深基坑基坑底板施工中控制底板水压力的方法及其结构与流程

1.本发明涉及一种透水层深基坑（深工作井）盲沟结构，尤其涉及一种控制强风化透水层深基坑（深工作井）底板水压力的抽水结构。


背景技术：

2.随着我国经济的快速发展，城市规模和人口数量的急剧增长，导致地上空间资源变得愈发紧张。为了缓解由于城市化进程加快而导致的土地资源短缺、交通拥挤等问题，构筑物逐步向地下发展，如地下车站、地下停车场、地铁隧道等。为了满足建筑物及构筑物的施工要求，首先应增加深基坑（深工作井）开挖深度和规模。然而由于深层地质条件极为复杂，深基坑（深工作井）施工，尤其是在强风化透水地层中施工，由于较大的水力压力，增大了深基坑（深工作井）施工难度，如果处理不当会造成深基坑（深工作井）涌水等问题，因此对深基坑（深工作井）在复杂地质环境下如强风化富水地层中的施工提出了更高的要求。
3.在深基坑（深工作井）施工至底板时，应满足底板施工对环境的要求，如阻止地下水涌出以减少对混凝土浇筑的影响。传统的深基坑（深工作井）降水方法为井点降水，用来降低地下水位，可满足一般工作井底板施工的要求。
4.但遇到地下水位较高的强风化强透水层时，若采用传统的井点降水方法，降水范围和降水量难以控制，使施工成本和施工时间增加。同时，快速降低地下水位会产生较大的渗流力使得周边土层产生难以估计的沉降，影响周边建筑物的稳定，甚至会影响人们的生命健康。同时，在强风化强透水层中，对降水提出了更高的要求，传统方法难以达到预期的效果，使得底板浇筑风险较大，容易发生安全事故。为了保证在强风化透水地层中顺利浇筑深基坑（深工作井）底板，同时降低周边土层的沉降，减少对周围环境的影响，急需要发明一种简单且可靠的可以控制强风化透水层深基坑（深工作井）底板水压力的抽水结构，减小施工风险，提高施工质量。


技术实现要素：

5.对上述现有技术，本发明提供一种控制强风化透水层深基坑底板水压力的抽水结构，以解决在强风化透水层进行深基坑（深工作井）底板施工时容易出现的地下水透水问题，减少周边地层因过快抽取地下水而导致的土层沉降问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明提出的一种深基坑基坑底板施工中控制底板水压力的方法，是采用盲沟结构的水利通道用于控制强风化透水断裂带地层深基坑基坑底板的水压力，包括以下步骤：步骤一、在施工前：根据基坑施工范围内的地质资料及水文资料确定透水层性质、地下水位，计算地下水压力，制定排水要求；根据地下水位和排水要求设计回填盲沟的砂石混合料中碎石与粗砂的配比；根据地下水位、基坑底板承压能力设置盲沟的布置方式、沟槽高度、沟槽底面宽度和槽壁坡比；根据地下水压力和透水层性质设置混凝土垫层的厚度及所用水泥标号；
步骤二、实施基坑结构的施工，先施工至基坑底板之前的工序；步骤三、采用机械设备作业完成如下结构的盲沟施工：该盲沟是多个按照同心布置的环向沟槽和多条按照中心放射状且贯穿于多个环向沟槽的径向沟槽，向所述的环向沟槽和径向沟槽中回填砂石混合料后，在盲沟中植入多个竖直方向的不锈钢排水管，在每个不锈钢排水管上均安装一个水压阀门，随后，铺设预定厚度和强度的混凝土垫层；步骤四、待混凝土垫层强度达到要求后，用管线将所有不锈钢排水管的上端汇总后与水管的一端相连，所述水管的另一端连接至一集水箱；步骤五、实施基坑底板的施工，包括植筋和浇筑，基坑底板施工中，通过水压阀门控制底板水压力，避免局部压力过高，通过所述水管将由所述不锈钢排水管引流的地下水排出，从而减小地下水对基坑底板的影响；排水过程中，通过水压阀门控制底板水压力，避免因过量抽取地下水而导致的周边土层沉降，以保障施工现场周围建筑物的安全稳定。
7.进一步讲，本发明所述的深基坑基坑底板施工中控制底板水压力的方法，其中：多个竖直方向的不锈钢排水管的植入位置分别是最外圈的环向沟槽与径向沟槽的交汇处。
8.所述不锈钢排水管的下端插入至填砂石混合料中，所述不锈钢排水管的上端穿过混凝土垫层和基坑底板，并外露与基坑底板的上表面。
9.通过水压阀门控制作用于基坑底板的水压既满足底板要求，又能保证不会因抽水过多而导致周边土层产生较大沉降。
10.同时，本发明中还提出了实现上述深基坑基坑底板施工中控制底板水压力方法的压力控制结构，该压力控制结构包括设置在基坑底板下方混凝土垫层底部的盲沟和按照竖直方向植入在盲沟中的多个不锈钢排水管；所述盲沟包括多个按照同心布置的环向沟槽和多条按照中心放射状且贯通于多个环向沟槽的径向沟槽，所述环向沟槽的横截面和径向沟槽的横截面均为上宽下窄的梯形；所述环向沟槽和径向沟槽中回填有砂石混合料，所述不锈钢排水管的下端插入至填砂石混合料中，所述不锈钢排水管的上端穿过混凝土垫层和基坑底板，并外露与基坑底板的上表面；在每个不锈钢排水管上均安装一个水压阀门，所有不锈钢排水管的上端用管线汇总后与水管的一端相连，所述水管的另一端连接至一集水箱。
11.进一步讲，所述的压力控制结构，其中，所述环向沟槽和径向沟槽预设于强风化透水断裂带表面。
12.所述盲沟的尺寸是：高度为400mm，底面宽度为400mm，槽壁坡比为1:0.3。
13.多个竖直方向的不锈钢排水管的植入位置分别是最外圈的环向沟槽与径向沟槽的交汇处。
14.所述砂石混合料中碎石与粗砂的质量比为2:1；所述混凝土垫层是厚度为100mm的c15混凝土层；多个不锈钢排水管的间距为2500mm。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的水压力控制方法及其结构可有效解决强风化透水地层深基坑（深工作井）底板抽水问题，可通过水压阀门控制底板处的水压力，使水压力满足底板施工及正常服役要求，而不至于因持续降水导致周边地层产生较大的沉降，保证了周边建筑物的安全稳定。本发明提出的水压力控制结构，其构造简单，施工流程简易，且能满足抽水效果及周边土层沉降控制要求。
附图说明
16.图1为本发明中涉及的基坑（工作井）及其水压力控制结构的剖面示意图；图2为本发明中盲沟及不锈钢排水管的平面布置图；图3为本发明中盲沟的横剖面图。
17.图中：1
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地下连续墙，2
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地层，3
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基坑底板，4
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混凝土垫层，5
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盲沟，51
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环向沟槽，52
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径向沟槽，6
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植筋，7
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不锈钢排水管，8
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水压阀门，9
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水管，10
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砂石混合料。
具体实施方式
18.本发明用于控制强风化透水断裂带地层深基坑（深工作井）基坑底板施工过程中的水压力，其设计思路是：在由地下连续墙1围护的基坑中，在地层2中采用梯形沟槽，回填砂石填料后铺设混凝土垫层，并植入不锈钢排水管，在不锈钢排水管上设置水压阀门。由环向布置和径向布置的彼此连接的梯形截面的沟槽构成盲沟，从而形成贯通的引流排水通道，基坑底板的施工期间水流通过不锈钢排水管控制并排出；在盲沟中填充砂石填料，以支撑盲沟形状，延长盲沟使用寿命；在盲沟的顶部覆盖一层混凝土垫层后即可进行基坑（工作井）底板插筋及浇筑工序。从盲沟引出的不锈钢排水管延伸至基坑（工作井）底板以上，通过盲沟对深基坑（深工作井）底部较大水压进行引流，通过调节不锈钢排水管处的水压阀门来控制深基坑（深工作井）底板所受水压，有利于施工期间深基坑（深工作井）底板浇筑及工作服役期间底板水压的控制，避免过量抽取地下水导致周边土层沉降，降低了施工成本，保证了周边建筑的安全。本发明结构简单，施工方便，满足强风化透水断裂带地层深基坑（深工作井）底板防水要求，并能控制周边因抽水而产生的沉降。
19.下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。
20.如图1所示，本发明提出的一种深基坑基坑底板施工中控制底板水压力的方法，采用盲沟结构的水利通道用于控制强风化透水断裂带地层深基坑基坑底板的水压力，压力控制结构是：包括设置在基坑底板3下方混凝土垫层4底部的盲沟5和按照竖直方向植入在盲沟5中的多个不锈钢排水管7；所述盲沟5包括多个按照同心布置的环向沟槽51和多条按照中心放射状且贯通于多个环向沟槽51的径向沟槽52，所述环向沟槽51和径向沟槽52预设于强风化透水断裂带表面，所述环向沟槽51的横截面和径向沟槽52的横截面均为上宽下窄的梯形；本实施例中，多个竖直方向的不锈钢排水管7的植入位置分别是最外圈的环向沟槽51与径向沟槽52的交汇处，如图2所示。所述环向沟槽51和径向沟槽52中回填有砂石混合料10，所述不锈钢排水管7的下端插入至填砂石混合料10中，所述不锈钢排水管7的上端穿过混凝土垫层4和基坑底板3，并外露与基坑底板3的上表面，即不锈钢排水管7从盲沟引出通过混凝土垫层4延伸至基坑底板3表面以上，用于汇总盲沟中的水流，可根据排水要求合理布置不锈钢排水管7的间距，参考间距为2500mm。在每个不锈钢排水管7上均安装一个水压阀门8，所有不锈钢排水管7的上端用管线汇总后与水管9的一端相连，所述水管9的另一端连接至一集水箱。基坑底板3施工期间不锈钢排水管7分二次封堵，可根据渗漏情况决定封堵的区域及先后顺序。
21.本实施例中，所述盲沟的沟槽之间的距离可根据排水要求进行合理设置，所述盲
沟的尺寸是：高度为400mm，底面宽度为400mm，槽壁坡比为1:0.3，如图3所示。所述砂石混合料10中碎石与粗砂的质量比为2:1；所述混凝土垫层4是厚度为100mm的c15混凝土层，可用于隔绝水流，保证深基坑（深工作井）底板浇筑及正常工作。
22.如图1和图2所示，利用上述水压力控制结构控制深基坑基坑底板施工中底板水压力的步骤如下：步骤一、在施工前，施工人员应对基坑（工作井）施工范围内的地质资料及水文资料进行详细研究，根据基坑施工范围内的地质资料及水文资料确定透水层性质、地下水位，计算地下水压力，制定排水要求；根据地下水位和排水要求设计回填盲沟的砂石混合料10中碎石与粗砂的配比；根据地下水位、基坑底板承压能力设置盲沟5的布置方式、沟槽高度、沟槽底面宽度和槽壁坡比；根据地下水压力和透水层性质设置混凝土垫层4的厚度及所用水泥标号。
23.步骤二、实施基坑结构的施工，先施工至基坑底板3之前的工序；步骤三、采用机械设备作业完成如下结构的盲沟施工：本实施例中，盲沟5是4个按照同心布置的环向沟槽51和4条按照中心放射状且贯穿于4个环向沟槽51的径向沟槽52，环向沟槽51半径由内而外依次为3m，6m，10m，14m。径向沟槽可按照90
°
间隔设置。若开挖过程中遇到明显渗水处，则将盲沟延伸到此处，向所述的环向沟槽51和径向沟槽52中回填砂石混合料10后，在盲沟5中植入4个竖直方向的不锈钢排水管7，本实施例中4个竖直方向的不锈钢排水管7的位置分别是最外圈的环向沟槽51与径向沟槽52的交汇处，在每个不锈钢排水管7上均安装一个水压阀门8，随后，铺设预定厚度和强度的混凝土垫层4。
24.步骤四、待混凝土垫层4强度达到要求后，用管线将所有不锈钢排水管7的上端汇总后与水管9的一端相连，所述水管9的另一端连接至一集水箱；步骤五、实施基坑底板3的施工，包括植筋6和浇筑，应注意基坑底板3施工期间通过水压阀门8控制地板水压力，避免局部压力过高。所述水管9汇总由所述不锈钢排水管7引流的地下水，并通过水管9将水排送至集水箱，从而减小地下水对基坑底板的影响，尤其是在强风化透水地层中对深基坑（深工作井）底板混凝土浇筑的影响；基坑底板施工过程中，通过水压阀门8控制水压力至对基坑底板3影响的较小值，可以减小抽水量使周边水源有充足时间及时补给，使得作用于基坑底板3的水压既满足底板要求，又能保证不会因抽水过多而导致周边土层产生较大沉降，以保障施工现场周围建筑物的安全稳定。
25.综上，本发明的用于深基坑基坑底板施工中底板水压力的控制结构由于采用了带水压阀门排水管的盲沟结构，其结构简单、施工方便，满足强风化透水地层抽水及深基坑（深工作井）底板混凝土浇筑要求，减小抽水量从而降低周边土层沉降，保证了施工效果和安全。
26.尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。