專利名稱：控制基坑施工過程中周圍地表沉降的施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑工程技術(shù)領(lǐng)域中的施工方法，具體是一種控制基坑施工過程
中周圍地表沉降的施工方法。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟不斷發(fā)展，東部沿海地區(qū)的公路交通建設(shè)不斷完善。在地面交通越 來越擁擠的今天，大量的地下交通設(shè)施已在沿海軟土地區(qū)興建。因此基坑工程也成為沿海 經(jīng)濟發(fā)達(dá)城市建設(shè)的新熱點。越來越多的超大超深基坑出現(xiàn)在城市中，而在基坑施工過程 中，如何有效得控制周圍地表沉降已成為一個關(guān)鍵性問題。目前，在東南沿海地帶超大超深 基坑維護結(jié)構(gòu)施工常用的方法為使用地下連續(xù)墻。傳統(tǒng)的地下連續(xù)墻施工方法為在工程開 挖土方之前，首先在軟土地基中用特制的挖槽機在泥漿護壁的情況下每次開挖一定長度的 溝槽，待開挖至設(shè)計深度并清除沉淀下來的泥渣后，將在地面上加工好的鋼筋籠用起重機 吊放入充滿泥漿的槽溝內(nèi)，用導(dǎo)管向槽溝內(nèi)澆注混凝土，由下向上澆注直至完成。各個槽段 之間由接頭連接，形成連續(xù)的地下鋼筋混凝土墻，對于常規(guī)基坑可以有效控制基坑施工過 程中對周圍地表的沉降。 但是對于目前越來越多的超大超深基坑，在復(fù)雜的水文地質(zhì)及環(huán)境條件下，特別 是周圍結(jié)構(gòu)物有較高的差異沉降的要求時，僅僅采用常規(guī)的地下連續(xù)墻這一種單一的施 工方法已無法滿足要求。首先由于超大超深基坑開挖土方量較大，在開挖過程中不可避免 得使周圍一定范圍內(nèi)地表產(chǎn)生較大的沉降，其次由于開挖較深，在沿海城市一般都需要長 期大量抽取第一層承壓含水層，如果不有效控制由此產(chǎn)生的水力漏斗將會對周圍很大范 圍內(nèi)的地表造成沉降，最后由于地連墻深度較大，在施工過程中由坍孔造成地連墻連續(xù)性 較差的質(zhì)量問題，更需要被重視。所有的這些問題都是導(dǎo)致超大超深基坑在施工過程中， 如果僅僅采用常規(guī)工法無法有效控制周圍地表沉降。2006年沈水龍等在《Undergro皿d construction and groundmovement》(地下工程與地層移動)2006年期377 384頁 上發(fā)表的("Analysis ofSettlement due to Withdrawal of Groundwater around an Unexcavated FoundationPit")(由抽水引起的非開挖基礎(chǔ)周圍沉降問題的研究)進(jìn)一步 提出工程中由于抽水導(dǎo)致的地表沉降問題非常嚴(yán)重。這些研究說明，目前迫切需要一種針 對超大超深基坑用以控制周圍地表沉降的工法。
經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)《基坑工程手冊》(中國建筑工業(yè)出版社出版)對地下連續(xù)墻法施工過程中各個技
術(shù)環(huán)節(jié)作出了詳細(xì)的說明，并且通過實際工程的驗證證明是可靠的。但是對于超大超深基
坑在復(fù)雜地質(zhì)條件下，并沒有給出專門的指導(dǎo)控制周圍沉降的工法，而在這種條件下使用
一般地下連續(xù)墻工法是不合適的，必須在此基礎(chǔ)上結(jié)合更有針對性的設(shè)計措施； 中國發(fā)明專利(ZL 96116217. 1)說明書披露了一種基坑開挖對環(huán)境損害的預(yù)測
和控制方法采用有限元進(jìn)行反分析，在分析的基礎(chǔ)上對施工進(jìn)行調(diào)節(jié)。但這種方法主要應(yīng)
用在地鐵車站工作井等中型基坑中，并且由于采用信息化施工方式，在現(xiàn)有的條件下難以普及。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種控制基坑施工過程中周圍地表 沉降的施工方法。本發(fā)明的方法簡單，可保證地連墻施工質(zhì)量，可有效控制周圍地表沉降。
本發(fā)明是通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括如下步驟 步驟一，現(xiàn)場鉆孔取土，劃分土層，確定各層土體的頂板及底板高層，確定第一層 承壓含水層底板深度Dw，同時確定地下水分布及類型；取各土層土樣，測定土樣的c值、V值 及飽和重度Y ; 步驟二，整平場地，高壓旋噴注漿加固，使下部土體固化；之后確定地表是否為淺 層砂層，如果是淺層砂層，則進(jìn)行三軸攪拌加固，如果不是淺層砂層，則不進(jìn)行三軸攪拌加 固； 步驟三，根據(jù)如下公式確定深度D :
《=^^^ 其中H為基坑開挖深度，L為墻體外側(cè)土體重度，h為坑底土體重度，q為地面 超載，N。、Nq為地面承載力系數(shù)，由Prandtl公式確定
入；=/ (45。 +吾)產(chǎn)
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^ =(A, - 1)—— Ks取值范圍為1. 1 1. 2 ;如果D > Dw，則地下連續(xù)墻埋設(shè)深度為D，如果Dw > D， 則地下連續(xù)墻埋設(shè)深度為D^進(jìn)而得到地下連續(xù)墻埋設(shè)深度； 步驟四，在地基中開挖溝槽，待開挖至步驟三所得地下連續(xù)墻埋設(shè)深度后，清除泥 渣，向溝槽中放入鋼筋籠，澆注混凝土，用接頭連接各段溝槽，得到連續(xù)的地下鋼筋混凝土
攤 I回o 步驟二中，所述高壓旋噴注漿加固具體為整平場地，確定旋噴施工方式，在土方 開挖區(qū)域設(shè)計開挖標(biāo)高以下3 5m內(nèi)進(jìn)行垂直旋噴加固。 步驟二中，所述三軸攪拌加固確定三軸攪拌施工方式，在地下連續(xù)墻外側(cè)2米內(nèi) 進(jìn)行三軸攪拌加固。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果本發(fā)明的方法簡單，可以保證地連 墻施工質(zhì)量，有效控制周圍地表沉降，避免了傳統(tǒng)方法應(yīng)用于超大超深基坑時，周圍沉降較 大的問題。
圖1為實施例中的施工示意圖； 圖2為實施例中的工法與傳統(tǒng)工法控制沉降對比示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前 提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下 述的實施例。
實施例 根據(jù)如圖1所示流程，本實施例的實施過程如下 步驟一，現(xiàn)場地質(zhì)勘測根據(jù)設(shè)計基坑開挖深度為15米，在工程影響范圍內(nèi)地質(zhì) 分為5層，分別是第一層素填土4米厚，內(nèi)聚力2kPa，內(nèi)摩擦角為20度，重度為16kN/m3 ;第 二層粉砂4米厚，內(nèi)摩擦角為23度，重度為17kN/m3 ;第三層粘土 10米厚，內(nèi)聚力4kPa，內(nèi) 摩擦角為IO度，重度為16kN/m、第四層砂土5米，內(nèi)摩擦角為30度，重度為17kN/m3 ;第五 層粘土直至工程影響范圍之外。第一層承壓含水層在第四層砂土中； 步驟二，旋噴加固基坑開挖深度以下的軟土區(qū)域(如圖1中圖a所示)基坑開挖 深度為15米，旋噴加固區(qū)域為開挖深度為15 18米區(qū)域，采用強度等級為32.5級的普通 硅酸鹽水泥，水灰比取1. O，采用三重管法，噴射壓力為20Mpa ; 步驟三，根據(jù)步驟一所得地質(zhì)資料，可知地下4 8米范圍有一淺層砂土層，在基 坑開挖外側(cè)2米范圍內(nèi)，對此深度范圍內(nèi)的粉砂進(jìn)行三軸攪拌加固(如圖1中圖b所示)， 采用強度等級為32. 5級的普通硅酸鹽水泥，樁徑為500mm，雙排布置。
根據(jù)如下公式確定深度D : 其中H為基坑開挖深度，Y i為墻體外側(cè)土體重度，Y 2為坑底土體重度，q為地面 超載，N。、Nq為地面承載力系數(shù)，由Prandtl公式確定 Ks取值范圍為1. 1 1. 2 ;如果D > Dw，則地下連續(xù)墻埋設(shè)深度為D，如果Dw > D， 則地下連續(xù)墻埋設(shè)深度為Dw，進(jìn)而得到地下連續(xù)墻埋設(shè)深度；根據(jù)傳統(tǒng)考慮c和j的隆起安 全系數(shù)確定的方法，Ks取1. 25，及步驟一中所得各項土體參數(shù)，由Prandtl公式確定D為19 米。根據(jù)步驟一得第四層承壓含水層底板深度Dw為地下23米，Dw > D，所以地下連續(xù)墻深 度取Dw為23米，打穿第一承壓含水層； 步驟四，根據(jù)步驟三中確定的地下連續(xù)墻深度進(jìn)行施工并完成 在軟土地基中用特制的挖槽機在泥漿護壁的情況下每次開挖溝槽，待開挖至設(shè)計
深度后清除沉淀下來的泥渣；將在地面上加工好的鋼筋籠用起重機吊放入充滿泥漿的槽溝
內(nèi)，用導(dǎo)管向槽溝內(nèi)澆注混凝土，由下向上澆注直至完成；各個槽段之間由接頭連接，形成
連續(xù)的地下鋼筋混凝土墻(如圖1中圖c所示)。 本實施例的實施效果超大超深基坑施工過程中，使用傳統(tǒng)堆載預(yù)壓法與使用本 實施例的施工對周圍地面造成沉降比較如圖2所示；按照本實施的方法施工后可以有效減少基坑周圍地表至少25%的最大沉降及30%的沉降影響范圍。
權(quán)利要求
一種控制基坑施工過程中周圍地表沉降的施工方法，其特征在于，包括如下步驟步驟一，現(xiàn)場鉆孔取土，劃分土層，確定各層土體的頂板及底板高層，確定第一層承壓含水層底板深度Dw，同時確定地下水分布及類型；取各土層土樣，測定土樣的o值、值及飽和重度γ；步驟二，整平場地，高壓旋噴注漿加固，使下部土體固化；之后確定地表是否為淺層砂層，如果是淺層砂層，則進(jìn)行三軸攪拌加固，如果不是淺層砂層，則不進(jìn)行三軸攪拌加固；步驟三，根據(jù)如下公式確定深度D <mrow><msub> <mi>K</mi> <mn>5</mn></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>γ</mi> <mn>2</mn></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>D</mi> <mo>-</mo> <mi>H</mi> <mo>)</mo></mrow><msub> <mi>N</mi> <mi>q</mi></msub><mo>+</mo><mi>c</mi><msub> <mi>N</mi> <mi>c</mi></msub> </mrow> <mrow><msub> <mi>γ</mi> <mn>1</mn></msub><mi>D</mi><mo>+</mo><mi>q</mi> </mrow></mfrac><mo>,</mo> </mrow>其中H為基坑開挖深度，γ1為墻體外側(cè)土體重度，γ2為坑底土體重度，q為地面超載，Nc、Nq為地面承載力系數(shù)，由Prandtl公式確定Ks取值范圍為1.1～1.2；如果D＞Dw，則地下連續(xù)墻埋設(shè)深度為D，如果Dw＞D，則地下連續(xù)墻埋設(shè)深度為Dw，進(jìn)而得到地下連續(xù)墻埋設(shè)深度；步驟四，在地基中開挖溝槽，待開挖至步驟三所得地下連續(xù)墻埋設(shè)深度后，清除泥渣，向溝槽中放入鋼筋籠，澆注混凝土，用接頭連接各段溝槽，得到連續(xù)的地下鋼筋混凝土墻。F2009103097953C0000011.tif,F2009103097953C0000013.tif
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制基坑施工過程中周圍地表沉降的施工方法，其特征是， 步驟二中，所述高壓旋噴注漿加固具體為整平場地，確定旋噴施工方式，在土方開挖區(qū)域 設(shè)計開挖標(biāo)高以下3 5m內(nèi)進(jìn)行垂直旋噴加固。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制基坑施工過程中周圍地表沉降的施工方法，其特征是， 步驟二中，所述三軸攪拌加固確定三軸攪拌施工方式，在地下連續(xù)墻外側(cè)2米內(nèi)進(jìn)行三軸 攪拌加固。
全文摘要
一種建筑工程技術(shù)領(lǐng)域中的制基坑施工過程中周圍地表沉降的施工方法，包括如下步驟現(xiàn)場鉆孔取土，劃分土層，確定各層土體的頂板及底板高層，確定第一層承壓含水層底板深度Dw，同時確定地下水分布及類型；取各土層土樣，測定土樣的c值、j值及飽和重度g；整平場地，高壓旋噴注漿加固；確定地下連續(xù)墻埋設(shè)深度；在地基中開挖溝槽，待開挖至步驟三所得地下連續(xù)墻埋設(shè)深度后，清除泥渣，向溝槽中放入鋼筋籠，澆注混凝土，用接頭連接各段溝槽，得到連續(xù)的地下鋼筋混凝土墻。本發(fā)明的方法簡單，可保證地連墻施工質(zhì)量，可有效控制周圍地表沉降。
文檔編號E02D3/12GK101701460SQ20091030979
公開日2010年5月5日 申請日期2009年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月16日
發(fā)明者孫文娟, 沈水龍, 羅春泳, 馬磊 申請人:上海交通大學(xué)