[实用新型]一种适用于富水砂卵层高承压方形深基坑

说明书

技术领域

本实用新型属于城市轨道交通施工和桥梁施工领域方形深基坑开挖领域。

背景技术

在城市轨道交通施工领域中和桥梁施工领域方形深基坑开挖中，由于基坑位于强渗透的富水砂层地层中，基坑在开挖过程中需承受巨大的水压力和土压力，方形基坑受力后变形大，自稳性差。

1、这类富水砂卵层中方形深基坑开挖具有以下特征：

1)深基坑位于砂卵层中，地层渗透系数很大。

2)基坑开挖深度深，有的开挖深度超过40米，开挖产生的土压力大，开挖过程中基坑变形大，难于采用降水疏干干挖挖到底。

3)围护结构为方形结构，结构本身抵抗土压力能力相对较差。

4)开挖难度大，开挖安全风险非常高，如果开挖方法不当容易引起开挖容易围护结构涌水、涌沙，甚至造成基坑垮塌。

2、传统的富水砂层高承压方形深基坑开挖方法：

为确保基坑安全，传统的富水砂层高承压方形深基坑均采用全部带水开挖方法。其施工方法为：等围护结构和顶部第一道混凝土撑做好后，直接向基坑内回灌水位至一定的标高，采用砂石泵在基坑内循环抽取泥水至基坑外的多级沉淀池进行过滤、沉淀，同步将沉淀池上部的沉淀过的泥水抽回到基坑内以保持基坑内的水位标高，通过反复循环抽泥、沉淀，从而达到将基坑内的泥土取出到基坑外的目的。

由于在基坑开挖前就在基坑内回灌了较高的水位，故这类施工方法在开挖过程无法在基坑内施工混凝土撑或施加钢支撑。取土后基坑外产生的巨大土压力完全需依靠基坑内回灌的高水头差来抵抗。

基坑开挖封底好后，等封底混凝土强度满足设计要求后，进行基坑内抽水，由于基坑在开挖过程中没有施工混凝土撑及钢支撑，抽水达到一定深度后，地连墙难于承受基坑外侧的土压力，必须安装钢支撑才能继续往下抽水。

3、传统的富水砂层高承压方形深基坑全部“带水开挖”方法的局限性：

1)开挖过程中地连墙变形大、安全风险高：由于带水开挖过程中无法施工混凝土支撑，也不能安装钢支撑，整个基坑顶部只有一道混凝土支撑，当基坑开挖较深时，基坑内的水压无法平衡基坑外的土压时，地连墙需承受较大的土压力，造成基坑变形过大，甚至造成地连墙开裂、垮塌。

2)开挖深度受地下水位和地连墙的刚度影响大，开挖深度相对较小：当地下水位较高时，基坑内采取灌水提供的水头差十分有限，必然要靠地连墙本身来抵抗一部分开挖所产生的不平衡土压力，由于地连墙只有一道混凝土支撑，且基坑围护结构为四方形，这样造成地连墙本身抗土压力的能力十分有限，因此大大制约了基坑的开挖深度。地下水位越高，则基坑的可开挖的安全深度就越浅。

3)地连墙较厚，工程量大，总造价高。由于采取全部采取带水开挖，地连墙在开挖区域不能设置混凝土支撑或钢支撑，造成地连墙受力差，当开挖深度较深时，则必然要极大地增大地连墙的厚度，以确保基坑的安全，这样就增大了地连墙的工程量，从而增加了施工造价。

4)地连墙抽水过程中发生的涌水、涌沙，堵漏难度大，时间长，严重影响施工进度：开挖过程中容易使地连墙产生变形裂纹，使原本完好的不渗水的地连墙在基坑抽水过程中发生渗水、涌水或涌沙，给后期的抽水过程带来较大安全风险。另外，无论是地连墙本身的施工质量问题，还是开挖过程产生的裂纹，一旦引起地连墙在抽水过程中涌水、涌沙，处理难度都非常大，较小的渗水需在水面上进行堵漏，较大的均需要进行坑内回灌水后在坑外引孔注浆，已不能简单地采取在基坑内码沙袋进行反压的方式来处理，这样造成处理时间长，对施工进度影响大。

5)水下开挖难度大，效率低，开挖进度慢，开挖成本高。

6)槽壁加固短，降低了地连墙施工质量。槽壁加固有两个作用：确保地连墙开挖槽壁稳定和地连墙施工质量；辅助地连墙防渗、抗渗，有效减小地连墙渗水。采取该方法施工的槽壁加固深度较短，因为槽壁加固难于在水下挖除，造成地连墙施工时槽壁容易垮塌，降低了地连墙施工质量，增加了地连墙渗水的概率。

7)抽水过程中需在水面以上施工腰梁，安装钢支撑，水上作业难度大，施工风险高，效率低。

实用新型内容