一种竖井施工方法与流程

本发明属于基坑工程施工技术领域，主要涉及一种竖井施工方法，并适用于特深竖井施工。

背景技术：

目前特深竖井施工问题很多，其中急需要解决的是深层地下水处理问题，深层地下水会对竖井有一定的压力，会影响竖井的施工，一般的，特深竖井的深度达60m以上。如果采用降水措施必然会对竖井周边环境产生影响，特别是城市中心区采用降水基坑开挖，降深层承压水施工风险大，常规的措施是采用降水井、隔水帷幕及回灌并举的方法，但是对于特深竖井基坑施工情形，降水量大，周边环境影响更突出。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种竖井施工方法，以解决竖井施工过程中地下水对施工的影响。

为解决上述技术问题，本发明提供一种竖井施工方法，包括以下步骤：

S1：围护地墙施工；

S2：竖井浅层开挖；

S3：在已经完成浅层开挖的竖井内注水，并在水中对竖井剩余部分实施水中开挖；

S4：对竖井底部进行封底；

S5：施工竖井的内衬墙。

可选的，所述围护地墙为钢筋笼混凝土结构，所述钢筋笼混凝土结构的施工方法包括以下步骤：

用成槽机或铣槽机对竖井围护地墙围护结构槽段进行成槽或铣槽；

将钢筋笼吊入槽中，浇筑混凝土形成围护地墙。

可选的，在所述S1后和S2之前还包括顶圈梁施工，所述顶圈梁位于所述围护地墙上端，并与所述围护地墙固定。

可选的，所述浅层开挖的施工方法包括以下步骤：

利用多台挖掘机对竖井内的土体开挖。

可选的，在所述S2后和S3之前还包括基底加固层施工，所述基底加固层与所述围护地墙底部之间的距离范围为8m-12m。

可选的，所述基底加固层施工的方法包括以下步骤：

在竖井内设置用于放置土体加固设备的混凝土地坪；

利用土体加固设备将水泥浆喷入土体，并与土体混合形成基底加固层。

可选的，所述水中开挖的施工方法包括以下步骤：

在竖井顶部设置钢桁架，并采用液压控制设备将所述钢桁架吊起，以控制钢桁架的位置；

在竖井内注水至所述钢桁架的下方，并利用液压变径钻机或冲抓钻对竖井剩余部分实施水中开挖。

可选的，所述钢桁架为由若干H型钢焊接形成的空间桁架结构，所述空间桁架结构上设置有若干立柱。

可选的，所述对竖井底部进行封底的施工方法包括以下步骤：

利用液压控制设备通过立柱将钢桁架沉入水底；

采用水下浇筑混凝土将钢桁架浇筑形成钢-混凝土组合结构。

可选的，所述利用液压控制设备将钢桁架沉入水底的过程中包括以下步骤：

在钢桁架上逐节安装升降梯井架。

可选的，施工竖井的内衬墙的施工方法包括以下步骤：

搭设操作平台；

逐步降低竖井内水位；

采用抗剪键将位于内衬墙内的立柱和围护地墙连接，分段浇筑内衬墙。

可选的，采用变截面支模分段浇筑内衬墙，所述变截面支模呈阶梯状，所述变截面支模的厚度沿内衬墙从上往下逐渐增大。

可选的，所述浅层开挖的深度范围为12m-18m。

在本发明提供的竖井施工方法中，解决了基坑工程地下深层承压水的问题，主要针对特深竖井的开挖。采用不排水开挖解决了基坑开挖过程中所需要降深承压水的问题，大大减小了对周边环境影响，特别针对城市中心区域的基坑开挖施工；进一步，采用不排水开挖，缩短了围护地墙的施工深度，降低了沉槽的施工风险；进一步，对竖井分段开挖，浅层实施干开挖，缩短了施工周期。

附图说明

图1是本申请一实施例的竖井施工方法流程图；

图2是本申请一实施例的竖井在完成浅层开挖后，并完成基底加固后的示意图；

图3是本申请一实施例的竖井安装钢桁架，并在竖井内注水的示意图；

图4a和图4b是本申请一实施例的竖井水中开挖的示意图；

图5是本申请一实施例的竖井完成水中开挖后，安装升降梯井架，并在水底浇筑混凝土封底的示意图；

图6是本申请一实施例的竖井内衬墙施工；

图7是本申请一实施例的钢桁架的结构示意图。

图中：1-围护地墙；11-顶圈梁；12-内衬墙；2-基底加固层；3-深层土；4-钢桁架；41-液压控制设备；42-升降梯井架；43-操作平台；44-立柱；5-液压变径钻机。

具体实施方式

本申请的核心思想在于，针对特深竖井基坑施工过程中对较深处的竖井部分采用水中施工的方法，从而在一定程度上抵消竖井外侧承压水的压力；其次，在基坑垫层混凝土中加入钢桁架4，解决封底混凝土块和围护地墙1整体受力问题。

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的竖井施工方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

参阅图1，其示出的是本实施例的竖井施工方法流程图，主要包括：围护地墙1施工；竖井浅层开挖；对竖井基底加固；水中开挖；水中浇筑混凝土对竖井封底；最后施工竖井内衬墙12。

参阅图2，其示出的是本实施例的竖井在围护地墙1施工后，完成浅层开挖，并对竖井基底加固后的示意图。

其中，首先进行竖井围护地墙1的施工，竖井围护地墙1首先用成槽机或铣槽机对对竖井围护地墙1围护结构槽段进行成槽或铣槽，然后将钢筋笼吊入槽中，浇筑混凝土形成围护地墙1。在围护地墙1内侧对应基底封底混凝土位置设置凹凸槽型钢板，外粘防水橡胶材料，并在适当部位设置注浆扩展止水橡胶囊，另外在围护地墙1接缝部位预设止水注浆管，从而防止地下水的渗入。

优选的，铣槽机为BC40液压双轮铣槽机。

优选的，竖井围护地墙1施工完成后进行顶圈梁11的施工，以提高竖井围护地墙1的整体刚度，减少开挖过程中围护地墙1的变形。顶圈梁11位于围护地墙1的上端，可选用钢筋混凝土浇筑的方式实现。

顶圈梁11施工完成后进行竖井浅层开挖，竖井的浅层的深度范围一般为12m-18m(可根据当地地下水位情况适当调整)，优选深度为15米。浅层开挖采用干开挖，即不在竖井内注水，直接开挖。为了方便说明，以地面为0位置，这里浅层开挖暂且开挖至竖井-15米处。因为浅层开挖时，深层土3对围护地墙1有一定的支撑作用力，并且这部分的地下水对围护地墙1的压力较小，围护地墙1不易变形，所以施工比较安全；另外干开挖施工较快，且开挖的土易处理，在一定程度上缩短了工期。

浅层开挖完成后，需要对竖井基底加固，主要是为了对基坑底部封闭止水，防止地下水从基底出渗入竖井；另外也可以加强围护地墙1的整体结构强度。具体的，首先在在竖井-15米处做钢筋网浇筑混凝土地坪，以便放置土体加固设备，土体加固设备可以是高压旋喷桩。高压旋喷桩的高压管打入深层土3中，高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合，形成连续搭接的基底加固层2，基底加固层与所述围护地墙底部之间的距离范围为8m-12m，优选为10m。

基底加固层2完成后，实施竖井水中开挖环节。水中开挖可以使用液压变径钻机5来施工，为了方便放置液压变径钻机5，并考虑后期对竖井的封底，首先进行钢桁架4的施工，钢桁架4可以方便放置液压变径钻机5，也是后期对竖井封底的一部分，可选的，水中开挖也可以使用冲抓钻来施工。参阅图3，其示出了本实施例的竖井安装钢桁架4，并在竖井内注水的示意图。参阅与7，钢桁架4的平面为圆形，根据受力计算钢桁架高度设计为6米高，由若干H型钢焊接形成空间桁架结构，钢桁架4主要由8榀桁架梁拼装，圆形四周边缘有16根立柱和H型钢焊接而成，立柱可以是等分节对接焊接。钢桁架4采用汽车吊在地面拼装，拼装完成后钢桁架4端部搁置在顶圈梁上并通过液压控制设备41起吊钢桁架4，并往基坑内注满水至钢桁架4底部。

请参阅图4a，其示出了本实施例的竖井水中开挖的示意图；液压控制设备41安置在竖井上吊起钢桁架4，两台液压变径钻机5在钢桁架4上对较深层的土体进行水中开挖，并将开挖的泥浆抽出到地面，并由泥浆处理系统处理，泥浆处理系统可以选用BE250泥浆处理系统。水中开挖也可以采用图4b中的冲抓钻来的水中开挖。水中开挖-15米以下的土体，一直挖到竖井的基底加固层2上面，即完成了水中开挖部分。

水中开挖完成后，需要对竖井封底，进一步加强竖井的整体结构强度，以及对竖井底部封闭止水，并提高竖井底部的抗浮力。竖井封底利用钢桁架4结构结合混凝土浇筑完成。

因为水中开挖后在竖井基坑底部很可能出现开挖不平整，基坑的侧壁上也会有附着的淤泥，这种情况会给钢桁架下沉封底带来不便，所以在水中开挖完成后，还需要对竖井底部的平整度检测及修正，并清除基坑侧壁上的淤泥。可选的，采用ROV型水下机器人进行清底、清边作业，有效控制水下作业的施工质量。必要时尚可对水下混凝土浇筑进行实时监控。

ROV型水下机器人水下作业内容主要包括：(1)探测水中开挖完成后井底的深度和平整度；(2)利用水流冲刷和吸泥装置进行井底土层的平整，平整度<0.25m；(3)检测井底以上10m范围(因为后期封底的厚度为10m)内的井壁止水构造(槽形钢板及橡胶条)表面的淤泥清理状况，并对附着的淤泥利用水流冲刷进行清理。

参阅图5，其示出了竖井完成水中开挖后，安装升降梯井架42，并在水底浇筑混凝土封底的示意图。首先将钢桁架4利用液压控制设备沉入竖井底部的基底加固层上，为了方便后期内衬墙12的施工，在钢桁架4沉入水底过程中，在钢桁架4上中间部位逐节安装升降梯井架42以及立柱44。采用水下浇筑混凝土垫层，进行坑底封底，根据结构抗浮设计要求，封底混凝土高度拟为8米。混凝土和钢桁架结构组合成劲性混凝土结构封底。

水下浇筑混凝土垫层采用分仓浇筑的方式。具体的，共划分成21个浇筑单元分仓施工；采用导管法水下混凝土浇筑工艺；拟按先中、后边，间隔、对称的顺序进行浇筑；水下机器人实时监测混凝土浇筑过程，确保施工质量。

最后施工竖井内衬墙12，参阅图6，其示出的是，施工内衬墙12的示意图。首先交替抽去竖井内的水，做内衬墙12；即搭设操作平台43，逐步降低液面，采用抗剪键将立柱44和围护地墙1连接；立柱44位于内衬墙12内。设置承重环状桁架；在内衬墙12混凝土浇筑时，环状桁架搁置在立柱预设的牛腿上，承载混凝土、底模和侧模。支定型钢模从上至下分段施工内衬；0至-45米内衬墙按每五米为一施工段，-45米以下内衬墙按每三米为一施工段。最后，除去井底淤泥，施工底板和剩余内衬墙。

操作平台43可以利用钢丝绳吊置，也可以采用钢浮箱模块组合施工作业平台浮在水面上。

竖井内衬墙12截面厚度根据土压力分布情况采用变截面支模浇筑混凝土，合理节约资源，所以最终形成的内衬墙12的下面最厚，依次向上逐渐变薄，内衬墙12内侧面竖直，外侧面呈一定坡度的阶梯型。

本发明的技术效果：本发明的竖井施工方法解决了基坑工程地下深层承压水的问题，主要针对特深竖井的开挖。采用不排水开挖解决了基坑开挖过程中所需要降深承压水的问题，大大减小了对周边环境影响，特别针对城市中心区域的基坑开挖施工；进一步，采用不排水开挖，缩短了围护地墙1的施工深度，降低了沉槽的施工风险；进一步，对竖井分段开挖，浅层实施干开挖，缩短了施工周期。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。