用于超深基坑防突涌的施工方法与流程

本发明涉及建筑施工领域，特指一种用于超深基坑防突涌的施工方法。

背景技术：

随着城市的快速发展，为满足人类生活需要，越来越多的城市地下空间资源被加以开发和利用，尤其是地下轨道交通正在各大城市如火如荼地开展建设，然而当需要开挖超深基坑且周围有沉降控制要求极高的建筑物时，无法进行承压水降水、高压旋喷加固等可能造成基坑周边环境严重变形的工艺作业，然而基坑最大开挖深度达到了承压水层以下，在不采取承压水控制的前提下基坑底部防突涌的安全系数很低，无法开挖，存在较大的安全隐患，影响施工。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种用于超深基坑防突涌的施工方法，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。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供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，该施工方法包括如下步骤：

s11.在待开挖基坑的区域周围设置地下连续墙；

s12.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；

s13.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；

s14.开挖基坑并对应支设支撑结构。

本发明采用用于超深基坑防突涌的施工方法对超深基坑进行施工，通过在待开挖区域设置地下连续墙，进而在地下连续墙之间靠近基坑底部的位置以及地下连续墙底部的位置分别设置降压加固层和隔水层加固层，使得降压加固层能够抵消承压水的承托力增加重力防止承压水突涌，隔水层加固层能够在地下连续墙底部形成隔水帷幕形成第二重防护，能够控制隔水加固层和降压加固层之间的水量，进而开挖基坑，以避免开挖过程中承压水突涌，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。

本发明用于超深基坑防突涌的施工方法的进一步改进在于，浇筑隔水加固层时，还包括：

将隔水加固层的底部浇筑至地下连续墙的底部以下的位置，且该隔水加固层低于地下连续墙的部分承托住所述地下连续墙的底部。

本发明用于超深基坑防突涌的施工方法的进一步改进在于，利用mjs形成隔水层加固层前，还包括：

根据待开挖基坑的设定深度和承压水层的标高位置计算隔水层加固层的底部标高，计算公式如下：

∑h·γs≥fs·γw·h，其中

h为基坑底至承压水层顶面间各层土的厚度(m)，

γs为基坑底至承压含水层顶面间各层土的平均重度(kn/m³)，

h为承压含水层顶面以上的承压水头高度(m)，

γw为水的重度(kn/m³)，取10kn/m³，

fs为基坑抗突涌安全系数，取1.00。

本发明用于超深基坑防突涌的施工方法的进一步改进在于，计算隔水层加固层的底部标高时，还包括：

设置降压加固层的厚度为3m，设置隔水层加固层的厚度为10m。

本发明用于超深基坑防突涌的施工方法的进一步改进在于，计算隔水层加固层的底部标高时，还包括：

计算承压水层的水顶托力，

pw＝(-h3+h4)*γw*fs＝(-h3+h4)*10.0*1.0；

计算基坑底部至承压水层顶面间的土层压力，

ps＝∑hi×γsi＝(-h2+h1)*γs1+(h2-h3)*γs2；

其中h1为基坑底部标高，

h2为降压加固层的底部标高，

h3为隔水层加固层的底部标高，

h4为承压水层初始水位标高，

γs1为降压加固层的重度，

γs2为土层的重度。

本发明用于超深基坑防突涌的施工方法的进一步改进在于，基坑底部至承压水层顶面间的压力计算式中γs1取20kn/m³，γs2取19.4kn/m³；

展开后得ps＝3*20+(h2-h3)*19.4；

利用3*20+(h2-h3)*19.4≥(-h3+h4)*10.0*1.0得出h3的取值范围，以确定隔水层加固层的底部标高。

本发明用于超深基坑防突涌的施工方法的进一步改进在于，开挖基坑前，还包括：

打设通往降压加固层与隔水层加固层之间的降水井，利用降水井抽取降压加固层与隔水层加固层之间的承压水，并观察降压加固层与隔水层加固层之间承压水水位的变化情况，从而检验降压加固层和隔水层加固层的隔水效果。

本发明用于超深基坑防突涌的施工方法的进一步改进在于，对基坑支设支撑结构时，还包括：

随基坑的开挖深度在基坑内部依次支设内支撑以加固基坑的两侧壁。

本发明用于超深基坑防突涌的施工方法的进一步改进在于，该mjs为全方位高压喷射注浆法。

附图说明

图1为本发明用于超深基坑防突涌的施工方法的流程图。

图2为本发明用于超深基坑防突涌的施工方法中基坑的加固示意图。

图3为本发明用于超深基坑防突涌的施工方法中承压水层对应基坑位置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参阅图1，本发明提供了一种用于超深基坑防突涌的施工方法，通过在待开挖区域设置地下连续墙，进而在地下连续墙之间靠近基坑底部的位置以及地下连续墙底部的位置分别设置降压加固层和隔水层加固层，使得降压加固层能够抵消承压水的承托力增加重力防止承压水突涌，隔水层加固层能够在地下连续墙底部形成隔水帷幕形成第二重防护，能够控制隔水加固层和降压加固层之间的水量，进而开挖基坑，以避免开挖过程中承压水突涌，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。下面结合附图对本发明用于超深基坑防突涌的施工方法进行说明。

参阅图1，图1为本发明用于超深基坑防突涌的施工方法的流程图。下面结合图1，对本发明用于超深基坑防突涌的施工方法进行说明。

如图1、图2和图3所示，本发明用于超深基坑防突涌的施工方法，待开挖的基坑11底部靠近承压水层21，该施工方法包括如下步骤：

执行步骤s11.在待开挖基坑11的区域周围设置地下连续墙112；接着执行步骤s12

执行步骤s12.利用mjs于地下连续墙112的底部位置浇筑隔水加固层13，且该隔水加固层13的周沿与地下连续墙112相贴合；接着执行步骤s13

执行步骤s13.利用mjs于隔水加固层13上方待开挖基坑11的坑底位置浇筑降压加固层12，且该降压加固层12的周沿与地下连续墙112相贴合；接着执行步骤s14

执行步骤s14.开挖基坑11并对应支设支撑结构。

其中隔水加固层13能够封堵住地下连续墙112的底部，防止承压水进入隔水加固层13与地下连续墙112之间的空间，能够更好的控制该空间中承压水的含量和压力防止承压水过多涌入地下连续墙112之间，进而在待开挖的基坑11底部浇筑降压加固层12，该降压加固层13增加承压水上方的压力以弥补基坑11开挖后被挖出的土的压力，能够压住承压水防止承压水突涌冲破基坑11底部；位于隔水加固层13和降压加固层12之间的土层，由于四周地下连续墙112与隔水加固层13和降压加固层12的围护，阻隔了该位于隔水加固层13和降压加固层12之间的土层和承压水层之间的连通，避免承压水层内的地下水计入到该位于隔水加固层13和降压加固层12内，从而保证了该位于隔水加固层13和降压加固层12之间的土层内的水含量一定，其对降压加固层12的压力较小，所以实现了通过隔水加固层13和降压加固层12的联动作用，更精准的控制承压水的压力，确保基坑11底部不会突涌，能够保证主体结构的稳定性。

具体的，浇筑隔水加固层13时，还包括：将隔水加固层13的底部浇筑至地下连续墙112以下的位置，且该隔水加固层13低于地下连续墙112的部分承托住地下连续墙112的底部，能够封堵住地下连续墙112的底部，较大程度上防止承压水流入降压加固层13和隔水加固层12之间。

较佳地，该mjs为全方位高压喷射注浆法，该方法对周围主体结构的影响较小，能够有效防止地面沉降。

作为本发明的一较佳实施方式，利用mjs形成隔水层加固层13前，还包括：

根据待开挖基坑11的设定深度和承压水层21的标高位置计算隔水层加固层13的底部标高，计算公式如下：

∑h·γs≥fs·γw·h，其中

h为基坑底至承压水层顶面间各层土的厚度(m)，

γs为基坑底至承压含水层顶面间各层土的平均重度(kn/m³)，

h为承压含水层顶面以上的承压水头高度(m)，

γw为水的重度(kn/m³)，取10kn/m³，

fs为基坑抗突涌安全系数，取1.00。

较佳地，计算隔水层加固层13的底部标高时，还包括：

设置降压加固层的厚度为3m，设置隔水层加固层的厚度为10m。

进一步的，计算隔水层加固层13的底部标高时，还包括：

计算承压水层21的水顶托力，

pw＝(-h3+h4)*γw*fs＝(-h3+h4)*10.0*1.0；

计算基坑11底部至承压水层21顶面间的土层压力，

ps＝∑hi×γsi＝(-h2+h1)*γs1+(h2-h3)*γs2；

其中h1为基坑底部标高，

h2为降压加固层的底部标高，

h3为隔水层加固层的底部标高，

h4为承压水层初始水位标高，

γs1为降压加固层的重度，

γs2为土层的重度。

具体的，基坑底部至承压水层顶面间的压力计算式中γs1取20kn/m³，γs2取19.4kn/m³，(-h2+h1)为降压加固层的厚度为3m；

展开后得ps＝3*20+(h2-h3)*19.4；

利用3*20+(h2-h3)*19.4≥(-h3+h4)*10.0*1.0，

其中h2＝h1+3为已知数据，h4也为已知数据，能够通过不等式得出h3的取值范围，选取合适的数值从而确定隔水层加固层的底部标高。

进一步的，开挖基坑11前，还包括：

打设通往降压加固层12与隔水层加固层13之间的降水井，利用降水井抽取降压加固层12与隔水层加固层13之间的承压水，并观察降压加固层12与隔水层加固层13之间承压水水位的变化情况，从而检验降压加固层12和隔水层加固层13的隔水效果，进一步保证施工的安全性，也能保证不对周边建筑具有沉降威胁。

进一步的，对基坑11支设支撑结构时，还包括：

随基坑11的开挖深度在基坑11内部依次支设多道水平的内支撑111以加固基坑11的两侧壁，防止基坑11内部坍塌对周边建筑造成影响。

本发明的具体实施方式如下：

以轨道交通车站两侧的清障井为例，待施工的基坑为清障井，由于该基坑周边建筑为车站，因此对地面沉降的要求极高，沉降范围不宜大于2mm，不得大于5mm，施工区域的承压水层顶面标高为-23.92～-26.31m，基坑开挖最深达23.6m非常靠近承压水层，根据现场地质勘查资料及水勘反馈，承压水降深需达到13.6m方可满足基坑开挖的安全需要，本次工程需要开挖四个基坑；

根据∑h·γs≥fs·γw·h计算隔水层加固层的底部标高，隔水层加固层的厚度取10m，降压加固层的厚度取3m，计算时需要同时考虑承压水层21中第一承压水层211、第二承压水层212以及隔断层213中承压水的影响；

针对第二承压水层212，水压力为pw＝(-h3+h4)*10.0*1.0，其中h4的实际值为-1.50m，因此pw＝(-h3-1.50)*10.0*1.0，土压力为ps＝∑hi×γsi＝3*20+(h2-h3)*19.4，根据实际h1，h2＝h1+3，且现场地面标高为3.79m，经计算得出h3以及实际设置的深度，如下表所示，单位米：

针对第一承压水层211，第一承压水层211的标高为-24.58m，水压力为pw＝(24.58-1.50)×10.0×1.0＝230.80kpa，根据上表数据土压力分别为

1#：ps＝∑hi×γsi＝3*20+(24.58-22.047)*19.4＝109.14kpa，

2#：ps＝∑hi×γsi＝3*20+(24.58-22.363)*19.4＝103.01kpa，

3#：ps＝∑hi×γsi＝3*20+(24.58-22.271)*19.4＝104.79kpa，

4#：ps＝∑hi×γsi＝3*20+(24.58-22.096)*19.4＝108.19kpa，

经计算得出承压水层需要下降的水位深度，如下表所示：

根据上述数据，确定承压水层中的承压水的顶面绝对标高为-36m至-37m时达到平衡点，由于现场地面标高为+3.79m，隔水层加固层的底部深度需达到40.384m至41.016m，即位于地下连续墙下方的2-3m左右；

由于地下连续墙112的底部位于第二承压水层212底部的上方因此不能完全隔断承压水层21，隔水层加固层13包覆住地下连续墙112的底部以封堵地下连续墙112的底部，使得承压水不会从地下连续墙112的下方渗透上来，根据计算数据，隔水层加固层13的顶部设置于地下连续墙112底部上方的4m位置，隔水层加固层13的底部设置于地下连续墙112底部下方的1-4m位置，降压加固层12从待开挖的基坑11的底部开始浇筑至基坑11底部下方3m的位置，采用φ2000mmmjs工法喷射成降压加固层12和隔水层加固层13；

在降压加固层12和隔水层加固层13形成的夹层范围内打设降水井进行承压水隔水效果验证，在每个基坑11的两个角点各布设一口降水井，通过抽水量验证隔水层加固层的隔水效果；

利用抽水泵进行抽水并观察承压水水面的高度，水位观测时间间隔为：1＇、5＇、10＇、15＇、20＇、25＇、30＇、40＇、50＇、60＇、90＇、120＇，以后每隔30min观测一次，至480＇后每60min观测一次，至1200＇后每2h观测一次，直至水位稳定后停止抽水，停止后观测恢复水位，时间间隔同抽水试验，可以采用自动化水位采集仪进行水位高精度、高密度的检测，若前后两次、观测的流量变化超过±5％时，应及时调整；

待承压水水面达到设计要求后开挖基坑11，并在基坑11内部设置内支撑111，防止基坑11内部坍塌进而影响周围建筑的稳定性。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。