一种逆作法施工基坑的开挖方法与流程

本发明属于基坑土方工程施工的技术领域，尤其涉及一种逆作法施工基坑的开挖方法。

背景技术：

随着城市地下空间不断开发利用，基坑的规模越来越大，逆作法施工在经济效益、社会效益、环境效益均有突出的优点：1)可使建筑物上部结构的施工和地下基础结构施工平行立体作业，在建筑规模大、且上下层次多时，大约可节省工时1/3；2)顶底板形成挡土结构，变形位移小，受力合理，因而对邻近建筑的影响小；3)施工可少受风雨影响，且土方开挖可较少或基本不占总工期；4)地下室顶板平面可作为工作平台，不必另外架设开挖工作平台与内撑，这样大幅度削减了支撑和工作平台等大型临时设施，减少了施工费用。然而逆作法施工中往往因基坑较深存在土方开挖施工难度大问题；同时挖土作业空间狭小，不利于大规模机械化施工，一些大型机械施工操作空间受到限制，土方垂直运输采用现有的设备施工缓慢，又或需要建设临时工程辅助运输，给工程建设带来很大影响，同时城市交通管制也会造成土方运输时间受限。以上缺陷都会造成工期延长和经济损失；同时土方运输会带来城市扬尘大、施工现场环境恶劣等问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种逆作法施工基坑的开挖方法，逆作法区土方采用水力冲挖为主、机械开挖为辅的施工方法，减少施工时间和费用，提高工作效率。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种逆作法施工基坑的开挖方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)基坑围护结构的设置，在基坑四周设置连续墙，根据基坑上方建筑物来进行分区，确定顺作区和逆作区，根据基坑开挖的土方量及开挖方式确定开挖层厚，并在逆作区基坑内部间隔浇筑或打下中间支承桩或柱；

2)浇筑顶部工作平台，顶层采用机械开挖，待挖至地下一层底板的标高后浇筑地下一层的顶板，顶板在顺作区及预留电梯的位置形成开口，顶板可作为基坑开挖的工作平台；

3)设置水力冲挖装置，在顶板上设置水箱，在水箱顶部设置取水泵，通过取水管与水源相连通，底部设置数个冲水泵，通过冲水管与水枪相连，冲水管通过顺作区及预留电梯的开口进入基坑；

4)设置泥浆输运装置，在机械作业盲区及分区中心位置由机械开挖形成泥浆池，泥浆池内设有泥浆泵，泥浆泵通过排泥管将泥浆输运至泥浆处理区，排泥管通过顺作区及预留电梯的开口铺设至基坑外部；

5)逆作区地下室楼板浇筑，先对顺作区进行开挖，然后进行逆作区的开挖，方便机械开挖时采用机械开挖，机械开挖受限时则采用水力冲挖，在对逆作区进行水力冲挖时，可沿顺作区周边布置数个冲挖点，通过水枪喷射高压水流冲刷土体，形成泥浆流至泥浆池，待开挖至地下二层的底板标高时，浇筑地下一层的底板，地下一层的底板在顺作区的位置形成开口，继续向下开挖地下三层的土方至底板标高后，浇筑地下二层的底板，地下二层的底板在顺作区的位置形成开口，重复开挖直至距基坑基底一定高度的位置，浇筑地下底层的顶板，地下底层的顶板在顺作区的位置形成开口；

6)基坑清底，开挖至距基坑基底一定高度的位置后，采用人工辅助小型设备清底，由逆作区向顺作区推进一次清底至基坑基底标高处，清底的土方采用运土堆高，堆高1m～2m范围进行水力冲刷运输，最后清除垃圾碎石后进行地下底层的底板浇筑；

7)顺作区地下室楼板浇筑，顺作区地下室各层顶板支模浇筑，最后进行逆作区与顺作区地下室同标高处各层顶板的对应连接处理。

按上述方案，所述步骤1)中开挖层厚为1.4m～1.6m，各个班组开挖工作面的高度差小于或等于80cm。

按上述方案，所述步骤4)中泥浆池底标高低于开挖土层顶面标高0.5m～1m。

按上述方案，所述步骤4)中泥浆在泥浆处理区沉淀处理，待沉淀后泥浆上层清水循环利用，底层泥浆运至弃土点。

按上述方案，所述步骤5)中一定高度为180mm～200mm。

按上述方案，所述步骤5)中地下室各层的顶、底板均可作为工作平台，设置中转水箱和中转储泥箱，分别通过中转水泵和中转泥浆泵与冲水管及排泥管相连通。

本发明的有益效果是：1、提供一种逆作法施工基坑的开挖方法，管道设置灵活，可以将泥浆排出口设置在交通管制外区域，方便现场其它施工，同时解决交通管制带来的停工问题；2、解决了逆作法施工空间狭小致机械开挖难度大的问题；3、采用排泥管运输可以避免因基坑过深而造成的土方垂直运输难度大的问题；4、该方法采用地下室顶、底板直接作为工作平台和水平支撑，不必另外架设开挖工作平台与支撑，减少了施工费用，经济节约且缩短工期；5、土方通过水力运输，可采用较小的敞开通道，形成地下室顶板上下两个独立的施工空间，有效地缩短了施工工期，约可减少工时1/3；6、本发明施工方法能够有效地提高基坑土方开挖效率，减少土方开挖现场、周边环境扬尘以及施工噪音，节能环保；7、管道可从预留电梯开口、后浇带等地下室楼板开口或顺作区开口处铺设，不用在逆作法区各顶底板中开设取土口，避免了后期顶底板口的修补工作。

附图说明

图1为本发明一个实施例的分区示意图。

图2为本发明一个实施例的土方开挖示意图。

图3为本发明一个实施例的基坑清底示意图。

其中：1.逆作区分区一，2.逆作区分区二，3.逆作区分区三，4.顺作区分区一，5.基坑，6.地下一层顶板，7.水箱，8.冲水管，9.水枪，10.排泥管，11.基底标高，12.泥浆池。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明进一步的描述。

发挥水力冲挖技术的特点，解决了深基坑工程采用逆作法施工时存在的土方开挖运输难度大、效率低、上部结构施工受基坑开挖的影响、基坑施工受天气影响等问题。

一种逆作法施工基坑的开挖方法，包括如下内容：

1)基坑围护结构的设置，在基坑5的四周设置连续墙，根据基坑上方建筑物来进行分区，确定顺作区和逆作区，如图1所示，将施工基坑分为：逆作区分区一1、逆作区分区二2、逆作区分区三3和顺作区分区一4，根据基坑开挖的土方量及开挖方式确定开挖层厚，层厚为1.4m～1.6m，同一分区可多个班组轮流或同时施工，各个班组开挖工作面的高度差小于或等于80cm，并在逆作区基坑内部间隔浇筑或打下中间支承桩或柱，作为施工期间于底板封底之前承受上部结构自重和施工荷载的支撑；

2)浇筑顶部工作平台，顶层采用机械开挖，待挖至地下一层底板的标高后浇筑地下一层的顶板6，顶板在顺作区及预留电梯的位置形成开口，顶板可作为基坑开挖的工作平台；

3)设置水力冲挖装置，在顶板上设置水箱7，在水箱顶部设置取水泵，通过取水管与水源相连通，底部设置数个冲水泵，通过冲水管8与水枪9相连，冲水管通过顺作区及预留电梯的开口进入基坑，同时考虑高峰期配水量大于平均值及设备损坏维修，应增设冲水管；

4)设置泥浆输运装置，在机械作业盲区及分区中心位置由机械开挖形成泥浆池12，泥浆池底标高低于开挖土层顶面标高0.5m～1m，泥浆池内设有泥浆泵，泥浆泵通过排泥管10将泥浆输运至泥浆处理区，排泥管通过顺作区及预留电梯的开口铺设至基坑外部，根据每日吹填出土量和泥浆浓度来计算排泥管直径，同时考虑高峰期排泥量大于平均值及设备损坏维修，应增设排泥管，泥浆在泥浆处理区沉淀处理，待沉淀后泥浆上层清水循环利用，底层泥浆运至弃土点；

5)逆作区地下室楼板浇筑，先对顺作区进行开挖，然后进行逆作区的开挖，方便机械开挖时采用机械开挖，机械开挖受限时则采用水力冲挖，在对逆作区进行水力冲挖时，可沿顺作区周边布置数个冲挖点，通过水枪喷射高压水流冲刷土体，形成泥浆流至泥浆池，冲挖时避免水流水平冲向中间支承桩或柱，应使水流柱体与中间支承桩或柱截面相切进行冲刷，防止造成中间支承桩或柱的损坏，待开挖至地下二层的底板标高时，浇筑地下一层的底板，地下一层的底板在顺作区的位置形成开口，继续向下开挖地下三层的土方至底板标高后，浇筑地下二层的底板，地下二层的底板在顺作区的位置形成开口，重复开挖直至距基坑基底一定高度的位置，浇筑地下底层的顶板，地下底层的顶板在顺作区的位置形成开口(见图2)，在开挖过程中，地下室各层的顶、底板均可作为工作平台，设置中转水箱和中转储泥箱，分别通过中转水泵和中转泥浆泵与冲水管及排泥管相连通，保证供水及排泥的顺利进行；

6)基坑清底，开挖至距基坑基底180mm～200mm的位置后，采用人工辅助小型设备清底，由逆作区向顺作区推进一次清底至基坑基底标高处，清底的土方采用运土堆高，堆高1m～2m范围进行水力冲刷运输，最后清除垃圾碎石后进行地下底层的底板浇筑(见图3)；

7)顺作区地下室楼板浇筑，顺作区地下室各层顶板支模浇筑，最后进行逆作区与顺作区地下室同标高处各层顶板的对应连接处理，完成地下施工。

该方法适用于粉质黏土、砂类土、细粒土等含水量高易形成泥浆的土质。