高水位地区建筑基础施工时的泄压抗浮方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种高水位地区建筑基础施工时的泄压抗浮方法及装置，该方法包括测量放线、冲孔、滤管制作与安装、抽水泄压和封井5个步骤。本发明与抗拔桩相比较，具有施工速度快，无需大量的大型机械设备；设备简单易于制作；节能、环保，施工中钢筋和混凝土用量少。本发明适用于东部沿海地区大面积整体地下结构工程。
【专利说明】高水位地区建筑基础施工时的泄压抗淳方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高水位地区建筑基础施工时的泄压抗浮方法及装置，属于地下结 构建设中的高水位自然基础施工【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 目前，随着科技的不断发展，沿海建设用地的不断减少，开发利用沿海滩涂地成为 一种趋势。沿海滩涂的砂质粉土承载力能满足地下结构承载力要求，但沿海滩涂的高水位 决定了解决地下结构抗浮的成本将不断增加，设计工况可以采取覆土解决。如不采取措施， 施工阶段不可能达到设计工况的要求。要解决施工阶段地下结构抗浮问题，以减少浮力对 地下结构的破坏，发明了高水位无桩地下结构施工过程中的泄压抗浮的装置系统。与抗拔 桩相比较，其设备简单、施工方便、功效快、成本低、节省能源、环保等特点。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于，提供一种高水位地区建筑基础施工时的泄压抗浮方法及装 置，以解决施工阶段地下结构抗浮问题，并减少浮力对地下结构的破坏，从而克服现有技术 的不足。
[0004] 本发明的技术方案是这样实现的： 本发明的一种高水位地区建筑基础施工时的泄压抗浮方法为，该方法是在基础垫层施 工完毕后按以下步骤施工： 第一步，在基础垫层上每500M2范围内标记一个定位点； 第二步，将高压水枪与压力大于1. 5 Mpa的增压水泵连接，通过高压水枪在每个定位点 冲凿深度大于6米的垂直深井； 第三步，先在深井底部填入厚度约1米的砂石，再将外径小于深井口径的滤管居中放 在深井底部的砂石上，然后用砂石填充在滤管与深井之间，砂石的填充高度距深井井口约1 米左右，砂石之上用粘土封闭；滤管顶端距基础垫层顶面约200mm。
[0005] 第四步，在每个滤管内安装潜水泵，启动每个滤管内的潜水泵将渗入滤管的地下 水同时抽出，使地下水水位处于基础垫层500mm以下； 第五步，在基础垫层上进行建筑基础施工，当建筑基础的地下结构顶板覆土完成，并确 认地下结构可以满足抗浮要求后，将滤管封闭。
[0006] 前述方法中，所述第二步所用高压水枪是用钢管和钢板焊接而成；高压水枪的枪 身为一段外径为50mm，厚度为5mm的无缝钢管；高压水枪的喷嘴为焊接在枪身下端的锥形 管，锥形管的出口内径为16mm;枪身外设有冲凿管，冲凿管的外径根据深井的口径确定，冲 凿管经连接板与枪身焊接；在高压水冲井过程中，不断将冲凿管提升1米左右后然后自由 下落，通过冲凿管的外径控制深井的孔径。
[0007] 前述方法中，所述第三步所用滤管用钢管制成；滤管的长度和外径根据深井的深 度和孔径确定；滤管的外壁与深井的井壁之间的间距为100-200mm，滤管外填充有砂石的 范围为过滤段，过滤段均布有直径为15mm，间距为150mm的过滤孔，过滤段外包裹有过滤 网，过滤网采用两层密目尼龙网。
[0008] 根据上述方法构成的本发明的一种泄压抗浮装置为，该装置包括深井，在深井内 设有滤管，滤管底部和滤管与深井之间设有砂石，砂石上部的滤管与深井之间填充有粘土， 滤管内设有潜水泵。
[0009] 前述装置中，所述滤管下部均布有滤孔，滤孔外设有过滤网。
[0010] 前述装置中，所述滤管上部设有止水钢板。
[0011] 由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，本发明通过高水位无桩地下 结构施工过程中的泄压抗浮的装置可以减少浮力对地下结构的破坏，与抗拔桩相比较，本 发明具有施工速度快，无需大量的大型机械设备；设备简单易于购买或加工制作；节能、环 保，施工中钢筋和混凝土用量少。本发明适用于东部沿海地区大面积整体地下结构工程。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1是本发明的结构示意图； 图2是图1中的局部放大图； 图3是冲孔用高压水枪的结构示意图； 图4是滤管的结构示意图。
[0013] 图中的标记为：I-深井，2-滤管，3-砂石，4_粘土，5-潜水泵，6-滤孔，7-过滤网， 8-止水钢板，9-枪身，10-喷嘴，11-冲凿管，12-连接板，13-过滤网，14-基础垫层。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何 限制。
[0015] 本发明的一种高水位地区建筑基础施工时的泄压抗浮方法为，如图1所示，该方 法是在基础垫层施工完毕后按以下步骤施工： 第一步，在基础垫层上每500M2范围内标记一个定位点； 第二步，将高压水枪与压力大于1. 5 Mpa的增压水泵连接，通过高压水枪在每个定位点 冲凿深度大于6米的垂直深井； 第三步，先在深井底部填入厚度约1米的砂石，再将外径小于深井口径的滤管居中放 在深井底部的砂石上，然后用砂石填充在滤管与深井之间，砂石的填充高度距深井井口约1 米左右，砂石之上用粘土封闭；滤管顶端距基础垫层顶面约200mm。
[0016] 第四步，在每个滤管内安装潜水泵，启动每个滤管内的潜水泵将渗入滤管的地下 水同时抽出，使地下水水位处于基础垫层500mm以下； 第五步，在基础垫层上进行建筑基础施工，当建筑基础的地下结构顶板覆土完成，并确 认地下结构可以满足抗浮要求后，将滤管封闭。
[0017] 前述第二步所用高压水枪是用钢管和钢板焊接而成；高压水枪的枪身9为一段外 径为50_，厚度为5mm的无缝钢管；高压水枪的喷嘴10为焊接在枪身下端的锥形管，锥形 管的出口内径为16mm ;枪身9外设有冲凿管11，冲凿管11的外径根据深井的口径确定，冲 凿管11经连接板12与枪身9焊接；在高压水冲井过程中，不断将冲凿管11提升1米左右 后然后自由下落，通过冲凿管11的外径控制深井1的孔径。前述第三步所用滤管2用钢管 制成；滤管2的长度和外径根据深井的深度和孔径确定；滤管2的外壁与深井1的井壁之间 的间距为100-200mm，滤管外填充有砂石3的范围为过滤段，过滤段均布有直径为15mm，间 距为150mm的滤孔6,过滤段外包裹有过滤网13,过滤网采用两层密目尼龙网。
[0018] 根据上述方法构成的本发明的一种泄压抗浮装置的结构示意图如图1和2所示， 该装置包括深井1，深井1内设有滤管2,滤管2底部和滤管2与深井1之间设有砂石3,砂 石3上部的滤管2与深井1之间填充有粘土 4,滤管2内设有潜水泵5。滤管2下部均布有 滤孔6,滤孔6外设有过滤网7。滤管2上部设有止水钢板8。 实施例
[0019] 1、测量放线 基础垫层14施工完毕后，在基础垫层14上每500 rtf标记一个定位点，定位点采用油漆 标注，作为开孔冲孔的依据。
[0020] 2、冲孔 采用压力达到1. 50MPa以上增压水泵，通过蛇形高压胶管连接高压水枪，高压水枪的 枪身为Φ50Χ 5mm无缝钢管，下端焊接一段孔口为Φ 16mm的锥形管作为喷嘴10,枪身9外 套有一段长150mm直径Φ610Χ 13mm的钢管作为冲凿管11，通过喷嘴10喷出的高压水和冲 凿管11的在深井1孔壁上的冲凿成孔。
[0021] 将高压水枪对准井点位置，启动高压水泵，水压控制在1. 5MPa，在高压水枪的高压 射流冲击下冲凿管11开始下沉，并通过绳索不断地提升和放下冲凿管11通过冲凿管11冲 凿深井的井壁。按经验，对于一般的含砂粘土来说，冲凿管11每次的提升高度在1米左右 然后再放下，落距在1米左右，在高压水与冲凿管11的冲切作用下，大约在25?30min时 间之内可冲出1米左右的孔。若在冲切过程中遇到较厚的纯粘土时，沉管时间要延长，此时 可采取增加高压水泵的压力，以达到加速沉管的速度。冲击孔的成孔直径与冲凿管11的直 径相对应，本例中冲凿管11的直径为600mm。深井1的直径应大于滤管2的外径，以确保滤 管2外壁与深井1内壁之间有一定的间隙，以便在滤管2与深井1之间填充砂石3,冲孔的 设计深度为6米，实际冲孔时，应比滤管2设计深度深500mm以上，以防止冲凿管11拔出时 部分土塌落，并使滤管2底部存有足够的砂石3。
[0022] 冲凿管11上下移动时应保持垂直，使深井井壁保持垂直，若在凿孔时遇到较大的 石块和砖块应及时清除，无法清除时可移位后重新打井。
[0023] 3、滤管的制作与安装 滤管2采用直径300 X 3. 5mm的钢管或铁管制成，滤管2长度约为6米，滤管2底部长度 5. 3m范围为过滤段，过滤段设有直径15mm间距150mm滤孔6,滤孔6按梅花形均布，过滤段 包裹有过滤网13,过滤网13为两层密目尼龙网。滤管2制作好后，先在深孔1的底部垫一 层厚度为1米左右的砂石3,然后将制作好的滤管2居中垂直立于深井1底部的砂石3上， 放入滤管2后，在滤管四周填充砂石3,滤管2顶部高出基础垫层14顶面200_。滤管2在 基础垫层中设置3mm厚的止水钢板8,止水钢板8为宽度150mm的环形。基础垫层14采用 混凝土浇筑至泄压管壁。
[0024] 滤管应放置在井孔的中间，砾石滤层的作用是提高透水性，并防止土粒渗入滤管 堵塞滤管的滤孔和过滤网的网眼。填砂厚度要均匀，速度要快，填砂中途不得中断，以防深 井的孔壁塌土。
[0025] 砂石3的填充高度，至少要超过滤管顶以下1?1. 5m，其上1?1. 5m采用粘土填 缝，防止漏气。
[0026] 4、抽水泄压 滤管2全部安装完毕后进行试抽。当所有抽水设备运转正常后，整个抽水管路达到设 计的出水量，可以投入正常抽水作业，保证水位处于基础垫层14以下500mm。
[0027] 5、封井 滤管的封堵条件，基础垫层14顶板的覆土完成，且结构设计工况满足抗浮要求后，进 行滤管封堵。封堵采用钢筋混凝土进行封堵，钢筋遇滤管时，弯折绕过管壁，滤管外侧位于 底板中部焊接3_厚的止水钢板，止水钢板为环形，止水钢板的内径与滤管相对应，止水钢 板的外径为600_，封井与混凝土浇筑同时进行。当荷载满足结构抗浮要求后，滤管方可 以进行封闭，底板垫层以下灌砂，底板范围采用C35微膨胀混凝土分三次浇筑，每次浇筑 200_厚，滤管内壁适当焊接钢筋头6个，每次浇筑观察3天，不渗漏方可浇筑下一层，第三 次浇筑前，底板面以下，滤管内加焊3_钢板与滤管满焊，埋于第三次混凝土以下。若水压 过大采用直径20导管引流，再注浆。
[0028] 6、监视监测 泄压降水运行期间，观测井应每天至少监测一次，在水位异常情况下，水位观测频率按 实际需要增加。根据水位监测报表每天及时统计水位报表，形成水位曲线，分析水位对结构 影响情况。
[0029] 地下水位监测应当根据勘察报告、降水设计文件、降水方案和降水施工组织设计 等有关监测要求，制定监测监护方案，提出各项报警值界线。监测记录应当规范，监测数据 应当准确，并及时计算整理，提出合理意见，经审核后报设计、监理等有关单位。
【权利要求】
1. 一种高水位地区建筑基础施工时的泄压抗浮方法，其特征在于：该方法是在基础垫 层施工完毕后按以下步骤施工： 第一步，在基础垫层上每500M2范围内标记一个定位点； 第二步，将高压水枪与压力大于1. 5 Mpa的增压水泵连接，通过高压水枪在每个定位点 冲凿深度大于6米的垂直深井； 第三步，先在深井底部填入厚度约1米的砂石，再将外径小于深井口径的滤管居中放 在深井底部的砂石上，然后用砂石填充在滤管与深井之间，砂石的填充高度距深井井口约1 米左右，砂石之上用粘土封闭；滤管顶端距基础垫层顶面约200mm ; 第四步，在每个滤管内安装潜水泵，启动每个滤管内的潜水泵将渗入滤管的地下水同 时抽出，使地下水水位处于基础垫层500mm以下； 第五步，在基础垫层上进行建筑基础施工，当建筑基础的地下结构顶板覆土完成，并确 认地下结构可以满足抗浮要求后，将滤管封闭。
2. 根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述第二步所用高压水枪是用钢管和钢板 焊接而成；高压水枪的枪身为一段外径为50_，厚度为5_的无缝钢管；高压水枪的喷嘴为 焊接在枪身下端的锥形管，锥形管的出口内径为16mm;枪身外设有冲凿管，冲凿管的外径 根据深井的口径确定，冲凿管经连接板与枪身焊接；在高压水冲井过程中，不断将冲凿管提 升1米左右后然后自由下落，通过冲凿管的外径控制深井的孔径。
3. 根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述第三步所用滤管用钢管制成；滤 管的长度和外径根据深井的深度和孔径确定；滤管的外壁与深井的井壁之间的间距为 100-200mm，滤管外填充有砂石的范围为过滤段，过滤段均布有直径为15mm，间距为150mm 的过滤孔，过滤段外包裹有过滤网，过滤网采用两层密目尼龙网。
4. 一种根据权利要求1-3任一所述方法构成的泄压抗浮装置，包括深井（1 )，其特征在 于：在深井（1)内设有滤管（2)，滤管（2)底部和滤管（2)与深井（1)之间设有砂石（3)，砂 石（3 )上部的滤管（2 )与深井（1)之间填充有粘土（ 4)，滤管（2 )内设有潜水泵（5 )。
5. 根据权利要求4所述装置，其特征在于：所述滤管（2)下部均布有滤孔（6)，滤孔（6) 外设有过滤网（7)。
6. 根据权利要求5所述装置，其特征在于：所述滤管（2)上部设有止水钢板（8)。
【文档编号】E21B7/18GK104060636SQ201410218201
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年5月22日 优先权日:2014年5月22日
【发明者】苗恩新, 常胜敏, 赵军, 李雍红, 罗明 申请人:中国建筑第四工程局有限公司