CN101701460A - 控制基坑施工过程中周围地表沉降的施工方法 - Google Patents

Abstract

一种建筑工程技术领域中的制基坑施工过程中周围地表沉降的施工方法，包括如下步骤：现场钻孔取土，划分土层，确定各层土体的顶板及底板高层，确定第一层承压含水层底板深度D_w，同时确定地下水分布及类型；取各土层土样，测定土样的c值、j值及饱和重度g；整平场地，高压旋喷注浆加固；确定地下连续墙埋设深度；在地基中开挖沟槽，待开挖至步骤三所得地下连续墙埋设深度后，清除泥渣，向沟槽中放入钢筋笼，浇注混凝土，用接头连接各段沟槽，得到连续的地下钢筋混凝土墙。本发明的方法简单，可保证地连墙施工质量，可有效控制周围地表沉降。

Description

控制基坑施工过程中周围地表沉降的施工方法

技术领域

本发明涉及一种建筑工程技术领域中的施工方法，具体是一种控制基坑施工过程中周围地表沉降的施工方法。

背景技术

随着我国经济不断发展，东部沿海地区的公路交通建设不断完善。在地面交通越来越拥挤的今天，大量的地下交通设施已在沿海软土地区兴建。因此基坑工程也成为沿海经济发达城市建设的新热点。越来越多的超大超深基坑出现在城市中，而在基坑施工过程中，如何有效得控制周围地表沉降已成为一个关键性问题。目前，在东南沿海地带超大超深基坑维护结构施工常用的方法为使用地下连续墙。传统的地下连续墙施工方法为在工程开挖土方之前，首先在软土地基中用特制的挖槽机在泥浆护壁的情况下每次开挖一定长度的沟槽，待开挖至设计深度并清除沉淀下来的泥渣后，将在地面上加工好的钢筋笼用起重机吊放入充满泥浆的槽沟内，用导管向槽沟内浇注混凝土，由下向上浇注直至完成。各个槽段之间由接头连接，形成连续的地下钢筋混凝土墙，对于常规基坑可以有效控制基坑施工过程中对周围地表的沉降。

但是对于目前越来越多的超大超深基坑，在复杂的水文地质及环境条件下，特别是周围结构物有较高的差异沉降的要求时，仅仅采用常规的地下连续墙这一种单一的施工方法已无法满足要求。首先由于超大超深基坑开挖土方量较大，在开挖过程中不可避免得使周围一定范围内地表产生较大的沉降，其次由于开挖较深，在沿海城市一般都需要长期大量抽取第一层承压含水层，如果不有效控制由此产生的水力漏斗将会对周围很大范围内的地表造成沉降，最后由于地连墙深度较大，在施工过程中由坍孔造成地连墙连续性较差的质量问题，更需要被重视。所有的这些问题都是导致超大超深基坑在施工过程中，如果仅仅采用常规工法无法有效控制周围地表沉降。2006年沈水龙等在《Underground construction and groundmovement》(地下工程与地层移动)2006年期377～384页上发表的(“Analysis ofSettlement due to Withdrawal of Groundwater around an Unexcavated FoundationPit”)(由抽水引起的非开挖基础周围沉降问题的研究)进一步提出工程中由于抽水导致的地表沉降问题非常严重。这些研究说明，目前迫切需要一种针对超大超深基坑用以控制周围地表沉降的工法。

经过对现有技术文献检索发现：

《基坑工程手册》(中国建筑工业出版社出版)对地下连续墙法施工过程中各个技术环节作出了详细的说明，并且通过实际工程的验证证明是可靠的。但是对于超大超深基坑在复杂地质条件下，并没有给出专门的指导控制周围沉降的工法，而在这种条件下使用一般地下连续墙工法是不合适的，必须在此基础上结合更有针对性的设计措施；

中国发明专利(ZL 96116217.1)说明书披露了一种基坑开挖对环境损害的预测和控制方法：采用有限元进行反分析，在分析的基础上对施工进行调节。但这种方法主要应用在地铁车站工作井等中型基坑中，并且由于采用信息化施工方式，在现有的条件下难以普及。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种控制基坑施工过程中周围地表沉降的施工方法。本发明的方法简单，可保证地连墙施工质量，可有效控制周围地表沉降。

本发明是通过以下的技术方案实现的，本发明包括如下步骤：

步骤一，现场钻孔取土，划分土层，确定各层土体的顶板及底板高层，确定第一层承压含水层底板深度D_w，同时确定地下水分布及类型；取各土层土样，测定土样的c值、

值及饱和重度γ；

步骤二，整平场地，高压旋喷注浆加固，使下部土体固化；之后确定地表是否为浅层砂层，如果是浅层砂层，则进行三轴搅拌加固，如果不是浅层砂层，则不进行三轴搅拌加固；

步骤三，根据如下公式确定深度D：

$K_s=\frac{{\mathrm{\γ}}_2(D-H)N_q+{\mathrm{cN}}_c}{{\mathrm{\γ}}_{1}D+q},$

其中H为基坑开挖深度，γ₁为墙体外侧土体重度，γ₂为坑底土体重度，q为地面超载，N_c、N_q为地面承载力系数，由Prandtl公式确定：

K_s取值范围为1.1～1.2；如果D＞D_w，则地下连续墙埋设深度为D，如果D_w＞D，则地下连续墙埋设深度为D_w，进而得到地下连续墙埋设深度；

步骤四，在地基中开挖沟槽，待开挖至步骤三所得地下连续墙埋设深度后，清除泥渣，向沟槽中放入钢筋笼，浇注混凝土，用接头连接各段沟槽，得到连续的地下钢筋混凝土墙。

步骤二中，所述高压旋喷注浆加固具体为：整平场地，确定旋喷施工方式，在土方开挖区域设计开挖标高以下3～5m内进行垂直旋喷加固。

步骤二中，所述三轴搅拌加固：确定三轴搅拌施工方式，在地下连续墙外侧2米内进行三轴搅拌加固。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明的方法简单，可以保证地连墙施工质量，有效控制周围地表沉降，避免了传统方法应用于超大超深基坑时，周围沉降较大的问题。

附图说明

图1为实施例中的施工示意图；

图2为实施例中的工法与传统工法控制沉降对比示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

根据如图1所示流程，本实施例的实施过程如下：

步骤一，现场地质勘测：根据设计基坑开挖深度为15米，在工程影响范围内地质分为5层，分别是第一层素填土4米厚，内聚力2kPa，内摩擦角为20度，重度为16kN/m³；第二层粉砂4米厚，内摩擦角为23度，重度为17kN/m³；第三层粘土10米厚，内聚力4kPa，内摩擦角为10度，重度为16kN/m³；第四层砂土5米，内摩擦角为30度，重度为17kN/m³；第五层粘土直至工程影响范围之外。第一层承压含水层在第四层砂土中；

步骤二，旋喷加固基坑开挖深度以下的软土区域(如图1中图a所示)：基坑开挖深度为15米，旋喷加固区域为开挖深度为15～18米区域，采用强度等级为32.5级的普通硅酸盐水泥，水灰比取1.0，采用三重管法，喷射压力为20Mpa；

步骤三，根据步骤一所得地质资料，可知地下4～8米范围有一浅层砂土层，在基坑开挖外侧2米范围内，对此深度范围内的粉砂进行三轴搅拌加固(如图1中图b所示)，采用强度等级为32.5级的普通硅酸盐水泥，桩径为500mm，双排布置。

根据如下公式确定深度D：

$K_s=\frac{{\mathrm{\γ}}_2(D-H)N_q+{\mathrm{cN}}_c}{{\mathrm{\γ}}_{1}D+q},$

其中H为基坑开挖深度，γ₁为墙体外侧土体重度，γ₂为坑底土体重度，q为地面超载，N_c、N_q为地面承载力系数，由Prandtl公式确定：

K_s取值范围为1.1～1.2；如果D＞D_w，则地下连续墙埋设深度为D，如果D_w＞D，则地下连续墙埋设深度为D_w，进而得到地下连续墙埋设深度；根据传统考虑c和j的***安全系数确定的方法，K_s取1.25，及步骤一中所得各项土体参数，由Prandtl公式确定D为19米。根据步骤一得第四层承压含水层底板深度D_w为地下23米，D_w＞D，所以地下连续墙深度取D_w为23米，打穿第一承压含水层；

步骤四，根据步骤三中确定的地下连续墙深度进行施工并完成

在软土地基中用特制的挖槽机在泥浆护壁的情况下每次开挖沟槽，待开挖至设计深度后清除沉淀下来的泥渣；将在地面上加工好的钢筋笼用起重机吊放入充满泥浆的槽沟内，用导管向槽沟内浇注混凝土，由下向上浇注直至完成；各个槽段之间由接头连接，形成连续的地下钢筋混凝土墙(如图1中图c所示)。

本实施例的实施效果：超大超深基坑施工过程中，使用传统堆载预压法与使用本实施例的施工对周围地面造成沉降比较如图2所示；按照本实施的方法施工后可以有效减少基坑周围地表至少25％的最大沉降及30％的沉降影响范围。

Claims (3)

1.一种控制基坑施工过程中周围地表沉降的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，现场钻孔取土，划分土层，确定各层土体的顶板及底板高层，确定第一层承压含水层底板深度Dw，同时确定地下水分布及类型；取各土层土样，测定土样的o值、

值及饱和重度γ；

步骤二，整平场地，高压旋喷注浆加固，使下部土体固化；之后确定地表是否为浅层砂层，如果是浅层砂层，则进行三轴搅拌加固，如果不是浅层砂层，则不进行三轴搅拌加固；

步骤三，根据如下公式确定深度D：

$K_5=\frac{{\mathrm{\γ}}_2(D-H)N_q+c{N}_c}{{\mathrm{\γ}}_{1}D+q},$

其中H为基坑开挖深度，γ₁为墙体外侧土体重度，γ₂为坑底土体重度，q为地面超载，Nc、Nq为地面承载力系数，由Prandtl公式确定：

Ks取值范围为1.1～1.2；如果D＞D_w，则地下连续墙埋设深度为D，如果D_w＞D，则地下连续墙埋设深度为Dw，进而得到地下连续墙埋设深度；

步骤四，在地基中开挖沟槽，待开挖至步骤三所得地下连续墙埋设深度后，清除泥渣，向沟槽中放入钢筋笼，浇注混凝土，用接头连接各段沟槽，得到连续的地下钢筋混凝土墙。

2.根据权利要求1所述的控制基坑施工过程中周围地表沉降的施工方法，其特征是，步骤二中，所述高压旋喷注浆加固具体为：整平场地，确定旋喷施工方式，在土方开挖区域设计开挖标高以下3～5m内进行垂直旋喷加固。

3.根据权利要求1所述的控制基坑施工过程中周围地表沉降的施工方法，其特征是，步骤二中，所述三轴搅拌加固：确定三轴搅拌施工方式，在地下连续墙外侧2米内进行三轴搅拌加固。

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