上软下硬富水地层基坑工程围护结构止水方法与流程

本发明涉及一种可以用于基坑工程中，尤其是上软下硬富水地层在上部软弱土层和土-岩分界面等薄弱部位处围护结构的止水方法。

背景技术：
随着地下空间的开发利用，复杂基坑工程已成为一些大型建筑、轨道交通、市政、铁路、公路等工程建设的控制性工程。我国相当多地区地质情况复杂，特别是上软下硬富水地层条件下的基坑渗漏问题，给地下工程施工带来很大的困难和风险。现有的专利中还没有针对上软下硬地层的止水方法，尤其是在上软下硬富水地层软-硬界面处的止水以及上部软弱地层的止水，而这种地质条件在工程实践中很常见。地质条件比较复杂时，实践中大多采用排桩或地下连续墙作为基坑围护结构，但如果施工控制不当极易导致相邻墙段或桩间渗漏水。在上软下硬富水地层中，尤其是土-岩软硬交界处为薄弱环节,渗水漏水问题更加严重，故急需找到一种在上软下硬富水土层中施作界面止水的方法，同时要解决上部软弱地层基坑工程开挖围护结构渗漏水问题，以彻底解决上软下硬富水土层中基坑工程渗水漏水问题。现有技术一般是采用高压旋喷桩或者三轴搅拌桩的方法来形成软弱富水地层的止水帷幕，但是对于水量水压较大的情况，在软硬界面处常常成为地下水汇流层,该处的介质容易被水冲稀带走而无法形成固化桩，止水效果很不理想。

技术实现要素：
本发明是针对现有技术所存在的不足之处，提供一种上软下硬富水地层基坑工程围护结构的止水方法，以保证上软下硬富水土层基坑工程在安全、快速、高效率开挖的基础上达到有效止水的效果。本发明提供的技术方案是：一种上软下硬富水地层基坑工程围护结构止水方法，包括以下步骤：步骤1)，钻孔灌注桩施工，在基坑开挖线外侧地层设计位置，利用钻机钻过土层，钻至岩层内设计位置，下放钢筋笼，灌注混凝土形成钻孔灌注桩；步骤2)，在钻孔灌注桩的外侧，进行高压旋喷桩或者三轴搅拌桩的施作，深度需达到软硬土层交界面。步骤3)，在高压旋喷桩或者三轴搅拌桩的中心位置钻孔，钻孔的深度到达岩层设计位置处，然后用高压旋喷注浆或用袖阀管注浆，形成软硬土层交界面止水帷幕，实现基坑开挖前主动止水；步骤4)，施作首层深孔帷幕注浆，首层深孔帷幕注浆深度至开挖首层基坑深度以下；首层深孔帷幕注浆为使用钻机从基坑内地面斜向操作或者从基坑外地面竖向操作，而以后各层的深孔帷幕注浆需从小基坑内地面斜向操作，帷幕注浆是注浆后形成较大范围的筒状封闭加固区，注浆机理可采用渗透注浆、劈裂注浆、压密注浆或者高压喷灌注浆。步骤5)，开挖首层小导坑，在基坑的外周侧邻近钻孔灌注桩处，开挖小导坑，预留出基坑中部预留核心土；步骤6)，对首层小导坑直立开挖面施作初期支护，初期支护包括铺设钢筋网和喷射混凝土。步骤7)，开挖首层基坑中预留核心土；步骤8)，设置首层横向钢制围檩，架设钢制横撑；步骤9)，待围护结构达到预先设计强度，监控量测的结果正常，进入下一循环，重复步骤4)-步骤8)至施工完毕。本发明的优点：本发明的核心在于主动止水和被动止水相结合、坑内止水和坑外止水相结合、事先止水和事中止水相结合、软弱土层止水和界面止水相结合，即基坑开挖前在围护结构外软硬地层交界面上下形成止水帷幕和基坑开挖过程中通过超前导坑对桩间和墙间渗漏部位进一步超前预注浆止水，形成系统的防渗止水方法。相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：(1)止水效果好。本发明采用了坑外主动止水和坑内被动止水相结合的方法，即在坑外钻孔注浆使旋喷桩或搅拌桩的深度间接达到软硬交界面以下，有效封堵软硬土层的交界缝隙；在坑内施作深孔帷幕注浆有效封堵桩间的缝隙，起到良好的防渗止水的效果。(2)灵活性好。本发明是根据实际监控量测数据判断是否需要深孔帷幕注浆，具有较好的灵活性。(3)整体稳定性好。提前施作超前支护，超前支护与初期支护形成整体受力结构；既可以起到很好的挡土作用，又可以达到有效防渗止水的效果，保证基坑稳定性。(4)适用性强。该方法工艺简单，施工风险小，而且对环境影响小，对复杂地层适应性强，尤其是上软下硬富水地层具有很强的适用性。附图说明图1上软下硬富水地层基坑工程围护结构平面示意图；图2上软下硬富水地层基坑工程围护结构施作钻孔灌注桩示意图；图3上软下硬富水地层基坑工程围护结构高压旋喷桩或三轴搅拌桩止水帷幕示意图；图4上软下硬富水地层基坑工程围护结构钻机钻孔示意图；图5上软下硬富水地层基坑工程围护结构施作交界面止水帷幕示意图；图6上软下硬富水地层基坑工程围护结构坑外施作首层帷幕注浆示意图；图7上软下硬富水地层基坑工程围护结构开挖首层小导坑并施作首层初期支护示意图；图8上软下硬富水地层基坑工程围护结构开挖首层中部核心土以及施作首层支撑体系示意图；图9上软下硬富水地层基坑工程围护结构施作第二层帷幕注浆示意图；图10上软下硬富水地层基坑工程围护结构施作第二层小导坑并施作第二层初期支护示意图；图11上软下硬富水地层基坑工程围护结构开挖第二层中部核心土以及施作第二层支撑体系示意图；图12上软下硬富水地层基坑工程围护结构施作第三层帷幕注浆示意图；图13上软下硬富水地层基坑工程围护结构开挖第三层小导坑并施作第三层初期支护示意图；图14上软下硬富水地层基坑工程围护结构开挖第三层中部核心土以及施作第三层支撑体系示意图；图中构件及所对应的标记：土层1、岩层2、钻孔灌注桩3、高压旋喷桩或三轴搅拌桩4、钻孔5、软硬土层交界面止水帷幕6、帷幕注浆7、小导坑8、预留核心土9、初期支护10、横向钢横撑11、环向钢围檩12。具体实施方式如附图1所示，本发明的基坑围护结构特征包括：钻孔灌注桩3，高压旋喷桩或三轴搅拌桩4，软硬土层交界面止水帷幕6，深孔帷幕注浆7，初期支护10和支撑体系，支撑体系包括横向钢横撑11、环向钢围檩12。如附图2所示，步骤1)，首先进行钻孔灌注桩3施工，在基坑开挖线外侧地层设计位置，先利用钻机钻过土层1，钻至岩层2内设计位置，下放钢筋笼，灌注混凝土形成钻孔灌注桩3，完成基坑外侧第一层围护结构。如附图3所示，步骤2)，在钻孔灌注桩3的外侧，进行高压旋喷桩或三轴搅拌桩4的施作，深度需达到软硬土层交界面(即土层1与岩层2交界面)。如附图4和图5所示，步骤3)，在高压旋喷桩或三轴搅拌桩4的中心位置钻孔，钻孔5的深度到达岩层2设计位置处，然后用高压旋喷注浆或用袖阀管注浆，形成软硬土层交界面止水帷幕6，实现基坑开挖前主动止水。如附图6所示，步骤4)，施作首层深孔帷幕注浆7，深度需达到首层开挖基坑深度以下；如附图7所示，步骤5)，开挖首层小导坑8，在基坑的外周侧邻近钻孔灌注桩3处，开挖小导坑8，预留出基坑中部预留核心土9；步骤6)，对首层直立开挖面施作初期支护10，初期支护10包括铺设钢筋网和喷射混凝土；步骤7)，开挖首层基坑中预留核心土9；如附图8所示，步骤8)，设置首层横向钢制围檩12，架设钢制横撑11；如附图9所示，步骤9)待围护结构达到预先设计强度，监控量测的结果正常，进入下一循环，首先在首层如附图施作首层帷幕注浆7之下施作下一层的帷幕部的注浆，形成第二层的帷幕注浆，重复步骤4)-步骤8)，如附图10-附图14所示，此处不再赘述。本发明的上软下硬富水地层基坑工程围护结构止水方法，能够保证上软下硬富水土层基坑工程在安全、快速、高效率开挖的基础上达到有效止水的效果。发明的核心在于主动止水和被动止水的结合，即基坑开挖前在围护结构外软硬地层交界面形成止水帷幕和随着基坑开挖分层分部施作深孔帷幕注浆达到防渗止水的效果。以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。