一種基于立體帷幕-井群體系的基坑防滲水及沉降控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于巖土工程、地質(zhì)工程領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于立體帷幕-井群體系的基坑防滲水及沉降控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]基坑降水過程中，當(dāng)豎向止水帷幕無法徹底隔斷降水含水層時(shí)，基坑抽取地下水將在降水目標(biāo)含水層內(nèi)產(chǎn)生較大范圍影響，將導(dǎo)致地下水資源浪費(fèi)、原生水文地質(zhì)環(huán)境擾動(dòng)、附近地面沉降等問題，同時(shí)排水還可能對(duì)市政設(shè)施產(chǎn)生大量負(fù)擔(dān)。
[0003]修建于建筑密集區(qū)的基坑，需要控制沉降，可能采用的方法不外乎隔、降、灌，而回灌在實(shí)施過程中往往因場(chǎng)地問題無法解決而難以大規(guī)模實(shí)施?；毓嗍墙邓姆催^程，抽灌結(jié)合就是一個(gè)巨大耗能的過程。當(dāng)回灌井距離基坑較近時(shí)，還可能導(dǎo)致基坑內(nèi)降深不達(dá)標(biāo)。同時(shí)，回灌將導(dǎo)致土體多期擾動(dòng)，反而可能加劇沉降和不均勻變形。目前，國內(nèi)已有基坑采用全封閉帷幕(豎向帷幕+水平帷幕)實(shí)現(xiàn)地下水的控制，但工程造價(jià)高，在要求的水平帷幕深度較大時(shí)，施工困難且質(zhì)量難以控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了克服上述技術(shù)缺陷而提供的一種基于立體帷幕-井群體系的基坑防滲水及沉降控制方法。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]—種基于立體帷幕-井群體系的基坑防滲水及沉降控制方法，其特征在于，本方法利用豎向不等深帷幕與水平向帷幕格柵技術(shù)形成立體帷幕。
[0007]所述的豎向不等深帷幕1設(shè)置在基坑外緣(所述豎向不等深帷幕已屬于現(xiàn)有技術(shù))，用以阻止地下水在基坑內(nèi)、外水位差的作用下由基坑外向基坑內(nèi)進(jìn)行的水平向滲流。
[0008]所述的水平向帷幕格柵2是指當(dāng)單純豎向不等深帷幕不能滿足基坑外降深要求或基坑底有可能出現(xiàn)流砂、管涌、突涌等不良現(xiàn)象時(shí)，用旋噴或高壓灌漿等方法，在距坑底一定距離處設(shè)置的具一定強(qiáng)度和抗?jié)B性能的連續(xù)水泥土水平帷幕格柵。水平向帷幕格柵2的關(guān)鍵是以水平隔滲體自重、工程粧與底板之間的摩擦力和底板與坑底之間一定厚度的土自重，來平衡地下水的浮托力以防止坑底發(fā)生突涌。同時(shí)，利用部分阻水效應(yīng)增加地下水豎向滲流過程中的水頭損失，達(dá)到減小基坑外含水層水位降深的目的。
[0009]所述的井群體系3是一種應(yīng)用廣泛的人工降低地下水水位的措施(所述井群體系已屬于現(xiàn)有技術(shù))，井點(diǎn)降水是指在擬建工程的基坑內(nèi)埋設(shè)能滲水的降水井點(diǎn)(以管狀布設(shè))，配置一定的抽水設(shè)備，不間斷的將地下水抽走，使基坑范圍內(nèi)的地下水水位降至所需深度，保證基坑工程能在較干燥的施工環(huán)境中進(jìn)行，同時(shí)滿足基坑抗突涌要求。本發(fā)明中井群體系3布設(shè)按固定井間距將抽水井布置在水平帷幕格柵2上方。
[0010]本方法綜合兩種帷幕形式及井群體系，在傳統(tǒng)豎向不等深帷幕的基礎(chǔ)上構(gòu)建水平向帷幕格柵結(jié)構(gòu)，形成地下空間內(nèi)的有限阻水體，通過合理優(yōu)化井群結(jié)構(gòu)，充分利用帷幕耗能原理增加地下水運(yùn)動(dòng)過程中的水頭損失，達(dá)到減小基坑外地下水水位降深從而減小沉降量的目的。該立體帷幕-井群體系充分利用墻-井作用機(jī)理，能夠有效控制基坑降水引發(fā)地面沉降問題，同時(shí)，相較于水平全封閉帷幕，大大減小工程量和工程造價(jià)，具有良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
[0011]立體帷幕中的豎向帷幕主要作用是防滲和繞滲，而水平帷幕的作用是防滲和消能，即不以較大厚度和強(qiáng)度與豎向帷幕接合在一起，不以增加的重度平衡地下水壓力，主要依靠水平帷幕上部土重平衡帷幕下水壓力，以有限厚度和滲流實(shí)現(xiàn)出口消能，降低出口水壓力并減小抽水量。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明方法的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為水平向帷幕格柵俯視結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖3為立體帷幕-井群體系實(shí)際效果剖面圖；
[0015]圖4為立體帷幕-井群體系技術(shù)流程圖；
[0016]標(biāo)記說明:1_不等深豎向帷幕墻，2-水平帷幕格柵，3-降水井群，4-基坑底面。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0018]原理分析
[0019]本發(fā)明方法提出利用不等深豎向帷幕、水平向帷幕格柵技術(shù)形成立體帷幕。
[0020]所述的不等深豎向帷幕設(shè)置在基坑外緣，用以阻止基坑外地下水在基坑內(nèi)外水位差的作用下向基坑內(nèi)的滲流，并防止由此產(chǎn)生流砂等的滲流破壞。
[0021]立體帷幕除了隔滲作用之外，主要是通過繞滲、消能來和坑內(nèi)抽水井群配合，在含水層中施工局部人工頂板，通過阻滲消耗能量，降低井群抽水量，在有限立體帷幕配合作用下，主要利用抽水井群實(shí)現(xiàn)降水減壓。
[0022]從而構(gòu)建立體帷幕-井群基坑降水體系的概念模型，建立立體帷幕-井群體系架構(gòu)。
[0023]本方法提出的立體帷幕中所述水平帷幕格柵，是指當(dāng)單純豎向不等深帷幕不能滿足沉降控制要求或基坑底有可能出現(xiàn)流砂、管涌、突涌等不良現(xiàn)象時(shí)，用旋噴或高壓灌漿等方法，在距坑底一定距離處設(shè)置的具一定強(qiáng)度和抗?jié)B性能的連續(xù)水泥土水平格柵板體。水平向帷幕格柵的關(guān)鍵是以水平隔滲體自重、工程粧與底板之間的摩擦力和底板與坑底之間一定厚度的土自重，來平衡地下水的浮托力以防止坑底發(fā)生突涌。即不以較大厚度和強(qiáng)度與豎向帷幕接合在一起，不以增加的重度平衡地下水壓力，主要依靠水平帷幕格柵上部土重平衡帷幕下水壓力，以有限厚度和滲流實(shí)現(xiàn)出口消能，降低出口水壓力并減小抽水量。
[0024]針對(duì)以往基坑降水中懸掛式豎向帷幕無法在超大深基坑中有效利用墻井作用以及封閉式帷幕造價(jià)高的問題，提出構(gòu)建豎向帷幕和水平帷幕分離的立體帷幕體系。與懸掛式帷幕不同的是立體帷幕構(gòu)建了水平帷幕格柵并與豎向不等深帷幕共同作用，同時(shí)能在水平和垂直兩個(gè)方向?qū)崿F(xiàn)隔水和減滲消能。與封閉式帷幕不同的是立體帷幕中水平帷幕不與豎向帷幕接合，不滿堂布設(shè)，不絕對(duì)封水，利用滲流消能減小出口水頭壓力，減小井群降水壓力，最終利用井群實(shí)現(xiàn)降水減壓。
[0025]實(shí)施例
[0026]具體實(shí)施例中，如圖1所示，首先進(jìn)行豎向不等深帷幕1施工，對(duì)于深基坑而言通?？刹捎玫叵逻B續(xù)墻，豎向帷幕底端不等深，使與不透水的支護(hù)粧連接成不等深豎向帷幕
1。水平帷幕格柵2可采用高壓旋噴、MJS、注漿等方法，使之不以較大厚度和強(qiáng)度與不等深豎向帷幕1接合在一起，水平帷幕格柵2位于基坑底面4以下，距基坑底面lm以下，在基坑中豎直方向起到了部分阻水作用。井群體系3按均勻布設(shè)方式以固定井間距將抽水井布置在基坑中，由于增加水平帷幕，故其數(shù)量將遠(yuǎn)小于無水平帷幕條件下的，降水井應(yīng)位于水平帷幕格柵2上方，地下水通過水平帷幕格柵2空隙被井群體系3抽出。井群體系3是由若干降水井組成。
[0027]所述MJS，全稱:全方位高壓噴射法。
[0028]如圖3所示，地下水在基坑內(nèi)、外水位差的作用下由基坑外向基坑內(nèi)進(jìn)行的水平向滲流，繞過豎向不等深帷幕1繼而流向水平帷幕格柵2，豎向不等深帷幕1 一定程度上起到阻水作用，但不完全隔水。地下水由于浮托力繼續(xù)向上部滲流，這時(shí)水平帷幕格柵2以水平隔滲體自重、工程粧與底板之間的摩擦力和底板與坑底之間一定厚度的土自重，來平衡地下水的浮托力以防止坑底發(fā)生突涌，部分地下水通過水平帷幕格柵2，由井群體系3抽離基坑，反過來實(shí)現(xiàn)降水減壓。
[0029]如圖4所示，在基坑工程中，為預(yù)防地下水在基坑內(nèi)、外水位差的作用下由基坑外向基坑內(nèi)進(jìn)行的水平向滲流或者基坑底底有可能出現(xiàn)流砂、管涌、突涌等不良現(xiàn)象，采取降水和帷幕隔斷措施，所述的降水即井群體系降水法，削減降低壓力后的水頭，減小帷幕所承受的壓力；所述帷幕隔斷即上述水平帷幕格柵2和豎向帷幕1組合的立體帷幕，以有限厚度和滲流實(shí)現(xiàn)出口消能，降低出口水壓力并減小抽水量。立體帷幕及井群配合，形成立體帷幕-井群體系，實(shí)現(xiàn)了降水控制，基坑外圍不產(chǎn)生明顯水位降深及沉降。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于立體帷幕-井群體系的基坑防滲水及沉降控制方法，其特征在于，由豎向不等深帷幕、水平向帷幕格柵和基坑內(nèi)降水井群組成，建立立體帷幕-井群體系架構(gòu)，其中: 利用豎向不等深帷幕(1)與水平向帷幕格柵(2)形成立體帷幕； 在傳統(tǒng)豎向不等深帷幕(1)的基礎(chǔ)上構(gòu)建水平向帷幕格柵(2)結(jié)構(gòu)，形成地下空間內(nèi)的有限阻水體， 通過井群(3)結(jié)構(gòu)，充分利用帷幕耗能原理增加地下水運(yùn)動(dòng)過程中的水頭損失，達(dá)到減小基坑外地下水水位降深從而減小沉降量的目的； 該立體帷幕-井群體系充分利用墻-井作用機(jī)理，能夠有效防止因滲流產(chǎn)生的基坑失穩(wěn)問題并控制基坑降水引發(fā)地面沉降量。
【專利摘要】本方法所提出的一種基于立體帷幕-井群體系的基坑防滲水及沉降控制方法，由豎向不等深帷幕、水平向帷幕格柵和基坑內(nèi)降水井群組成。在傳統(tǒng)豎向不等深帷幕的基礎(chǔ)上構(gòu)建水平向帷幕格柵結(jié)構(gòu)，形成地下空間內(nèi)的有限阻水體，通過合理優(yōu)化井群結(jié)構(gòu)，充分利用帷幕耗能原理增加地下水運(yùn)動(dòng)過程中的水頭損失，達(dá)到減小基坑外地下水水位降深從而減小沉降量的目的。該立體帷幕-井群體系充分利用墻-井作用機(jī)理，能夠有效防止因滲流產(chǎn)生的基坑失穩(wěn)問題并控制基坑降水引發(fā)地面沉降量，同時(shí)，相較于水平全封閉帷幕，大大減小工程量和工程造價(jià)，具有良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
【IPC分類】E02D19/10, E02D19/18, E02D31/02
【公開號(hào)】CN105421498
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510780820
【發(fā)明人】王建秀, 劉笑天, 劉無忌, 宋東升, 胡明治
【申請(qǐng)人】同濟(jì)大學(xué)
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年11月16日