑；其次，在木模表面涂刷水下脱模剂，并将木模架设于基坑81的内壁上，涂覆有水下脱模剂的木模在拔出拉森钢板桩10时，可避免对结构造成损坏；再次，利用自密实抗渗混凝土进行水下浇筑完成封底层5的制作，并将封底层5找平至设计标高；

(5)、如图7所示，当封底层5达到设计强度时，在围堰6与拉森钢板桩10的接触部位、以及封底层5之上进行支模，并进行围堰6的浇筑，使围堰6的内圈形成一个台体型空间；

(6)、如图8所示，待围堰6的混凝土达到设计强度的75％后回收钢板桩，利用坑内水压力保持土压力的平衡，待混凝土达到设计强度的100％时，完成井内抽水；

(7)、如图9所示，首先，在既有土基之上、围堰6的内壁、以及封底层5之上进行垫层7的浇筑；其次，当垫层7强度达到预设值时，在垫层7之上铺设防水卷材；最后，在防水卷材之上完成表体结构8的浇筑，表体结构8上开设的凹槽即为既有土基之上的基坑81。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种地下水位浅埋和软土层下坑中坑结构，其特征在于，包括：

沉井(1)，开设于既有土基之上，所述沉井(1)的底部铺设有级配碎石层(4)，所述沉井(1)内对应所述级配碎石层(4)的中心位置开设有朝向地底的固定孔(2)，所述级配碎石层(4)之上还设置有封底层(5)；

抗浮结构(3)，用于增加所述封底层(5)的抗浮稳定性，所述抗浮结构(3)的一端固定于所述封底层(5)内，所述抗浮结构(3)的另一端伸入至所述固定孔(2)内；所述抗浮结构(3)包括设置于所述封底层(5)内的垫板(31)、贯穿所述垫板(31)和所述封底层(5)的注浆管(32)、一端弯折的锚杆(33)、以及设置于所述锚杆(33)上的对中支架(34)；所述注浆管(32)的一端贯穿所述垫板(31)的中部，所述注浆管(32)的中部至远离所述垫板(31)的外侧与所述锚杆(33)的非弯折段连接，所述锚杆(33)的弯折段与所述垫板(31)连接，所述锚杆(33)远非弯折段上等距排布有多个对中支架(34)。

2.根据权利要求1所述的地下水位浅埋和软土层下坑中坑结构，其特征在于，所述沉井(1)内壁和所述封底层(5)之上设置有围堰(6)，所围堰(6)的中部的空间呈台体型；所述既有土基之上、所述围堰(6)的内壁上、以及所述封底层(5)之上设置有垫层(7)；所述垫层(7)之上设置有表体结构(8)，所述表体结构(8)上开设凹槽作为基坑(81)；所述垫层(7)和所述表体结构(8)之间还铺设有防水层(9)。

3.根据权利要求1所述的地下水位浅埋和软土层下坑中坑结构，其特征在于，所述抗浮结构(3)还包括灌浆体(35)，所述灌浆体(35)设置于所述固定孔(2)除去所述注浆管(32)、所述锚杆(33)和所述对中支架(34)的内部空间，并包裹所述注浆管(32)、所述锚杆(33)和所述对中支架(34)。

4.根据权利要求3所述的地下水位浅埋和软土层下坑中坑结构，其特征在于，所述锚杆(33)设置有至少三个，每个锚杆(33)的弯折段均焊接于所述垫板(31)上，每个锚杆(33)的非弯折段均焊接于所述注浆管(32)的外壁上，每相邻两个锚杆(33)的弯折段之间的夹角均为120°。

5.根据权利要求4所述的地下水位浅埋和软土层下坑中坑结构，其特征在于，所述垫板(31)为圆形钢板，所述垫板(31)的直径超过所述锚杆(33)弯折段的2.5倍长度，所述垫板(31)的中部设置有圆孔(311)，所述垫板(31)沿所述圆孔(311)的周围排布有多个小孔(312)。