高承压水厚砂卵石地层深基坑注浆封底结构及其施工工艺

摘要

本发明公布了高承压水厚砂卵石地层深基坑注浆封底注浆结构及其施工工艺，包括插入地下的止水帷幕，在止水帷幕的下方通过注浆形成有浆体底板、浆体侧墙、以及浆体隔墙，所述浆体侧墙与止水帷幕紧密胶结，浆体底板、浆体侧墙、以及浆体隔墙围合在基底形成多个向下凹陷的U形注浆仓，在浆体底板上方二次注浆形成有浆体补强层。本发明U形注浆仓结构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，可有效解决埋深加大的高承压水对坑底稳定性影响和基坑开挖引起的坑底隆起，同时较好地降低坑壁侧向位移和周围环境的沉降变形。

说明书

技术领域

本发明涉及厚砂卵石地层深基坑工程的承压水处理领域，具体是指高承压水厚砂卵石地层深基坑注浆封底结构及其施工工艺。 

背景技术

目前，深基坑工程中通常采用坑外降水、帷幕垂直隔断、基底全注浆封底三种方法来解决承压水引起的工程问题。 

第一种是坑外降水法，该方法的设计思路是：采用地下连续墙或钻孔桩、咬合桩以及相应的止水帷幕等作为围护结构，在围护结构做好后先进行坑内外降承压水施工，在承压水水头降到设计要求的标高后进行基坑开挖施工。该方法的优点是，施工比较方便，施工质量能够保证。该方法的缺点是，降水不可避免引起基坑周边环境沉降和差异沉降，尤其是水资源极为匮乏地区的工程和对沉降变形要求较高的工程，该方案是严禁采用的；在承压水头较高的砂卵石地层，承压水层的含水量丰富，降水影响范围广，抽水量大，降承压水的时间长，降水费用和难度非常高，对施工管理、市政排水和现场的供电需求较高，断电时应急方案实施难度高，坑内降水井封闭也有相当风险。 

第二种是帷幕垂直隔断法，该方法的设计思路是:采用地下连续墙或钻孔桩、咬合桩以及相应的止水帷幕作为围护结构，止水帷幕插入承压水层底下的不透水层一定深度，达到垂直隔断承压水目的。该方法的优点是，基坑开挖阶段不需要降承压水，施工风险以及对周围环境的影响相对较小；施工质量能够保证。该方法的缺点是，止水帷幕的深度大，特别是在承压水层较厚且埋深较深的情况下，止水帷幕插入深层不透水层，对施工工艺和施工机械的要求非常高。止水帷幕越深，越难保证止水帷幕的垂直度和密闭度，一旦开挖过程中出现帷幕漏水的情况，极易发生突涌，后果严重，且很难判断渗漏点。 

第三种是基底全范围注浆封底法，该方法的设计思路是:采用地下连续墙或钻孔桩、咬合桩以及相应的止水帷幕作为围护结构，基底采用全范围注浆隔水，利用注浆体自重抵抗承压水压力。该方法的优点是，基坑开挖阶段不需要降承压水，施工风险以及对周围环境的影响相对较小；施工质量能够保证。该方法的缺点是，注浆量非常大，特别是在承压水层较厚且埋深较深的情况下，注浆费用相当高。注浆体一旦有局部质量问题，基底出现漏水，地下水涌到基底上岩土层，串水后很难判断漏水部位，也很难有进行针对性补偿注浆处理，全范围补偿注浆则代价巨大，工期缓慢。 

发明内容

本发明的目的在于提供高承压水厚砂卵石地层深基坑注浆封底结构及其施工工艺，解决现有技术中基底全范围注浆封底法存在的注浆量大，费用高，工期长，基底出现漏水，地下水涌到基底上岩土层，串水后很难判断漏水部位的问题。 

高承压水厚砂卵石地层深基坑注浆封底结构，包括插入地下的止水帷幕，在止水帷幕的下方通过注浆形成有浆体底板、浆体侧墙、以及浆体隔墙，所述浆体侧墙与止水帷幕紧密胶结，浆体底板、浆体侧墙、以及浆体隔墙围合在基底形成多个向下凹陷的U形注浆仓，在浆体底板上方二次注浆形成有浆体补强层。本发明采用现有的设备在深基坑施工中创造性地提出U形的U形分仓注浆封底结构，注浆形成的浆体底板、浆体侧墙、浆体隔墙围合形成底部封闭的U形注浆仓封底结构，在整个地下基坑施工过程中，由于基底被划分为若干个依次相互分离的U形注浆仓封底结构，当某U形注浆仓内出现水位突然升高或水量急剧变化的情况，则可判断是此U形注浆仓内出现漏水点，只需对此注浆仓进行抽排和补注浆处理即可。与本申请技术方案最为接近的是基底全范围注浆封底方案，此方案注浆量非常大，特别是在承压水层较厚且埋深较深的情况下，注浆费用相当高。注浆体一旦有局部质量问题，基底出现漏水，地下水涌到基底上岩土层，串水后很难判断漏水部位，也很难有进行针对性补偿注浆处理，全范围补偿注浆则代价巨大，工期缓慢；而本申请的技术方案就能够克服基底全范围注浆封底方案存在的问题，一旦发现局部渗水，可在突涌发生前及时发现渗漏部位，并有足够缓冲时间进行针对性较强的补偿注浆处理，不仅仅降低了整体的造价，而且利用岩土体自重抵抗承压水压力，相比基底全注浆封底，注浆量大幅减少，大大降低工程费用和工期；通过注浆形成浆体侧墙和浆体隔墙，将基底分隔成多个U形注浆仓，各注浆仓内设置降水井和水位观测孔，一旦某仓水位观测孔水位或者水量急剧变化，可及时针对此仓及时进行补偿注浆处理，必要时进行回填反压，仓内也有一定蓄水空间，给应急处理留出缓冲时间，此外，分仓补偿注浆可保证措施的针对性，也降低了处理费用和工期；U形注浆仓结构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，可有效解决埋深加大的高承压水对坑底稳定性影响和基坑开挖引起的坑底隆起，同时较好地降低坑壁侧向位移和周围环境的沉降变形。 

所述U形注浆仓的浆体底板、浆体侧墙是通过袖阀管注双液浆形成的。 

所述U形注浆仓的、浆体隔墙、以及浆体补强层是通过袖阀管注单液浆形成的。进一步讲，本申请的技术方案中袖阀管注浆仓体先采用凝胶时间短、固结强度高的双液浆，在高承压水地层迅速形成注浆体用于隔水，即利用浆体底板和浆体侧墙进行隔水，然后采用价格低廉、工艺简单、抗渗性能好、结石强度高的单液浆进行补强，进一步巩固注浆效果，既保证了基底注浆封底的要求，又具有较强经济性。 

在每个U形注浆仓内均设置水位观测孔和降水井。在仓内水位或水量急剧变化时，可用于仓内抽排和袖阀管补偿注浆处理。 

高承压水厚砂卵石地层深基坑注浆封底结构的施工工艺，包括以下步骤： 

（a）根据承压水水压力和基坑开挖深度，确定帷幕深度、基底U形注浆仓底部深度、浆体底板厚度、浆体侧墙厚度、浆体侧墙与帷幕叠合深度；

（b）施工围护结构：利用地下连续墙、咬合桩或钻孔桩形成相应的止水帷幕；

（c）在地面采用袖阀管注浆工艺灌浆浇筑形成具有多个U形注浆仓的灌浆封底结构，并与止水帷幕叠合形成整体封闭结构；

（d）施作坑内降水井和水位观测孔，将仓内地下水疏干；

（e）分层分段从上向下开挖，并及时架设内支撑，直到开挖至基底；

（f）按明挖顺做法回筑主体结构，依序拆除内支撑，顶板回填。

本发明的施工工艺中，通过控制袖阀管的注浆深度、注浆量、以及注浆速度在地下形成注浆结构的U形槽，从而实现地下层的分区域控制，相对于现有技术中的基底全注浆封底方案而言，工期缩短，渗水的风险大大降低，而且透水的具体地点便于发掘和控制，便于及时地寻找透水点，大大降低了基坑透水的风险。 

所述步骤（c）包括以下步骤： 

（c1）先采用袖阀管注浆工法注双液浆，形成浆体底板和浆体侧墙，浆体侧墙与止水帷幕的下部密贴，浆体底板、浆体侧墙和止水帷幕共同构成基底U形注浆仓封底结构；

（c2）然后采用袖阀管注浆工法注单液浆，形成浆体隔墙，将U形注浆仓分隔成多个U形注浆仓；

（c3）最后采用袖阀管注浆工法注单液浆，在浆体底板上方进行二次注浆，形成浆体补强层。

进一步讲，本申请的技术方案中袖阀管注浆仓体先采用凝胶时间短、固结强度高的双液浆，在高承压水地层迅速形成注浆体用于隔水，即利用浆体底板和浆体侧墙进行隔水，然后采用价格低廉、工艺简单、抗渗性能好、结石强度高的单液浆进行补强，进一步巩固注浆效果，既保证了基底注浆封底的要求，又具有较强经济性。 

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果： 

1、本发明高承压水厚砂卵石地层深基坑注浆封底结构及其施工工艺，通过注浆形成浆体隔墙，将基底U型注浆仓分隔成多个注浆仓，各注浆仓设置降水井和水位观测孔，一旦某仓水位观测孔水位或者水量急剧变化，可及时针对此仓及时进行补偿注浆处理，必要时进行回填反压，仓内也有一定蓄水空间，给应急处理留出缓冲时间，此外，分仓补偿注浆可保证措施的针对性，也降低了处理费用和工期；U形注浆仓结构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，可有效解决埋深加大的高承压水对坑底稳定性影响和基坑开挖引起的坑底隆起，同时较好地降低坑壁侧向位移和周围环境的沉降变形；

2、本发明高承压水厚砂卵石地层深基坑注浆封底结构及其施工工艺，先采用凝胶时间短、固结强度高的双液浆，在高承压水地层迅速形成注浆体用于隔水，即利用浆体底板和浆体侧墙进行隔水，然后采用价格低廉、工艺简单、抗渗性能好、结石强度高的单液浆进行补强，进一步巩固注浆效果，既保证了基底注浆封底的要求，又具有较强经济性；

3、本发明高承压水厚砂卵石地层深基坑注浆封底结构及其施工工艺，注浆形成的浆体侧墙与止水帷幕紧密胶结，防止注浆仓体与止水帷幕贴合处发生渗流破坏，也弥补因施工原因帷幕不封闭的渗漏问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中： 

图1为本发明基坑的U形注浆仓横剖面示意图；

图2为本发明基坑的U形注浆仓纵剖面示意图；

图3为本发明基坑的U形注浆仓的俯视图；

图4为实施例中按照基底全范围注浆封底的结构示意图；

图5为实施例中按照本发明结构的施工结构示意图。

附图中标记及相应的零部件名称： 

1-止水帷幕，2-底板，3-侧墙，4-隔墙，5-补强层，6-内支撑，7-主体结构，8-实际水位。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。 

实施例

本实施例为北京地铁某车站，其长度为139.2m，标准段基坑深度为31.6m，宽度24.9m。车站底板主要位于透水性非常强的卵石层，坑外承压水位距离坑底13m。 

按照现有技术中基底全范围注浆封底方案：围护结构采用1.0m厚地下连续墙，嵌固深度15m，基底15m范围采用袖阀管满堂注浆，其中上层12m范围注单液浆，下层3m范围注双液浆，如图4所示。经估算，围护结构造价约6229万，注浆费用11280万，注浆工期3个月。 

而实际的施工过程中，其施工结构如图1至3所示， 

（a）根据承压水水压力和基坑开挖深度，确定止水帷幕1深度9米、基底U形注浆仓底部深度15米、浆体底板2厚度3米、浆体侧墙3厚度2米、浆体侧墙4与止水帷幕1叠合深度9米；

（b）施工围护结构：采用1.0m厚地下连续墙形成相应的止水帷幕1；

（c1）先采用袖阀管注浆工法注双液浆，形成浆体底板2和浆体侧墙3浆体侧墙3与止水帷幕1的下部密贴，浆体底板2、浆体侧墙3和止水帷幕共同构成基底U形注浆仓封底结构；浆体底板2厚3m，浆体侧墙3厚2m，浆体侧墙3与地下连续墙密贴叠合9m；

（c2）然后采用袖阀管注浆工法注单液浆，形成浆体隔墙4，将U形注浆仓分隔成多个U形注浆仓，浆体隔墙厚2m； 

（c3）最后采用袖阀管注浆工法注单液浆，在浆体底板上方进行二次注浆，形成浆体补强层5，浆体补强层厚2m；

（d）施作坑内降水井和水位观测孔，将仓内地下水疏干；

（e）分层分段从上向下开挖，并及时架设内支撑6，直到开挖至基底；

（f）按明挖顺做法回筑主体结构7，依序拆除内支撑6，顶板回填。

围护结构采用1.0m厚地下连续墙，嵌固深度9m，基底15m范围采用袖阀管U形U形分仓注浆封底，其中浆体底板厚3m，浆体侧墙、浆体隔墙和浆体补强层均厚2m，浆体侧墙与地下连续墙密贴叠合9m，浆体底板和侧墙注双液浆，浆体隔墙和补强层注单液浆。施工尺寸如图5所示，经估算，围护结构造价约5370万，注浆费用5264万，注浆工期1.5个月。 

综上所述，采用本发明所述基底U形U形分仓注浆封底方案后，围护结构费用节省859万，注浆费用节省6016万，工期节省1.5个月。 

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。