本發(fā)明屬于基坑設(shè)計施工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用水壓力支護的基坑修建方法。

背景技術(shù)：

采用明挖法施工地下工程時，一般在基坑(特別是軟土地區(qū))開挖前，需要在地面沿基坑周邊施工豎向的圍護結(jié)構(gòu)(如地下連續(xù)墻，鉆孔灌注樁等)，待圍護結(jié)構(gòu)強度達到要求后才能開挖，否則可能由于土體失穩(wěn)造成基坑垮塌?；娱_挖后，圍護結(jié)構(gòu)下部嵌固在土中，上部一側(cè)擋土，一側(cè)臨空，成為一種懸臂結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)內(nèi)力隨開挖深度增加而增大。當(dāng)基坑深度達到一定深度時，單純依靠圍護結(jié)構(gòu)承受外部水土壓力不安全也不經(jīng)濟，故一般需對圍護結(jié)構(gòu)加相應(yīng)的支撐以達到改善圍護結(jié)構(gòu)受力的目的。

現(xiàn)有工程施工中多采用混凝土內(nèi)支撐或鋼管內(nèi)支撐來提供額外支撐力(如圖1所示)，但某些情況下由于受施工工藝制約，無法在基坑內(nèi)部采用支撐，如基坑內(nèi)主體結(jié)構(gòu)采用裝配式結(jié)構(gòu)時。由于該種裝配式結(jié)構(gòu)的構(gòu)件在基坑外預(yù)制，待達到設(shè)計強度后，直接吊放至基坑內(nèi)拼裝，此時基坑內(nèi)不能留有內(nèi)支撐，否則結(jié)構(gòu)無法拼裝。裝配式結(jié)構(gòu)具有施工質(zhì)量好、速度快、現(xiàn)場作業(yè)少、環(huán)保等優(yōu)點，是國家大力推廣采用的結(jié)構(gòu)，但用于地下工程時，需要基坑提供充足的作業(yè)空間。

目前，對于無法采用內(nèi)支撐的基坑，一般是在基坑開挖到一定深度后，從坑內(nèi)斜向鉆孔施工錨索，利用錨索張拉的拉力作用于圍護結(jié)構(gòu)上，起到基坑支撐的作用(如圖2所示)。但是錨索方案因存在以下問題：1)軟土地層無法提供足夠的錨固力，且蠕變大，故不適用于軟土；2)錨索與圍護結(jié)構(gòu)的作用過程中，需通過承壓板、夾片、錨環(huán)等組成的錨具來錨固，錨具會侵入基坑內(nèi)，影響坑內(nèi)結(jié)構(gòu)的布置和施工；3)當(dāng)圍護結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁等柱狀結(jié)構(gòu)時，因無法做到單樁錨固，一般需在圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置腰梁等結(jié)構(gòu)，從而進一步占用坑內(nèi)空間，造成結(jié)構(gòu)和空間的浪費；4)錨索由于長度較大，容易侵入基坑外其他建筑的紅線內(nèi)，在基坑距離建筑紅線較近時無法實施；5)錨索本身不易回收，留置于地層內(nèi)后不利于周邊臨近地下空間的日后開發(fā)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供一種利用水壓力支護的基坑修建方法，其通過合理利用水壓力實現(xiàn)基坑內(nèi)外水壓差來保證基坑結(jié)構(gòu)受力平衡，實現(xiàn)基坑完全無支撐施工，其可以解決目前利用錨索等支護方案帶來的占用坑內(nèi)空間、支護效果不好等問題。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供一種利用水壓力支護的基坑修建方法，包括如下步驟：

s1在基坑周邊施工圍護結(jié)構(gòu)，并確定基坑場地處的地下水位；

s2根據(jù)地下水位的埋深即地下水位至地表的深度，對基坑內(nèi)水位進行調(diào)整，使得基坑內(nèi)水位高于基坑外水位，并以此形成基坑內(nèi)外水位差；

s3利用基坑內(nèi)外水位差使基坑圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)的水土壓力高于外側(cè)水土壓力，以此作為支護，實現(xiàn)圍護結(jié)構(gòu)的受力平衡；

s4按計算確定的內(nèi)外水位差進行基坑開挖，并在基坑開挖過程中通過逐步降水或往基坑內(nèi)灌水保持內(nèi)外水位差，直至開挖至坑底，完成基坑修建。

作為本發(fā)明的進一步改進，在地下水位埋深較小時，在基坑開挖前先在基坑外側(cè)布設(shè)降水井，以降低基坑外側(cè)周邊的地下水水位，使基坑內(nèi)水位高于基坑外水位。

作為本發(fā)明的進一步改進，當(dāng)?shù)叵滤宦裆钶^大時，在開挖過程中向基坑內(nèi)灌水，使基坑內(nèi)水位高于基坑外水位。

作為本發(fā)明的進一步改進，在基坑內(nèi)有水的情況下進行內(nèi)部主體結(jié)構(gòu)拼裝，并回填主體結(jié)構(gòu)與圍護結(jié)構(gòu)之間的空隙，完成全部主體結(jié)構(gòu)在基坑內(nèi)的拼裝。

作為本發(fā)明的進一步改進，可以在內(nèi)部主體結(jié)構(gòu)頂板以上的不受限空間設(shè)置圍護結(jié)構(gòu)的內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)，以進一步優(yōu)化圍護結(jié)構(gòu)的受力。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

(1)本發(fā)明的基坑修建方法通過合理調(diào)整地下水與基坑內(nèi)水位的高度差，創(chuàng)造性地利用水壓差實現(xiàn)對基坑圍護的支護，基坑可以采用水下開挖，利用基坑內(nèi)外水壓差來保證基坑結(jié)構(gòu)受力平衡，從而可以在有效保持基坑結(jié)構(gòu)平衡的情況下極大節(jié)約基坑內(nèi)空間占用；

(2)本發(fā)明的基坑修建方法利在基坑開挖過程中，可不采用支撐，或僅在內(nèi)部結(jié)構(gòu)頂板以上空間設(shè)置內(nèi)支撐，不會對周邊地下空間使用產(chǎn)生影響；

(3)本發(fā)明的基坑修建方法大幅拓展了拼裝式地下結(jié)構(gòu)可以適用的地質(zhì)條件與環(huán)境條件，有利于拼裝式地下結(jié)構(gòu)的推廣應(yīng)用。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種基坑內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的基坑內(nèi)通過錨索加固的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一個實施例的基坑修建方法的基坑開挖示意圖；

圖4為本發(fā)明另一個實施例的基坑修建方法的基坑開挖示意圖；

圖5為本發(fā)明一個實施例的基坑修建方法的基坑圍護結(jié)構(gòu)受力示意圖；

圖6為本發(fā)明一個實施例的基坑修建方法的內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工示意圖；

圖7為本發(fā)明又一個實施例的基坑修建方法的內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工示意圖；

在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：1-基坑外側(cè)初始水位；2-施工時基坑外側(cè)水位；3-基坑內(nèi)側(cè)初始水位；4-施工時基坑內(nèi)側(cè)水位；5-圍護結(jié)構(gòu)；6-降水井；7-地表標(biāo)高；8-圍護結(jié)構(gòu)底標(biāo)高；9-基坑底標(biāo)高；10-基坑；11-基坑內(nèi)側(cè)水壓力；12-基坑內(nèi)側(cè)水土壓力；13-基坑外側(cè)土壓力；14-基坑外側(cè)水土壓力；15-疏干后基坑內(nèi)水位；16-主體結(jié)構(gòu)；17-主體結(jié)構(gòu)同圍護之間的空隙；18-主體結(jié)構(gòu)頂板上方內(nèi)支撐。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

圖3為本發(fā)明一個實施例的基坑修建方法的基坑開挖示意圖；圖4為本發(fā)明另一個實施例的基坑修建方法的基坑開挖示意圖；圖5為本發(fā)明一個實施例的基坑修建方法的基坑圍護結(jié)構(gòu)受力示意圖；圖6為本發(fā)明一個實施例的基坑修建方法的內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工示意圖；圖7為本發(fā)明又一個實施例的基坑修建方法的內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工示意圖。

如圖3所示，本發(fā)明一個實施例的基坑修建方法，其通過合理調(diào)整地下水與基坑內(nèi)水位的高度差，利用水壓差實現(xiàn)對基坑圍護的支護。基坑采用水下開挖，利用基坑內(nèi)外水壓差來保證基坑結(jié)構(gòu)受力平衡，從而可以在有效保持基坑結(jié)構(gòu)平衡的情況下極大節(jié)約基坑內(nèi)空間占用。

具體來說，該實施例的基坑修建方法具體步驟如下：

(1)通過鉆探或測試確定基坑10場地處的初始地下水位1，然后在基坑10周邊施工圍護結(jié)構(gòu)5。

(2)根據(jù)地下水位的埋深(即地下水位至地表的深度)，確定地下水的處理方式：如圖3所示，一個實施例中，地下水位埋深較小時，在基坑開挖前在基坑外側(cè)布設(shè)降水井6，降低基坑外側(cè)周邊的地下水水位2至h，同時向基坑10內(nèi)灌水，使基坑內(nèi)初始水位3逐步增加，施工時基坑內(nèi)水位4的高度h高于基坑外水位2。

如圖4所示，在另一個實施例中，地下水位埋深較大時，在開挖過程中，向基坑10內(nèi)灌水，使施工時基坑內(nèi)水位4高于基坑外水位2，即h>h。

(3)利用基坑10內(nèi)外水位差δh(δh＝h-h)使基坑圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)的水土壓力12高于外側(cè)水土壓力14，從而實現(xiàn)圍護結(jié)構(gòu)的受力平衡。

本發(fā)明方法中，合理的內(nèi)外水位差δh應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、基坑開挖深度、周邊環(huán)境條件等因素經(jīng)計算后確定，其屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)相應(yīng)的設(shè)計或?qū)嶋H因素可以得到的，不屬于本發(fā)明方案的重點，在此不再贅述。

(4)按計算確定的內(nèi)外水位差δh組織基坑10開挖，并在開挖過程中通過逐步降水或往基坑內(nèi)灌水保持內(nèi)外水位差δh，直至開挖至坑底9。

(5)在基坑10內(nèi)有水的情況下進行內(nèi)部主體結(jié)構(gòu)16的拼裝，并回填主體結(jié)構(gòu)16與圍護結(jié)構(gòu)5之間的空隙17，全部主體結(jié)構(gòu)16拼裝完成后，排干基坑內(nèi)積水，使疏干后基坑內(nèi)水位15低于基坑底9，恢復(fù)地面，完成整個施工。

在一個優(yōu)選實施例中，為減少帶水開挖的深度，還可以在內(nèi)部主體結(jié)構(gòu)頂板以上的不受限空間設(shè)置圍護結(jié)構(gòu)的內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)，改善圍護結(jié)構(gòu)的受力情況。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。