承压水情况下基坑支护施工方法与流程

本发明涉及一种承压水情况下基坑支护施工方法，适用于建筑施工领域。

背景技术：

如果基坑宽度较大，支撑梁轴力会很大，一些支撑梁会由于承力不够而破坏。另外，支撑梁边缘附近的剪力很大，工程实践中部分支撑梁边缘附近的混凝土因抗剪强度不够而受到破坏。在基坑宽度较大情况下支撑梁跨度会很大，中部弯矩会很大，一些工程支撑梁中部会弯压破坏。当深基坑下部有承压含水层存在，开挖基坑会减小含水层上覆隔水层的厚度，在隔水层厚度减小到一定程度时，承压水的水头压力能顶裂或冲毁基坑地基土，给施工带来很大困难。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种承压水情况下基坑支护施工方法，该方法在解决了基坑支护施工中支撑梁易受力破坏、承压水破坏基坑底部地基土的问题。

为此本发明提供的技术方案中支护桩外侧设置止水帷幕，如果场地存在承压水层，止水帷幕深度为25～30m，采用三轴水泥搅拌桩止水帷幕，水泥搅拌桩采用三排。如果没有承压水层，止水帷幕深度为15～20m，采用二轴水泥搅拌桩止水帷幕，水泥搅拌桩采用二排。

为了防止支护桩内侧被动土隆起，支护桩内侧被动土采用高压水泥浆进行加固，加固部位为基坑底标高以下基坑开挖深度1～1.2倍，加固宽度为1～1.5m。

本发明根据大宽度基坑的特点，将工程桩作为支撑梁的支撑点，使支撑梁变成连续梁，从而减少支撑梁的跨度。对预应力筋进行电热张拉，使预应力钢筋和混凝土的共同承力效果更好，可以承受更大的弯矩和轴力。预应力钢筋在支承点附近折起，可以有力抑制剪切破坏的发生。

支护桩顶部设置冠梁，冠梁混凝土强度大于或等于C30，冠梁高度为700～1000mm，支撑梁和工程桩联结，工程桩钢筋伸入支撑梁后弯折成直角进行锚固，锚固长度为40倍工程桩钢筋直径，支护桩成为支撑梁的两个固定支座，而工程桩成为支撑梁的支承支座，支撑梁成为连续梁结构，这就大大缓解了支撑梁所承受的弯矩。支撑梁采用预应力钢筋，预应力钢筋采用折线张拉，折线点设置在连续梁结构中单跨的1/3和单跨的2/3部位，由于在连续梁结构中，支承点和单跨1/3点之间部位是以负弯矩承力为主的，本发明契合这个特点在支承点和单跨1/3点之间钢筋采用斜向布置，使钢筋受力效率充分发挥。锚固件将预应力钢筋固定在钢垫板。

预应力钢筋斜向段中部设置支顶装置，通过支顶装置高度控制斜向段角度。为减小摩阻，支顶装置顶面做成圆弧形，在支顶装置的弧面上粘贴1条5mm厚的聚三氟乙烯板，以减小支顶装置与预应力钢筋之间的摩擦阻力。

如果场地存在承压水层，在承压水范围内布置减压孔，沿基坑每10～15m布置一个减压孔，减压孔直径为400～600mm，减压孔包括隔水管、滤水管、沉淀管，隔水管、滤水管、沉淀管直径相同，直径为200～400mm，直径根据承压水头进行调整，对于承压水头小于或等于3m时，直径为200mm，对于承压水头大于3m且少于或等于8m时，直径为250mm，对于承压水头大于8m且少于或等于12m时，直径为300mm，对于承压水头大于12m且少于或等于15m时，直径为350mm，对于承压水头大于15m时，直径为400mm。隔水管、滤水管、沉淀管均采用混凝土管或钢管，混凝土管壁厚为30mm，钢管壁厚为6mm，隔水管外面设置粘土，隔水管底部0.5～0.8m范围内隔水管外面设置密封球用于隔水，隔水管下面为滤水管，滤水管设置在承压水部位，滤水管管壁上开凿小孔以进水，小孔直径为3～5mm，开孔率为15～20％，滤水管外壁包裹滤网，滤网外面设置石屑用于滤水，石屑直径为2～4mm，滤水管下面为沉淀管，沉淀管长度为1～1.2m。密封球采用橡胶制作，放置前将密封球充气，放入减压孔内，它是浮在减压孔内的水面上。然后开始放粘土，粘土会把密封球压至隔水管底部，可以保证滤水层水不向上渗透。

施工步骤包括：

(1)施工工程桩

搁置支撑梁的工程桩施工至支撑梁底标高，其他工程桩施工至地下室底板底标高。

(2)施工支护桩

支护桩采用大直径钻孔灌注桩，钻孔灌注桩沉渣控制在15cm以内。

(3)施工止水帷幕

(4)施工水泥土加固区

(5)浇筑冠梁

(6)施工支撑梁

支设支撑梁预应力钢筋，设置支顶装置，在支撑梁混凝土浇筑前进行第一次通电加热，通电加热5min，建立初始应力，然后通过锚固件将预应力钢筋固定在钢垫板，锚固件固定完毕后浇筑混凝土，在混凝土初凝时进行第二次通电加热，通电加热10min，在混凝土浇筑12个小时后进行第三次通电加热，建立预应力，用锚固件将预应力钢筋固定在钢垫板。

(7)挖土

土方开挖采用盆式分层开挖，土方分层厚度为40～50mm，基坑附近2.5～3.5m范围内土方先予以保留，以充分利用周边反压土的抗力减缓支护桩向坑内变形。首先开挖中部区域，然后用在支撑下分区、对称挖土，最后转移到基坑附近2.5～3.5m范围内土方，由挖机装载到自卸汽车运出基坑。

附图说明

图1为基坑支护结构示意图，图2为减压孔立面示意图，图3为减压孔剖面1示意图，图4为减压孔剖面2示意图。

各附图中：1、支护桩，2、止水帷幕，3、水泥土加固区，4、冠梁，5、工程桩，6、支撑梁，7、预应力钢筋，8、支顶装置，9、钢垫板，10、锚固件，11、隔水管，12、滤水管，13、沉淀管，14、粘土，15、密封球，16、滤网，17、石屑。

具体实施方式

某工程地上11层，地下1层，总建筑面积75400m²，其中地下室建筑面积6100m，基坑宽度较大，达到64m，基坑深度为5.8m，采用框架-剪力墙结构，场地地下水类型包括上层滞水和孔隙承压水。上层滞水主要赋存于人工杂填土层中，主要接受大气降水和地表散水的渗透补给，无统一自由水面，水量与季节、周边排泄条件关系密切。承压水与地表水及区域承压水体系联系密切，水量丰富，承压水头为5～7m。

如图所示，本发明提供的承压水情况下大宽度基坑支护施工方法包括支护桩1外侧设置止水帷幕2，止水帷幕2深度为28m，采用三轴水泥搅拌桩止水帷幕2，水泥搅拌桩采用三排。支护桩1内侧被动土采用高压水泥浆进行加固，加固深度为基坑开挖深度1倍至2倍，加固宽度为1～1.5m。将工程桩5作为支撑梁6的支撑点，使支撑梁6变成连续梁。对预应力筋进行电热张拉。

支护桩1顶部设置冠梁4，冠梁4混凝土强度为C35，冠梁4高度为900mm，支撑梁6和工程桩5联结，工程桩5钢筋伸入支撑梁6后弯折成直角进行锚固，锚固长度为40倍工程桩5钢筋直径，支护桩1成为支撑梁6的两个固定支座，而工程桩5成为支撑梁6的支承支座，支撑梁6成为连续梁结构。支撑梁6采用预应力钢筋7，预应力钢筋7采用折线张拉，折线点设置在连续梁结构中单跨的1/3和单跨的2/3部位。锚固件10将预应力钢筋7固定在钢垫板9。

预应力钢筋7斜向段中部设置支顶装置8，通过支顶装置8高度控制斜向段角度。支顶装置8顶面做成圆弧形，在支顶装置8的弧面上粘贴1条5mm厚的聚三氟乙烯板，以减小支顶装置8与预应力钢筋7之间的摩擦阻力。

场地存在承压水层，在承压水范围内布置减压孔，沿基坑每12m布置一个减压孔，减压孔直径为450mm，减压孔包括隔水管11、滤水管12、沉淀管13，隔水管11、滤水管12、沉淀管13直径相同，直径为250mm。隔水管11、滤水管12、沉淀管13均采用混凝土管，混凝土管壁厚为30mm，隔水管11外面设置粘土14，隔水管11底部0.6m范围内隔水管11外面设置密封球15用于隔水，隔水管11下面为滤水管12，滤水管12设置在承压水部位，滤水管12管壁上开凿小孔以进水，小孔直径为4mm，开孔率为18％，滤水管12外壁包裹滤网16，滤网16外面设置石屑17用于滤水，石屑17直径为2～4mm，滤水管12下面为沉淀管13，沉淀管13长度为1.1m。密封球15采用橡胶制作，放置前将密封球15充气，放入减压孔内，它是浮在减压孔内的水面上。然后开始放粘土14，粘土14会把密封球15压至隔水管11底部，可以保证滤水层水不向上渗透。

施工步骤包括：

(1)施工工程桩5

搁置支撑梁6的工程桩5施工至支撑梁6底标高，其他工程桩5施工至地下室底板底标高。

(2)施工支护桩1

支护桩1采用大直径钻孔灌注桩，钻孔灌注桩沉渣控制在15cm以内。

(3)施工止水帷幕2

(4)施工水泥土加固区3

(5)浇筑冠梁4

(6)施工支撑梁6

支设支撑梁6预应力钢筋7，设置支顶装置8，在支撑梁6混凝土浇筑前进行第一次通电加热，通电加热5min，建立初始应力，然后通过锚固件10将预应力钢筋7固定在钢垫板9，锚固件10固定完毕后浇筑混凝土，在混凝土初凝时进行第二次通电加热，通电加热10min，在混凝土浇筑12个小时后进行第三次通电加热，建立预应力，用锚固件10将预应力钢筋7固定在钢垫板9。

(7)挖土

土方开挖采用盆式分层开挖，土方分层厚度为40～50mm，基坑附近2.5～3.5m范围内土方先予以保留，以充分利用周边反压土的抗力减缓支护桩1向坑内变形。首先开挖中部区域，然后用在支撑下分区、对称挖土，最后转移到基坑附近2.5～3.5m范围内土方，由挖机装载到自卸汽车运出基坑。

在整个基坑的开挖支护过程中，对事先设置的18个观测点进行了不间断观测，其中测点的最大侧移量为6mm，基坑在施工过程中始终没有出现涌土现象，满足基坑安全稳定的需要，同时也保证了周边建筑物及市政设施的安全。