CN110528523A - 一种强透水地层建筑基坑水平注浆封底施工方法 - Google Patents

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徐建波
田新红
宾斌
贺世开
黄晓倩
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Abstract

本发明公开了一种强透水地层基坑水平注浆封底施工方法，包括下述的步骤：水平注浆封底施工：采用水平定向钻机进行精确定位并钻进水平注浆孔，钻孔完成后，在钻杆回拖时进行后退式注浆，在基坑底部形成水平封底；竖直帷幕施工：在水平注浆封底完成后，再在基坑四周或三周形成封闭的竖直帷幕，并与水平封底进行完整搭接，即形成强透水地层基坑隔水结构。本发明先进行水平封底施工后再进行垂直帷幕施工，首先能快速对基坑进行水平封底，控制地下水，然后采用竖直帷幕并与水平封底结构连接在一起，使得基坑工程形成立体防渗的结构，起到支护和隔水及加固基坑工程的作用，在较好地保护周边环境的同时也节省了工程造价，降低了工程风险。

Description

一种强透水地层建筑基坑水平注浆封底施工方法
技术领域
本发明属于涉及建筑施工中强透水地层基坑施工领域，具体地，涉及一种强透水地层建筑基坑水平封底截水和止水施工方法。
背景技术
在强透水地层基坑工程施工过程中，地下水的影响不但会使施工条件恶化，而且会造成边坡塌方和周边地基沉陷等地质灾害。所以基坑工程中必须严格控制地下水的过渡抽取，并通过止水帷幕获得基础工程的干作业施工，保证基坑支护和底板的稳定性以及基坑周边环境的安全。基坑工程的地下水控制方法我们通常采用坑外降水、帷幕垂直隔断、基底全注浆封底三种方法，其作用是止水、防渗或排水。强透水地层基坑由于渗排量大，地基基础工程施工周期长，使得一般方法中的排水、降水费用极高，而截水帷幕由于相对不透水层埋芷深，垂直帷幕工程量巨大，而且对周围水文地质环境造成的影响相当大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种强透水地层建筑基坑水平注浆封底截水和止水施工方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种强透水地层建筑基坑水平注浆封底施工方法，包括下述的步骤：
S1.水平注浆封底施工：采用水平定向钻机精确定位钻进水平注浆孔，水平注浆孔位于拟开挖建筑基坑高程以下约3m，并水平穿过基坑底部；钻孔完成后，利用钻杆作为注浆管，采用可控脉动注浆工艺分段回拖进行注浆，通过单层或多层水平注浆孔在基坑底部形成水平封底；
S2.竖直帷幕施工：在水平注浆封底结束后，再在基坑四周除水平注浆孔钻进起点一面外的另外三面采用垂直防渗帷幕与水平封底进行完整搭接，即形成强透水地层建筑基坑似箱型帷幕隔水结构。
进一步的，S1中所述水平注浆孔沿基坑底水平方向布置，采用单层孔或多层孔，上下错开，在各层中按序施工。
进一步的，所述单层孔或多层孔，其孔间距为1.0-2.0m，上下层间距为0.8～1.5m。
进一步的，S1中钻杆回拖注浆的注浆段长为0.5～1.0m。
进一步的，水平注浆段各段的结束控制标准是采用脉动注浆压力和注浆量双参数进行控制：当脉动注浆压力达到不小于1.0MPa时，单段最大注入浆量体积已经达到600L；或者当脉动注浆压力达到2.0MPa时，最小注入浆量体积达到300L时，均可以结束该段注浆。
进一步的，S1中采用的注浆浆液为控制性浆液，5～15分钟浆液的流动度可降到80mm以下，30分钟之内失去流动性，1h后抗压强度达150～200kPa，1天抗压强度不小于1.0MPa。
进一步的，S1中采用的注浆浆液为控制性浆液，所述控制性浆液主要由粘土或膨润土、水泥、水和外加剂组成，所述外加剂包括硫酸铝、氟化钠、水玻璃或偏铝酸钠中一种或任意组合。
进一步的，所述控制性浆液中水泥：粘土或膨润土：水：外加剂质量比为100：100～200：180～300：3～6。
进一步的，S2中可采用地下连续墙、旋喷桩墙、咬合桩或注浆的施工方法在基坑四周或除水平注浆孔钻进起点一面外的另外三面形成竖直帷幕。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明先进行水平封底施工后再进行垂直帷幕施工，首先能快速对基坑进行水平封底，大大节省工程量，然后采用竖直帷幕并与水平封底结构连接在一起，使得基坑工程形成立体防渗的结构，起到支护和隔水及加固基坑工程的作用，在较好地保护周边环境的同时也节省了工程造价，降低了工程风险。
本发明增大了坑底整体强度和刚度，具备坑底加固和防渗双重功效，可有效解决高承压水对坑底稳定性影响和基坑开挖引起的坑底***，同时较好地降低坑壁侧向位移和周围环境的沉降变形，并将基坑工程支护结构与地下水控制两相结合，保证基础工程作业，在较大的节约成本的同时使施工对环境的影响降至最低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个具体实施例的俯视图；
图2是图1中A-A剖视图；
图3是图1中B-B剖视图；
图4是导向孔布置图。
其中：1、基坑；2、强透水地层；3、水平封底；4、竖直帷幕。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
本发明一个具体实施方式的强透水地层建筑基坑水平封底的施工方法，包括以下步骤：
第一步：利用水平定向钻机进行精确定位并钻进水平注浆孔。
根据工程要求、地层条件等计算并优化水平注浆孔轨迹，利用水平定向钻机的定向钻进技术钻直径100-140mm水平注浆孔。如图2，该实施例的水平注浆孔轨迹先从地面斜向下，然后水平，从而将基坑1局部封闭，水平孔终孔位置应留有与垂直孔(即竖直帷幕4)的有效搭接的范围。水平注浆孔沿基坑1底部水平方向布置，采用单层孔或多层孔，上下错开，如图4，其孔间距为1.0-2.0m，上下层间距为0.8-1.5m。按序施工，三层孔时先施工最上面的第一层孔，再施工最下面的层孔，最后施工中间的第二层孔，先Ⅰ序孔，后Ⅱ序孔，Ⅰ序孔和Ⅱ序孔在水平方向交替施工。按序逐渐加密施工一方面可以提高加固地层的密实性；另一方面，通过后灌浆孔单位吸浆量的分析，可以推断灌浆帷幕体的形成，为是否需要增减灌浆钻孔提供依据。
第二步：注浆：利用水平定向钻机钻孔完成后钻杆回拖时，采用水平分小段控制注浆的方式在底部进行注浆。
注入控制性浆液充满全孔。具体采用以浆止浆方式，利用钻杆进行注浆，注浆段长为0.5～1.0m，采用后退式分段注浆，反复循环，直至灌浆孔结束。水平注浆段各段的结束控制标准是采用注浆压力和注浆量双参数进行控制：当脉动注浆压力不小于1.0MPa时，单段最大注入浆量体积已经达到600L；或者当脉动注浆压力达到2.5MPa时，最小注入浆量体积达到300L时，均可以结束该段注浆。
重复第一至第二步，使注浆后在基坑1底部形成水平封底3，如图2和3。
与基底垂直全断面注浆封底相比，采用定向钻机钻孔及钻孔后钻杆回拖注浆，其减少了下、拔注浆管等工序，总体钻孔数量减少，能加快施工进度，大幅降低成本。
第三步：竖直帷幕施工：在强透水地层2内，在水平注浆封底完成后，通过采用现有成熟的地下连续墙、旋喷桩墙、咬合桩或注浆等施工方法，在基坑1四周，或除水平注浆孔钻进起点一面外的另外三面(如图2、3)形成封闭的竖直帷幕4，俯视图如图1，并与水平封底帷幕进行完整搭接，即形成强透水地层基坑隔水结构，将基坑1包围，具备防渗及加固作用。
第二步的注浆浆液为控制性浆液，主要由粘土或膨润土、水泥、水和外加剂组成的控制性浆液，外加剂可以为Al2(SO4)3(硫酸铝)、NaF(氟化钠)、水玻璃、偏铝酸钠中一种或几种组合，控制性浆液中水泥：粘土或膨润土：水：外加剂质量比为100：100～200：180～300：3～6。
控制性浆液的主要性能为：5～15分钟之内浆液的流动度降到80mm以下，30分钟之内失去流动性，1h后抗压强度达150～200kPa，1天抗压强度不小于1.0MPa。流动度检测方法按国标GBT_2419-2005《水泥胶砂流动度检测方法》进行。控制流动度是保证水平定向孔钻杆回拖时分段注浆时浆液的可控性及帷幕的有效性。
上述实施例的方法适用于强透水地层基坑的防渗和堵水处理，具有如下有益效果：首先能快速对基坑进行水平封底，控制地下水，然后采用竖直帷幕并与水平封底结构连接在一起，使得基坑工程形成立体防渗的结构，起到支护和隔水及加固基坑工程的作用，在较好地保护周边环境的同时也节省了工程造价，降低了工程风险。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种强透水地层建筑基坑水平注浆封底施工方法，其特征在于，包括下述的步骤：
S1.水平注浆封底施工：采用水平定向钻机精确定位钻进水平注浆孔，水平注浆孔位于拟开挖建筑基坑高程以下，并水平穿过基坑底部；钻孔完成后，利用钻杆作为注浆管，采用可控脉动注浆工艺分段回拖进行注浆，通过单层或多层水平注浆孔在基坑底部形成水平封底；
S2.竖直帷幕施工：在水平注浆封底结束后，再在基坑四周或除水平注浆孔钻进起点一面外的另外三面采用垂直防渗帷幕与水平封底进行完整搭接，即形成强透水地层建筑基坑似箱型帷幕隔水结构。
2.根据权利要求1所述的强透水地层建筑基坑水平注浆封底施工方法，其特征在于，S1中所述水平注浆孔沿基坑底水平方向布置，采用单层孔或多层孔，上下错开，在各层中按序施工。
3.根据权利要求2所述的强透水地层建筑基坑水平注浆封底施工方法，其特征在于，所述单层孔或多层孔，其孔间距为1.0-2.0m，上下层间距为0.8～1.5m。
4.根据权利要求1所述的强透水地层建筑基坑水平注浆封底施工方法，其特征在于，S1中钻杆回拖注浆的注浆段长为0.5～1.0m。
5.根据权利要求4所述的强透水地层建筑基坑水平注浆封底施工方法，其特征在于，水平注浆段各段的结束控制标准是采用脉动注浆压力和注浆量双参数进行控制：当脉动注浆压力达到不小于1.0MPa时，单段最大注入浆量体积已经达到600L；或者当脉动注浆压力达到2.5MPa时，最小注入浆量体积达到300L时，均可以结束该段注浆。
6.根据权利要求1～5之一所述的强透水地层建筑基坑水平注浆封底施工方法，其特征在于，S1中采用的注浆浆液为控制性浆液，5～15分钟浆液的流动度降到80mm以下，30分钟之内失去流动性，1h后抗压强度达150～200kPa，1天抗压强度不小于1.0MPa。
7.根据权利要求1～5之一所述的强透水地层建筑基坑水平注浆封底施工方法，其特征在于，S1中采用的注浆浆液为控制性浆液，所述控制性浆液主要由粘土或膨润土、水泥、水和外加剂组成，所述外加剂包括硫酸铝、氟化钠、水玻璃或偏铝酸钠中一种或任意组合。
8.根据权利要求7所述的强透水地层建筑基坑水平注浆封底施工方法，其特征在于，所述控制性浆液中水泥：粘土或膨润土：水：外加剂质量比为100：100～200：180～300：3～6。
9.根据权利要求1所述的强透水地层建筑基坑水平注浆封底施工方法，其特征在于，S2中采用地下连续墙、旋喷桩墙、咬合桩或注浆的施工方法在基坑四周或除水平注浆孔钻进起点一面外的另外三面形成竖直帷幕。
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