一種利用水壓力支護的基坑修建方法與流程

本發明屬于基坑設計施工技術領域，具體涉及一種利用水壓力支護的基坑修建方法。

背景技術：

采用明挖法施工地下工程時，一般在基坑(特別是軟土地區)開挖前，需要在地面沿基坑周邊施工豎向的圍護結構(如地下連續墻，鉆孔灌注樁等)，待圍護結構強度達到要求后才能開挖，否則可能由于土體失穩造成基坑垮塌。基坑開挖后，圍護結構下部嵌固在土中，上部一側擋土，一側臨空，成為一種懸臂結構，其結構內力隨開挖深度增加而增大。當基坑深度達到一定深度時，單純依靠圍護結構承受外部水土壓力不安全也不經濟，故一般需對圍護結構加相應的支撐以達到改善圍護結構受力的目的。

現有工程施工中多采用混凝土內支撐或鋼管內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，無法在基坑內部采用支撐，如基坑內主體結構采用裝配式結構時。由于該種裝配式結構的構件在基坑外預制，待達到設計強度后，直接吊放至基坑內拼裝，此時基坑內不能留有內支撐，否則結構無法拼裝。裝配式結構具有施工質量好、速度快、現場作業少、環保等優點，是國家大力推廣采用的結構，但用于地下工程時，需要基坑提供充足的作業空間。

目前，對于無法采用內支撐的基坑，一般是在基坑開挖到一定深度后，從坑內斜向鉆孔施工錨索，利用錨索張拉的拉力作用于圍護結構上，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)錨索與圍護結構的作用過程中，需通過承壓板、夾片、錨環等組成的錨具來錨固，錨具會侵入基坑內，影響坑內結構的布置和施工；3)當圍護結構為鉆孔灌注樁等柱狀結構時，因無法做到單樁錨固，一般需在圍護結構內設置腰梁等結構，從而進一步占用坑內空間，造成結構和空間的浪費；4)錨索由于長度較大，容易侵入基坑外其他建筑的紅線內，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，留置于地層內后不利于周邊臨近地下空間的日后開發。

技術實現要素：

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發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基坑內外水壓差來保證基坑結構受力平衡，實現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空間、支護效果不好等問題。

為實現上述目的，按照本發明，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構，并確定基坑場地處的地下水位；

s2根據地下水位的埋深即地下水位至地表的深度，對基坑內水位進行調整，使得基坑內水位高于基坑外水位，并以此形成基坑內外水位差；

s3利用基坑內外水位差使基坑圍護結構內側的水土壓力高于外側水土壓力，以此作為支護，實現圍護結構的受力平衡；

s4按計算確定的內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灌水保持內外水位差，直至開挖至坑底，完成基坑修建。

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

作為本發明的進一步改進，當地下水位埋深較大時，在開挖過程中向基坑內灌水，使基坑內水位高于基坑外水位。

作為本發明的進一步改進，在基坑內有水的情況下進行內部主體結構拼裝，并回填主體結構與圍護結構之間的空隙，完成全部主體結構在基坑內的拼裝。

作為本發明的進一步改進，可以在內部主體結構頂板以上的不受限空間設置圍護結構的內支撐結構，以進一步優化圍護結構的受力。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：

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

(2)本發明的基坑修建方法利在基坑開挖過程中，可不采用支撐，或僅在內部結構頂板以上空間設置內支撐，不會對周邊地下空間使用產生影響；

(3)本發明的基坑修建方法大幅拓展了拼裝式地下結構可以適用的地質條件與環境條件，有利于拼裝式地下結構的推廣應用。

附圖說明

圖1為現有技術中的一種基坑內支撐結構示意圖；

圖2為現有技術中的基坑內通過錨索加固的結構示意圖；

圖3為本發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為本發明一個實施例的基坑修建方法的基坑圍護結構受力示意圖；

圖6為本發明一個實施例的基坑修建方法的內部結構施工示意圖；

圖7為本發明又一個實施例的基坑修建方法的內部結構施工示意圖；

在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結構，其中：1-基坑外側初始水位；2-施工時基坑外側水位；3-基坑內側初始水位；4-施工時基坑內側水位；5-圍護結構；6-降水井；7-地表標高；8-圍護結構底標高；9-基坑底標高；10-基坑；11-基坑內側水壓力；12-基坑內側水土壓力；13-基坑外側土壓力；14-基坑外側水土壓力；15-疏干后基坑內水位；16-主體結構；17-主體結構同圍護之間的空隙；18-主體結構頂板上方內支撐。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

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

圖3為本發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為本發明一個實施例的基坑修建方法的基坑圍護結構受力示意圖；圖6為本發明一個實施例的基坑修建方法的內部結構施工示意圖；圖7為本發明又一個實施例的基坑修建方法的內部結構施工示意圖。

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

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周邊施工圍護結構5。

(2)根據地下水位的埋深(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布設降水井6，降低基坑外側周邊的地下水水位2至h，同時向基坑10內灌水，使基坑內初始水位3逐步增加，施工時基坑內水位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內灌水，使施工時基坑內水位4高于基坑外水位2，即h>h。

(3)利用基坑10內外水位差δh(δh＝h-h)使基坑圍護結構內側的水土壓力12高于外側水土壓力14，從而實現圍護結構的受力平衡。

本發明方法中，合理的內外水位差δh應根據地質條件、基坑開挖深度、周邊環境條件等因素經計算后確定，其屬于本領域技術人員根據相應的設計或實際因素可以得到的，不屬于本發明方案的重點，在此不再贅述。

(4)按計算確定的內外水位差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灌水保持內外水位差δh，直至開挖至坑底9。

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

在一個優選實施例中，為減少帶水開挖的深度，還可以在內部主體結構頂板以上的不受限空間設置圍護結構的內支撐結構，改善圍護結構的受力情況。

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