一种化学改良帷幕和井点降水的基坑止水结构及施工方法

1.本发明涉及基坑施工领域，具体涉及一种化学改良帷幕和井点降水的基坑止水结构及施工方法。


背景技术：

2.滨江粉土地区，在强涌潮等条件下基坑地下水位变化大。大范围基坑降水开挖，容易引起地表沉降，导致临近建筑物的大变形、桥梁路面、建筑物等开裂和破坏。基坑施工的止水结构常用三轴搅拌桩或者地下连续墙，但该止水结构施工工艺复杂，止水发挥效果的时间长。
3.因此，有必要研发一种能解决上述问题的基坑止水结构及施工方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种化学改良帷幕和井点降水的基坑止水结构及施工方法，以解决三轴搅拌桩、地下连续墙等止水结构施工工艺复杂、止水发挥效果的时间长等问题。
5.为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种化学改良帷幕和井点降水的基坑止水结构，包括基坑支挡结构、化学改良注浆帷幕、冠梁、坡面混凝土和降水井。
6.所述化学改良注浆帷幕布置在基坑上端口的土体内，化学改良注浆帷幕由化学改良试剂注入粉土施工而成，化学改良试剂为水玻璃与磷酸二氢铝的混合液、木质素磺酸钙与水的混合液或聚丙烯酸钠与水的混合液。
7.所述基坑的侧壁进行放坡处理形成若干级边坡，每级边坡的上边缘均设置有若干降水井，边坡上浇筑有坡面混凝土。
8.所述基坑上端口的土体内布置有基坑支挡结构，基坑支挡结构靠近化学改良注浆帷幕的内侧，基坑支挡结构的顶部安装有冠梁。
9.进一步，所述基坑支挡结构为若干间隔布置的钻孔灌注桩或工法桩。
10.进一步，所述基坑上端的土体表面设置有用于储存降水井排水的集水坑，基坑的顶部和底部均设置有浆砌截水沟。
11.一种化学改良帷幕和井点降水的基坑止水结构，包括基坑支挡结构、化学改良注浆帷幕、冠梁、降水井和横梁。
12.所述基坑支挡结构沿基坑的竖直侧壁布置，基坑支挡结构的顶部安装有冠梁，所述基坑支挡结构外侧的土体内设置有化学改良注浆帷幕。
13.所述化学改良注浆帷幕由化学改良试剂注入粉土施工而成，化学改良试剂为水玻璃与磷酸二氢铝的混合液、木质素磺酸钙与水的混合液或聚丙烯酸钠与水的混合液。
14.所述基坑呈矩形，横梁与基坑的长度方向垂直，若干横梁支撑在冠梁之间，若干横梁支撑在基坑支挡结构之间。
15.所述基坑的上端和底部的土体内均设置有若干降水井。
16.进一步，所述基坑支挡结构为若干间隔布置的钻孔灌注桩或工法桩。
17.进一步，所述基坑上端的土体表面设置有用于储存降水井排水的集水坑，基坑的顶部和底部均设置有浆砌截水沟。
18.基于上述的一种化学改良帷幕和井点降水的基坑止水结构的施工方法，包括以下步骤：
19.1)场地整平至设计标高。
20.2)在预定的位置对所述基坑支挡结构进行施工，并在基坑支挡结构的上端完成冠梁的施工。其中，所述基坑支挡结构为若干间隔布置的钻孔灌注桩或工法桩。
21.3)对所述化学改良注浆帷幕进行施工，包括以下分步骤：
[0022]3‑
1)配置所述化学改良试剂。其中，所述化学改良试剂为水玻璃与磷酸二氢铝的混合液、木质素磺酸钙与水的混合液或聚丙烯酸钠与水的混合液。
[0023]3‑
2)将配置好的所述化学改良试剂放入溶液池。
[0024]3‑
3)将若干注浆钢管依次压入预定位置的粉土层，注浆钢管之间采用注浆管连接阀连接，直到若干注浆钢管的总埋深达到设计深度。其中，最下端的所述注浆钢管的端部设置有防回灌吸阀。
[0025]3‑
4)将注浆软管的一端与所述溶液池连接，另一端与露出粉土层的注浆钢管连接。其中，所述注浆软管上设置有注浆泵。
[0026]3‑
5)开启所述注浆泵，将化学改良试剂注入粉土层，并逐渐提升注浆钢管直至脱离地表面。
[0027]3‑
6)关闭所述注浆泵，拆解注浆钢管。
[0028]3‑
7)重复步骤3
‑
3)～3
‑
6)，进行下一个注浆点的施工，直到整个化学改良注浆帷幕完成注浆。
[0029]
4)在所述化学改良注浆帷幕内侧开挖若干降水井，并安装抽水泵，通过抽水泵将地下水抽出基坑的设计区域。
[0030]
5)开挖所述基坑并进行分级放坡处理，直到基坑的深度达到设计要求。其中，所述抽水泵在开挖过程中持续运行，使地下水位在作业面以下2.8～3.0m。
[0031]
进一步，步骤4)包括以下分步骤：
[0032]4‑
1)对所述降水井的位置进行测量放样。
[0033]4‑
2)安装护筒，对井口进行施工。
[0034]4‑
3)钻机就位，钻孔至设计高程。
[0035]4‑
4)安装井管。
[0036]4‑
5)回填过滤层。
[0037]4‑
6)清洗井管。
[0038]4‑
7)安装所述抽水泵进行试排水。
[0039]
基于上述的一种化学改良帷幕和井点降水的基坑止水结构的施工方法，包括以下步骤：
[0040]
1)场地整平至设计标高。
[0041]
2)在预定的位置对所述基坑支挡结构进行施工，并在基坑支挡结构的上端完成冠梁的施工。其中，所述基坑支挡结构为若干间隔布置的钻孔灌注桩或工法桩。
[0042]
3)对所述化学改良注浆帷幕进行施工，包括以下分步骤：
[0043]3‑
1)配置所述化学改良试剂。其中，所述化学改良试剂为水玻璃与磷酸二氢铝的混合液、木质素磺酸钙与水的混合液或聚丙烯酸钠与水的混合液。
[0044]3‑
2)将配置好的所述化学改良试剂放入溶液池。
[0045]3‑
3)将若干注浆钢管依次压入预定位置的粉土层，注浆钢管之间采用注浆管连接阀连接，直到若干注浆钢管的总埋深达到设计深度。其中，最下端的所述注浆钢管的端部设置有防回灌吸阀。
[0046]3‑
4)将注浆软管的一端与所述溶液池连接，另一端与露出粉土层的注浆钢管连接。其中，所述注浆软管上设置有注浆泵。
[0047]3‑
5)开启所述注浆泵，将化学改良试剂注入粉土层，并逐渐提升注浆钢管直至脱离地表面。
[0048]3‑
6)关闭所述注浆泵，拆解注浆钢管。
[0049]3‑
7)重复步骤3
‑
3)～3
‑
6)，进行下一个注浆点的施工，直到整个化学改良注浆帷幕完成注浆。
[0050]
4)在所述化学改良注浆帷幕的内外侧开挖若干降水井，并安装抽水泵，通过抽水泵将地下水抽出。
[0051]
5)开挖所述基坑，直到基坑的深度达到设计要求。其中，所述抽水泵在开挖过程中持续运行，使地下水位在作业面以下2.8～3.0m。
[0052]
6)将若干所述横梁支撑在冠梁之间，若干横梁支撑在基坑支挡结构之间。
[0053]
进一步，步骤4)包括以下分步骤：
[0054]4‑
1)对所述降水井的位置进行测量放样。
[0055]4‑
2)安装护筒，对井口进行开挖。
[0056]4‑
3)钻机就位，钻孔至设计高程。
[0057]4‑
4)安装井管。
[0058]4‑
5)回填过滤层。
[0059]4‑
6)清洗井管。
[0060]4‑
7)安装所述抽水泵进行试排水。
[0061]
本发明的技术效果是毋庸置疑的，化学改良注浆帷幕止水和井点降水联合的基坑止水结构更适用于富水粉土地区的基坑止水，能有效应对粉土工程含水量大、强度低、压缩性大、透水性大等特点带来的不稳定性；向粉土边坡内注入化学改良试剂，通过化学改良试剂增大粉土的内摩擦角及粘聚力，从而实现边坡的加固，解决了现有止水结构施工工艺复杂、止水发挥效果的时间长等问题。
附图说明
[0062]
图1为实施例1中的基坑止水结构剖面图；
[0063]
图2为实施例3中的基坑止水结构剖面图；
[0064]
图3为实施例3中的基坑止水结构平面图；
[0065]
图4为化学改良帷幕施工示意图；
[0066]
图5为管井降水施工流程图。
[0067]
图中：基坑支挡结构3、化学改良注浆帷幕4、溶液池401、注浆软管402、注浆泵403、
注浆钢管404、注浆管连接阀406、防回灌吸阀407、冠梁5、坡面混凝土6、降水井7、集水坑8、浆砌截水沟9和横梁10。
具体实施方式
[0068]
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
[0069]
实施例1：
[0070]
本实施例公开了一种化学改良帷幕和井点降水的基坑止水结构，包括基坑支挡结构3、化学改良注浆帷幕4、冠梁5、坡面混凝土6和降水井7。
[0071]
参见图1，所述化学改良注浆帷幕4布置在基坑上端口的土体内，化学改良注浆帷幕4由化学改良试剂注入粉土施工而成，化学改良试剂为水玻璃与磷酸二氢铝的混合液、木质素磺酸钙与水的混合液或聚丙烯酸钠与水的混合液，本实施例才采用木质素磺酸钙与水的混合液，木质素磺酸钙与水的质量比为10:90～15:85，按照木质素磺酸钙与土体质量的比值为6:100来确定化学改良试剂的注入量。
[0072]
所述基坑的侧壁进行放坡处理形成若干级边坡，每级边坡的上边缘均设置有若干降水井7，边坡上浇筑有坡面混凝土6。
[0073]
参见图1，所述基坑上端口的土体内布置有基坑支挡结构3，基坑支挡结构3为若干间隔布置的钻孔灌注桩或工法桩，本实施例采用若干间隔布置的钻孔灌注桩。
[0074]
所述基坑支挡结构3靠近化学改良注浆帷幕4的内侧，基坑支挡结构3的顶部安装有冠梁5。
[0075]
所述基坑上端的土体表面设置有用于储存降水井7排水的集水坑8，基坑的顶部和底部均设置有浆砌截水沟9。
[0076]
值得说明的是，在注入所述化学改良试剂之前，需对水玻璃与磷酸二氢铝混合液、木质素磺酸钙以及聚丙烯酸钠与土体总质量比例进行试验，确保选择的质量比能达到较好的稳固效果，本实施例分别对水玻璃与磷酸二氢铝混合液、木质素磺酸钙以及聚丙烯酸钠的不同质量比下的稳固效果进行试验，试验结果如下表所示：
[0077]
三种化学改良试剂的渗透系数分析
[0078][0079]
从表中可以看出，水玻璃与磷酸二氢铝混合液、木质素磺酸钙以及聚丙烯酸钠与土体质量的比例在6％时具有较好的稳定效果，可以作为施工时的参考注入量。
[0080]
实施例2：
[0081]
本实施例公开了基于实施例1所述的一种化学改良帷幕和井点降水的基坑止水结构的施工方法，包括以下步骤：
[0082]
1)场地整平至设计标高。
[0083]
2)在预定的位置对所述基坑支挡结构3进行施工，并在基坑支挡结构3的上端完成冠梁5的施工。其中，所述基坑支挡结构3为若干间隔布置的钻孔灌注桩或工法桩，本实施例采用若干间隔布置的钻孔灌注桩。
[0084]
3)对所述化学改良注浆帷幕4进行施工，包括以下分步骤：
[0085]3‑
1)配置所述化学改良试剂。其中，所述化学改良试剂为水玻璃与磷酸二氢铝的混合液、木质素磺酸钙与水的混合液或聚丙烯酸钠与水的混合液，本实施例选用木质素磺酸钙与水的混合液。
[0086]3‑
2)将配置好的所述化学改良试剂放入溶液池401。
[0087]3‑
3)参见图4，将若干注浆钢管404依次压入预定位置的粉土层，注浆钢管404之间采用注浆管连接阀406连接，直到若干注浆钢管404的总埋深达到设计深度。其中，最下端的所述注浆钢管404的端部设置有防回灌吸阀407，注浆钢管404的长度2
‑
5m，管径5～10cm。
[0088]3‑
4)将注浆软管402的一端与所述溶液池401连接，另一端与露出粉土层的注浆钢管404连接。其中，所述注浆软管402上设置有注浆泵403。
[0089]3‑
5)开启所述注浆泵403，将化学改良试剂注入粉土层，并逐渐提升注浆钢管404直至脱离地表面，控制化学改良试剂的掺入量6％左右，注浆泵403压力根据土样强度确定，约0.1～2mpa。
[0090]3‑
6)关闭所述注浆泵403，拆解注浆钢管404。
[0091]3‑
7)重复步骤3
‑
3)～3
‑
6)，进行下一个注浆点的施工，直到整个化学改良注浆帷幕4完成注浆，注浆点间的间距为0.6～1.0m。
[0092]
4)在所述化学改良注浆帷幕4内侧开挖若干降水井7，并安装抽水泵，通过抽水泵将地下水抽出基坑的设计区域，抽出的水排入集水坑8，参见图5，具体包括以下分步骤：
[0093]4‑
1)对所述降水井7的位置进行测量放样。
[0094]4‑
2)安装护筒，对井口进行施工。
[0095]4‑
3)钻机就位，钻孔至设计高程。
[0096]4‑
4)安装井管。
[0097]4‑
5)回填过滤层。
[0098]4‑
6)清洗井管。
[0099]4‑
7)安装所述抽水泵进行试排水。
[0100]
5)开挖所述基坑并进行分级放坡处理，直到基坑的深度达到设计要求。其中，所述抽水泵在开挖过程中持续运行，使地下水位在作业面以下2.8～3.0m。
[0101]
值得说明的是，管井降水的施工工艺原理是使用水泵抽走基坑土体中的水分，不仅可以提高边坡的稳定性，还可以减少土方开挖的体积，从而降低经济成本，其主要施工工艺为定位探管、钻机对中、成孔、井管安装、填充滤料、洗井和试轴。
[0102]
此外，为了基坑施工环节的连续性，必须做好管井降水期间的监测与维护，在整个施工作业环节需保证降水井点的完整性，定期对降水井进行检查以及故障排查，此外，降水期间应当实时监测管井作业的环境，禁止向管内乱丢杂物从而影响抽水效果。其中，管井降水的施工流程图如图5所示。
[0103]
实施例3：
[0104]
本实施例公开了一种化学改良帷幕和井点降水的基坑止水结构，包括基坑支挡结构3、化学改良注浆帷幕4、冠梁5、降水井7和横梁10。
[0105]
参见图2，所述基坑支挡结构3沿基坑的竖直侧壁布置，基坑支挡结构3为若干间隔布置的钻孔灌注桩或工法桩，基坑支挡结构3的顶部安装有冠梁5，所述基坑支挡结构3外侧的土体内设置有化学改良注浆帷幕4。
[0106]
所述化学改良注浆帷幕4由化学改良试剂注入粉土施工而成，化学改良试剂为水玻璃与磷酸二氢铝的混合液、木质素磺酸钙与水的混合液或聚丙烯酸钠与水的混合液，在本实施例中，选用聚丙烯酸钠与水的混合液，聚丙烯酸钠与水的质量比为10:90～15:85，按照聚丙烯酸钠与土体质量的比值为6:100来确定化学改良试剂的注入量。
[0107]
参见图2或3，所述基坑呈矩形，横梁10与基坑的长度方向垂直，若干横梁10支撑在冠梁5之间，若干横梁10支撑在基坑支挡结构3之间。
[0108]
所述基坑的上端和底部的土体内均设置有若干降水井7。所述基坑上端的土体表面设置有用于储存降水井7排水的集水坑8，基坑的顶部和底部均设置有浆砌截水沟9。
[0109]
实施例4：
[0110]
本实施例公开了基于实施例3所述的一种化学改良帷幕和井点降水的基坑止水结构的施工方法，包括以下步骤：
[0111]
1)场地整平至设计标高。
[0112]
2)在预定的位置对所述基坑支挡结构3进行施工，并在基坑支挡结构3的上端完成冠梁5的施工。其中，所述基坑支挡结构3为若干间隔布置的钻孔灌注桩或工法桩。
[0113]
3)对所述化学改良注浆帷幕4进行施工，包括以下分步骤：
[0114]3‑
1)配置所述化学改良试剂。其中，所述化学改良试剂为水玻璃与磷酸二氢铝的混合液、木质素磺酸钙与水的混合液或聚丙烯酸钠与水的混合液。
[0115]3‑
2)将配置好的所述化学改良试剂放入溶液池401。
[0116]3‑
3)参见图4，将若干注浆钢管404依次压入预定位置的粉土层，注浆钢管404之间采用注浆管连接阀406连接，直到若干注浆钢管404的总埋深达到设计深度。其中，最下端的所述注浆钢管404的端部设置有防回灌吸阀407。
[0117]3‑
4)将注浆软管402的一端与所述溶液池401连接，另一端与露出粉土层的注浆钢管404连接。其中，所述注浆软管402上设置有注浆泵403。
[0118]3‑
5)开启所述注浆泵403，将化学改良试剂注入粉土层，并逐渐提升注浆钢管404直至脱离地表面。
[0119]3‑
6)关闭所述注浆泵403，拆解注浆钢管404。
[0120]3‑
7)重复步骤3
‑
3)～3
‑
6)，进行下一个注浆点的施工，直到整个化学改良注浆帷幕4完成注浆。
[0121]
4)在所述化学改良注浆帷幕4的内外侧开挖若干降水井7，并安装抽水泵，通过抽水泵将地下水抽出，具体包括以下分步骤：
[0122]4‑
1)对所述降水井7的位置进行测量放样。
[0123]4‑
2)安装护筒，对井口进行开挖。
[0124]4‑
3)钻机就位，钻孔至设计高程。
[0125]4‑
4)安装井管。
[0126]4‑
5)回填过滤层。
[0127]4‑
6)清洗井管。
[0128]4‑
7)安装所述抽水泵进行试排水。
[0129]
5)开挖所述基坑，直到基坑的深度达到设计要求。其中，所述抽水泵在开挖过程中持续运行，使地下水位在作业面以下2.8～3.0m。
[0130]
6)将若干所述横梁10支撑在冠梁5之间，若干横梁10支撑在基坑支挡结构3之间。