富水砂层深基坑水下施工方法.pdf

本发明公开了一种富水砂层深基坑水下施工方法，在预开挖基坑的四周设置一排连续墙，连续墙的顶部设置冠梁，连续墙之间架设混凝土支撑，包括以下步骤：挖掘连续墙之间的基坑至预设深度，并在基坑内灌水至混凝土支撑的下方；在基坑的底部沿竖直方向打孔，在孔内部沉放抗拔桩钢骨架，在基坑的预设位置沿水平方向沉放封底板钢骨架，其与抗拔桩钢骨架以及连续墙分别固定；水下浇筑抗拔桩孔及封底板钢骨架；排除基坑内的浆液，并在基坑内沿不同高度架设多个钢支撑至基坑的底部。采用水下开挖方式，坑内外水压力能相互抵消掉，减小了深基坑围护结构开挖的施工风险，设置封顶板后连续墙嵌固深度可减少，节约成本。

1.  一种富水砂层深基坑水下施工方法，在预开挖基坑的四周设置一排连续墙，所述连续墙的顶部设置冠梁，所述连续墙之间架设混凝土支撑，使所述混凝土支撑与所述冠梁在同一高度，其特征在于，包括以下步骤：
1)挖掘所述连续墙之间的基坑至预设深度，并在所述基坑内灌水至所述混凝土支撑的下方；
2)在所述基坑的底部沿竖直方向打孔，形成抗拔桩孔，在所述抗拔桩孔内部沉放抗拔桩钢骨架，在所述基坑的预设位置沿水平方向沉放封底板钢骨架，其与所述抗拔桩钢骨架以及所述连续墙分别固定；
3)水下浇筑所述抗拔桩孔及所述封底板钢骨架，形成一个封闭结构；
4)排除所述基坑内的浆液，并在所述基坑内沿不同高度架设多个钢支撑至所述基坑的底部。

2.  如权利要求1所述的富水砂层深基坑水下施工方法，其特征在于，所述步骤1)具体为：按设定高度、分多层挖至所述基坑的预设深度，每挖一层均向所述基坑内灌水至所述混凝土支撑的下方。

3.  如权利要求1所述的富水砂层深基坑水下施工方法，其特征在于，在预开挖基坑的四周设置一排连续墙时，所述连续墙上分别预埋钢套筒和抗剪抗渗结构件。

4.  如权利要求3所述的富水砂层深基坑水下施工方法，其特征在于，所述钢套筒和所述抗剪抗渗结构件内部设置有防止土石堵塞的封堵件。

5.  如权利要求4所述的富水砂层深基坑水下施工方法，其特征在于，所述步骤2)中所述封底板钢骨架与所述连续墙的固定方式为：拆除所述钢套筒和所述抗剪抗渗结构件的封堵件后，在所述钢套筒内放置插销，所述插销的一端延伸出该侧连续墙进入所述基坑，以使所述封底板钢骨架卡设在两侧的所述插销和所述抗剪抗渗结构件之间的层空间内；
所述封底板钢骨架与所述抗拔桩钢骨架之间通过柱帽固定。

6.  如权利要求1所述的富水砂层深基坑水下施工方法，其特征在于，所述步骤2)中，形成所述抗拔桩孔后，清理所述基坑的底部多余的泥土，并 利用碎石或混凝土对所述基坑的底部进行找平。

7.  如权利要求1所述的富水砂层深基坑水下施工方法，其特征在于，所述步骤4)具体为：
分多次排除所述基坑内的浆液并从上至下依次架设多个所述钢支撑，每排除一次浆液，架设一个所述钢支撑，直到浆液排至所述基坑的底部。

8.  如权利要求3所述的富水砂层深基坑水下施工方法，其特征在于，所述封堵件为泡沫塑料板，所述抗剪抗渗结构件由包覆于所述泡沫塑料板其中一面四角处的四个角钢构成。

9.  如权利要求1所述的富水砂层深基坑水下施工方法，其特征在于，所述步骤4)之后还包括步骤5)：清理所述封闭结构的上表面，并在所述封闭结构的上表面设置防水层。

10.  如权利要求9所述的富水砂层深基坑水下施工方法，其特征在于，所述步骤5)还包括：
利用顺筑法从下至上施工主体结构至所述封闭结构上，当主体结构达到设计强度后拆除该高度的钢支撑，继续施工剩余的主体结构至达到设计强度，只保留所述混凝土支撑，之后回填覆土。

富水砂层深基坑水下施工方法
技术领域
本发明属于深基坑工程技术领域，具体涉及一种富水砂层深基坑水下施工方法。
背景技术
随着城市建设不断发展，高层建筑物和市政工程例如道路、桥梁、地铁等的大量涌现，地下空间也随之被不断的开发利用，大量深基坑工程应运产生。目前，富水砂层地区深基坑施工一般采用连续墙作为围护结构，通过基底加固、坑内外井点降水措施将坑内水位降至基底以下，采用顺筑或逆筑法施工。由于富水砂层地质条件差，传统施工方法中连续墙嵌固深度很深，施工难度大，经济成本高，同时由于基坑较深且水源补给充足，降水施工难度大，基坑在降水开挖过程中会导致周边地表沉降，对周围建筑物、市政设施和地下管线造成较大影响；并且由于施工工期长、场地狭窄，降雨、重物堆放等对基坑稳定性也会产生不利影响。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种富水砂层深基坑水下施工方法，在连续墙作业后，在基坑内灌水，保证了连续墙上力的平衡，无需在打桩过程中通过加固结构来维持连续墙的力平衡，简单易操作。
本发明还有一个目的是取代了传统的旋喷桩和搅拌桩进行加固，采用抗拔桩，无需对富水砂层的水进行降水措施，减少了工序，可直接在水中进行抗拔桩的施工，降低了工程造价，连续墙深度减少，节约造价。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种富水砂层深基坑水下施工方法，在预开挖基坑的四周设置一排连续墙，所述连续墙的顶部设置冠梁，所述连续墙之间架设混凝土支撑，使所述混凝土支撑与所述冠梁在同一高度，包括以下步骤：
1)挖掘所述连续墙之间的基坑至预设深度，并在所述基坑内灌水至所述混凝土支撑的下方；
2)在所述基坑的底部沿竖直方向打孔，形成抗拔桩孔，在所述抗拔桩孔内部沉放抗拔桩钢骨架，在所述基坑的预设位置沿水平方向沉放封底板钢骨架，其与所述抗拔桩钢骨架以及所述连续墙分别固定；
3)水下浇筑所述抗拔桩孔及所述封底板钢骨架，形成一个封闭结构；
4)排除所述基坑内的浆液，并在所述基坑内沿不同高度架设多个钢支撑至所述基坑的底部。
优选的是，所述步骤1)具体为：按设定高度、分多层挖至所述基坑的预设深度，每挖一层均向所述基坑内灌水至所述混凝土支撑的下方。
优选的是，在预开挖基坑的四周设置一排连续墙时，所述连续墙上分别预埋钢套筒和抗剪抗渗结构件。
优选的是，所述钢套筒和所述抗剪抗渗结构件内部设置有防止土石堵塞的封堵件。
优选的是，所述步骤2)中所述封底板钢骨架与所述连续墙的固定方式为：拆除所述钢套筒和所述抗剪抗渗结构件的封堵件后，在所述钢套筒内放置插销，所述插销的一端延伸出该侧连续墙进入所述基坑，以使所述封底板钢骨架卡设在两侧的所述插销和所述抗剪抗渗结构件之间的层空间内；
所述封底板钢骨架与所述抗拔桩钢骨架之间通过柱帽固定。
优选的是，所述步骤2)中，形成所述抗拔桩孔后，清理所述基坑的底部多余的泥土，并利用碎石或混凝土对所述基坑的底部进行找平。
优选的是，所述步骤4)具体为：
分多次排除所述基坑内的浆液并从上至下依次架设多个所述钢支撑，每排除一次浆液，架设一个所述钢支撑，直到浆液排至所述基坑的底部。
优选的是，所述封堵件为泡沫塑料板，所述抗剪抗渗结构件由包覆于所 述泡沫塑料板其中一面四角处的四个角钢构成。
优选的是，所述步骤4)之后还包括步骤5)：清理所述封闭结构的上表面，并在所述封闭结构的上表面设置防水层。
优选的是，所述步骤5)还包括：
利用顺筑法从下至上施工主体结构至所述封闭结构上，当主体结构达到设计强度后拆除该高度的钢支撑，继续施工剩余的主体结构至达到设计强度，只保留所述混凝土支撑，之后回填覆土。
本发明至少包括以下有益效果：
1、施工安全风险小：采用水下开挖方式，坑内外水压力能相互抵消掉，地下连续墙仅承受土压力，减小了深基坑围护结构开挖的施工风险，此处深基坑围护结构为连续墙，减少周边地表沉降，避免对周围建筑物、市政设施和地下管线造成影响。
2、经济性好：采用水下开挖方式不需要采取旋喷桩或者搅拌桩进行基底加固，也不需要对坑内外采取降水措施，同时能减少连续墙插入深度，降低工程造价。
3、运用前景好：该种方法可以减少周边地表沉降，降低对周围建筑物、市政设施和地下管线造成影响，并且能够保证基坑施工安全，适用于临江沿海等富水砂层地区。
4、采用本发明设置封顶板后连续墙嵌固深度可减少，本发明的连续墙相较于传统连续墙其长度减少了1/4左右，大大节约了成本。
由上可知，本发明所示的施工方法，与传统施工方法相比，不需要采取旋喷桩或者搅拌桩进行基底加固，也不需要对坑内外采取降水措施，能够降低工程造价。采用钢筋砼封底板封底及水下开挖方法施工能大大降低深基坑施工风险，减少周边地表沉降，避免对周围建筑物、市政设施和地下管线造成影响，并且由于坑内外水压力的平衡作用及封底板刚性绞的设置能够减少连续墙插入深度，降低工程造价。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明搭建连续墙、冠梁和混凝土支撑的结构示意图；
图2为本发明分多层挖掘基坑的示意图；
图3为本发明打入抗拔桩孔的示意图；
图4为本发明沉放抗拔桩钢骨架和封底板钢骨架的示意图；
图5为本发明浇筑抗拔桩孔及封底板钢骨架后的局部放大图；
图6为本发明排除部分浆液后并架设多根钢支撑时深基坑的结构示意图；
图7为本发明在施工主体结构时基坑内的示意图；
图8为本发明在施工主体结构完毕后回填覆土的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
图1-图8示出了根据本发明的一种实现形式，提供了一种富水砂层深基坑水下施工方法，参照图1，在预开挖基坑的四周设置一排连续墙1，使连续墙1围成一圈，在所述连续墙1的顶部设置冠梁7，在连续墙1之间架设混凝土支撑2，由于富水砂层地址条件差，需在连续墙1上设置冠梁7和混凝土支撑2用于支撑连续墙1，防止连续墙1受力不均而塌陷，包括以下步骤：
1)挖掘所述连续墙1之间的的基坑至预设深度，此处预设深度一般是在设计基坑时计算出的挖坑深度，并在所述基坑内灌水至所述混凝土支撑2的下方。通过灌水，使连续墙1的左右两侧受力平衡，不易塌陷。同时灌水后可减少钢支撑11的设置，从而减少了阻挡。
2)参照图3和图4，在所述基坑的底部沿竖直方向打入抗拔桩孔6，在所述抗拔桩孔6的内部沉放抗拔桩钢骨架61，在所述基坑的预设位置沿水平方向沉放封底板钢骨架8，其与所述抗拔桩钢骨架61以及所述连续墙1分别 固定。在上述技术方案中，若基坑无需抗拔桩也能满足抗浮需求，则无需设置抗拔桩。
3)参照图5，水下浇筑所述抗拔桩孔6及所述封底板钢骨架8，形成一个封闭结构82，此时封闭结构82的上表面成为基坑新的底面。
4)参照图6，排除所述基坑内的浆液，并在所述基坑内沿不同高度架设多个钢支撑11至所述基坑的底部。
在另一种技术方案中，参照图2，所述步骤1)具体为：按设定高度、分多层挖至所述基坑的预设深度，每挖一层均向所述基坑内灌水至位于最上方的所述混凝土支撑2的下方。水下开挖根据地质情况的不同可选择吸泥机和抓斗机。
在另一种技术方案中，在预开挖基坑的四周设置连续墙1时，所述连续墙1上分别预埋钢套筒4和抗剪抗渗结构件5，钢套筒4用于后期固定封底板钢骨架8，防止封底板钢骨架8在浮力作用下向上移动。抗剪抗渗结构件5主要作用于封底板，在封底板与连续墙1接触的部分设置，防止连接处渗水，具有抗剪应力的作用。
在另一种技术方案中，所述钢套筒4和所述抗剪抗渗结构件5内部设置有防止土石堵塞的封堵件。
在另一种技术方案中，所述步骤2)中所述封底板钢骨架8与所述连续墙1的固定方式为：拆除所述钢套筒4和所述抗剪抗渗结构件5的封堵件后，在所述钢套筒4内放置插销41，所述插销41的一端延伸出该侧连续墙1进入所述基坑，以使所述封底板钢骨架8卡设在两侧的所述插销41和所述抗剪抗渗结构件5之间的层空间内。
所述封底板钢骨架8与所述抗拔桩钢骨架61之间通过柱帽81固定。
在另一种技术方案中，所述步骤2)中在打入抗拔桩孔6后，清理所述基坑的底部多余的泥土，并利用碎石或混凝土对所述基坑的底部进行找平。
在另一种技术方案中，所述步骤4)具体为：
分多次排除所述基坑内的浆液并从上至下依次架设多个所述钢支撑11，每排除一次浆液，架设一个所述钢支撑11，直到浆液排至所述基坑的底部。
在另一种技术方案中，所述封堵件为泡沫塑料板，所述抗剪抗渗结构件 5由包覆于所述泡沫塑料板其中一面四角处的四个角钢构成。
在另一种技术方案中，所述步骤4)之后还包括步骤5)：清理所述封闭结构82的上表面，施工基底综合接地，并在所述封闭结构82的上表面设置防水层。
在上述技术方案中，参照图7-图8，所述步骤5)还包括：
利用顺筑法从下至上施工主体结构9至所述封闭结构82上，当主体结构9达到设计强度后拆除该高度的钢支撑11，继续施工剩余的主体结构9至达到设计强度，只保留混凝土支撑2，之后回填覆土10。上述主体结构9可以是地铁的主体结构，隧道的主体结构等，根据施工需要来设置主体结构。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。