[发明专利]超深基坑的地下水隔-封-抽-灌一体化施工控制方法

权利要求书

1.一种超深基坑的地下水隔-封-抽-灌一体化施工控制方法，其特征在于，包括：针对深基坑高承压水大降深问题，采用竖向帷幕隔水、水平帷幕深层封水、坑内按需降压，坑外回灌相结合的综合措施，利用超深大直径超高压喷射注浆工艺，实现深基坑高承压水深层水平封底及落底式隔水帷幕处理，达到坑底以下深层封底隔水层以上相关多层承压水层降压向潜水降水性质转变；对深层封底以下承压水进行控制，在深层落地封底隔水直接增加承压水层顶部的有效覆土厚度及压重，大大减小超深基坑的承压水降深，能够解决超深基坑高承压水大水位降深带来周边环境沉降影响问题，同时在坑外按需进行地下水回灌，有效减小降水对周边环境的影响，实现超深基坑安全与环境保护一体化双控制。

2.根据权利要求1所述的超深基坑的地下水隔-封-抽-灌一体化施工控制方法，其特征在于：具体步骤为：

S1：地下水竖向落低隔水及深层水平封水帷幕深度确定：

1)确定承压水位降深△s

设基坑周边环境变形控制值为δ₀，设计值为δ_d，则应满足下式：

δ_d≤δ₀

且有,δ_d＝δ_de+δ_wd

式中，δ_de——基坑施工引起的环境变形设计值；δ_wd——地下水控制引起的环境变形设计值；

土体中的平均水位降深为△s，则土体中的平均有效应力增量为：

Δσ＝Δs×γ_w

式中，Δσ为土体中的平均有效应力增量，单位为kPa，假定地下水位下降引起的土层压缩以竖向一维压缩为主，则土体的分层压缩变形量按下式计算：

即：

则控制水位降深：

式中，

δ_wd—土体的竖向分层压缩变形量，单位：m；

U——土层的平均固结度；

H——土体的分层厚度，单位：m；

E_s——土体的压缩模量，单位：kPa；

2)确定深层水平封底加固深度H₂

承压水位降深△s确定后，根据承压水稳定性要求计算确定深层水平封水帷幕加固封底的实施深度，实施深度的计算公式为：

H_z＝H_w+H₂

H₂＝∑D_i+∑H_j

式中，

H_z—地面至深层水平封底帷幕底深度，单位：m；

H_w—基坑开挖深度，单位：m；

H₁—初始承压水位至深层水平封底帷幕底深度，单位：m；

H₂—坑底至深层水平封底帷幕底深度，单位：m；

D_i—坑底至第2承压水层顶各土层厚度，单位：m；

H_i—第2承压水层顶至深层水平封底帷幕底各土层深度，单位：m；；

γ_w—水容重，单位：kN/m³；

γ_i—土层容重，单位：kN/m³；

γ_j—土层容重，单位：kN/m³；

S2：竖向落低帷幕隔水控制：

通常超深基坑自身围护结构无法隔断深层承压水层，采用超高压旋喷桩实现深基坑围护落底隔水；

S3：深层水平帷幕封水控制：

当坑底以下承压水层较深，围护结构及周边隔水帷幕无法隔断承压水层时，结合步骤S1中的计算，进行深层水平封底帷幕施工，以及结合步骤S2的竖向隔水帷幕，形成杯口立体封闭隔水体系；

S4：降压抽水施工：

结合步骤S1中的计算及基坑规模，按需合理布置降压水，控制疏干井按单井平均有效疏干面积不大于200m²/口进行布设，减压井按不大于500m²/口布设；

结合步骤S1的水位降深，基坑减压降水前，应根据实测承压水位、开挖前降水验证成果结合实际的基坑开挖工况和回筑工况，按照“分层分区控制，按需减压降水”制定详细可行的减压降水运行方案；

S5：回灌施工：

为控制降水对周边环境的影响，结合周边环境条件，坑外布设承压水回灌管井，采用双圈布设，内圈回灌井沿围护结构周边布置，形成闭环；外圈回灌井针对环境保护对象布置，抽灌应一体化运行，回灌总量根据坑内外承压水位、环境监测结果动态控制，回灌井应分阶段定期回扬，单井单次回扬时间应满足回灌井内水完全置换一次的要求且不得引起周边环境变形。