一種豎井施工方法與流程

本發明屬于基坑工程施工技術領域，主要涉及一種豎井施工方法，并適用于特深豎井施工。

背景技術：

目前特深豎井施工問題很多，其中急需要解決的是深層地下水處理問題，深層地下水會對豎井有一定的壓力，會影響豎井的施工，一般的，特深豎井的深度達60m以上。如果采用降水措施必然會對豎井周邊環境產生影響，特別是城市中心區采用降水基坑開挖，降深層承壓水施工風險大，常規的措施是采用降水井、隔水帷幕及回灌并舉的方法，但是對于特深豎井基坑施工情形，降水量大，周邊環境影響更突出。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種豎井施工方法，以解決豎井施工過程中地下水對施工的影響。

為解決上述技術問題，本發明提供一種豎井施工方法，包括以下步驟：

S1：圍護地墻施工；

S2：豎井淺層開挖；

S3：在已經完成淺層開挖的豎井內注水，并在水中對豎井剩余部分實施水中開挖；

S4：對豎井底部進行封底；

S5：施工豎井的內襯墻。

可選的，所述圍護地墻為鋼筋籠混凝土結構，所述鋼筋籠混凝土結構的施工方法包括以下步驟：

用成槽機或銑槽機對豎井圍護地墻圍護結構槽段進行成槽或銑槽；

將鋼筋籠吊入槽中，澆筑混凝土形成圍護地墻。

可選的，在所述S1后和S2之前還包括頂圈梁施工，所述頂圈梁位于所述圍護地墻上端，并與所述圍護地墻固定。

可選的，所述淺層開挖的施工方法包括以下步驟：

利用多臺挖掘機對豎井內的土體開挖。

可選的，在所述S2后和S3之前還包括基底加固層施工，所述基底加固層與所述圍護地墻底部之間的距離范圍為8m-12m。

可選的，所述基底加固層施工的方法包括以下步驟：

在豎井內設置用于放置土體加固設備的混凝土地坪；

利用土體加固設備將水泥漿噴入土體，并與土體混合形成基底加固層。

可選的，所述水中開挖的施工方法包括以下步驟：

在豎井頂部設置鋼桁架，并采用液壓控制設備將所述鋼桁架吊起，以控制鋼桁架的位置；

在豎井內注水至所述鋼桁架的下方，并利用液壓變徑鉆機或沖抓鉆對豎井剩余部分實施水中開挖。

可選的，所述鋼桁架為由若干H型鋼焊接形成的空間桁架結構，所述空間桁架結構上設置有若干立柱。

可選的，所述對豎井底部進行封底的施工方法包括以下步驟：

利用液壓控制設備通過立柱將鋼桁架沉入水底；

采用水下澆筑混凝土將鋼桁架澆筑形成鋼-混凝土組合結構。

可選的，所述利用液壓控制設備將鋼桁架沉入水底的過程中包括以下步驟：

在鋼桁架上逐節安裝升降梯井架。

可選的，施工豎井的內襯墻的施工方法包括以下步驟：

搭設操作平臺；

逐步降低豎井內水位；

采用抗剪鍵將位于內襯墻內的立柱和圍護地墻連接，分段澆筑內襯墻。

可選的，采用變截面支模分段澆筑內襯墻，所述變截面支模呈階梯狀，所述變截面支模的厚度沿內襯墻從上往下逐漸增大。

可選的，所述淺層開挖的深度范圍為12m-18m。

在本發明提供的豎井施工方法中，解決了基坑工程地下深層承壓水的問題，主要針對特深豎井的開挖。采用不排水開挖解決了基坑開挖過程中所需要降深承壓水的問題，大大減小了對周邊環境影響，特別針對城市中心區域的基坑開挖施工；進一步，采用不排水開挖，縮短了圍護地墻的施工深度，降低了沉槽的施工風險；進一步，對豎井分段開挖，淺層實施干開挖，縮短了施工周期。

附圖說明

圖1是本申請一實施例的豎井施工方法流程圖；

圖2是本申請一實施例的豎井在完成淺層開挖后，并完成基底加固后的示意圖；

圖3是本申請一實施例的豎井安裝鋼桁架，并在豎井內注水的示意圖；

圖4a和圖4b是本申請一實施例的豎井水中開挖的示意圖；

圖5是本申請一實施例的豎井完成水中開挖后，安裝升降梯井架，并在水底澆筑混凝土封底的示意圖；

圖6是本申請一實施例的豎井內襯墻施工；

圖7是本申請一實施例的鋼桁架的結構示意圖。

圖中：1-圍護地墻；11-頂圈梁；12-內襯墻；2-基底加固層；3-深層土；4-鋼桁架；41-液壓控制設備；42-升降梯井架；43-操作平臺；44-立柱；5-液壓變徑鉆機。

具體實施方式

本申請的核心思想在于，針對特深豎井基坑施工過程中對較深處的豎井部分采用水中施工的方法，從而在一定程度上抵消豎井外側承壓水的壓力；其次，在基坑墊層混凝土中加入鋼桁架4，解決封底混凝土塊和圍護地墻1整體受力問題。

以下結合附圖和具體實施例對本發明提出的豎井施工方法作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。

參閱圖1，其示出的是本實施例的豎井施工方法流程圖，主要包括：圍護地墻1施工；豎井淺層開挖；對豎井基底加固；水中開挖；水中澆筑混凝土對豎井封底；最后施工豎井內襯墻12。

參閱圖2，其示出的是本實施例的豎井在圍護地墻1施工后，完成淺層開挖，并對豎井基底加固后的示意圖。

其中，首先進行豎井圍護地墻1的施工，豎井圍護地墻1首先用成槽機或銑槽機對對豎井圍護地墻1圍護結構槽段進行成槽或銑槽，然后將鋼筋籠吊入槽中，澆筑混凝土形成圍護地墻1。在圍護地墻1內側對應基底封底混凝土位置設置凹凸槽型鋼板，外粘防水橡膠材料，并在適當部位設置注漿擴展止水橡膠囊，另外在圍護地墻1接縫部位預設止水注漿管，從而防止地下水的滲入。

優選的，銑槽機為BC40液壓雙輪銑槽機。

優選的，豎井圍護地墻1施工完成后進行頂圈梁11的施工，以提高豎井圍護地墻1的整體剛度，減少開挖過程中圍護地墻1的變形。頂圈梁11位于圍護地墻1的上端，可選用鋼筋混凝土澆筑的方式實現。

頂圈梁11施工完成后進行豎井淺層開挖，豎井的淺層的深度范圍一般為12m-18m(可根據當地地下水位情況適當調整)，優選深度為15米。淺層開挖采用干開挖，即不在豎井內注水，直接開挖。為了方便說明，以地面為0位置，這里淺層開挖暫且開挖至豎井-15米處。因為淺層開挖時，深層土3對圍護地墻1有一定的支撐作用力，并且這部分的地下水對圍護地墻1的壓力較小，圍護地墻1不易變形，所以施工比較安全；另外干開挖施工較快，且開挖的土易處理，在一定程度上縮短了工期。

淺層開挖完成后，需要對豎井基底加固，主要是為了對基坑底部封閉止水，防止地下水從基底出滲入豎井；另外也可以加強圍護地墻1的整體結構強度。具體的，首先在在豎井-15米處做鋼筋網澆筑混凝土地坪，以便放置土體加固設備，土體加固設備可以是高壓旋噴樁。高壓旋噴樁的高壓管打入深層土3中，高壓旋轉的噴嘴將水泥漿噴入土層與土體混合，形成連續搭接的基底加固層2，基底加固層與所述圍護地墻底部之間的距離范圍為8m-12m，優選為10m。

基底加固層2完成后，實施豎井水中開挖環節。水中開挖可以使用液壓變徑鉆機5來施工，為了方便放置液壓變徑鉆機5，并考慮后期對豎井的封底，首先進行鋼桁架4的施工，鋼桁架4可以方便放置液壓變徑鉆機5，也是后期對豎井封底的一部分，可選的，水中開挖也可以使用沖抓鉆來施工。參閱圖3，其示出了本實施例的豎井安裝鋼桁架4，并在豎井內注水的示意圖。參閱與7，鋼桁架4的平面為圓形，根據受力計算鋼桁架高度設計為6米高，由若干H型鋼焊接形成空間桁架結構，鋼桁架4主要由8榀桁架梁拼裝，圓形四周邊緣有16根立柱和H型鋼焊接而成，立柱可以是等分節對接焊接。鋼桁架4采用汽車吊在地面拼裝，拼裝完成后鋼桁架4端部擱置在頂圈梁上并通過液壓控制設備41起吊鋼桁架4，并往基坑內注滿水至鋼桁架4底部。

請參閱圖4a，其示出了本實施例的豎井水中開挖的示意圖；液壓控制設備41安置在豎井上吊起鋼桁架4，兩臺液壓變徑鉆機5在鋼桁架4上對較深層的土體進行水中開挖，并將開挖的泥漿抽出到地面，并由泥漿處理系統處理，泥漿處理系統可以選用BE250泥漿處理系統。水中開挖也可以采用圖4b中的沖抓鉆來的水中開挖。水中開挖-15米以下的土體，一直挖到豎井的基底加固層2上面，即完成了水中開挖部分。

水中開挖完成后，需要對豎井封底，進一步加強豎井的整體結構強度，以及對豎井底部封閉止水，并提高豎井底部的抗浮力。豎井封底利用鋼桁架4結構結合混凝土澆筑完成。

因為水中開挖后在豎井基坑底部很可能出現開挖不平整，基坑的側壁上也會有附著的淤泥，這種情況會給鋼桁架下沉封底帶來不便，所以在水中開挖完成后，還需要對豎井底部的平整度檢測及修正，并清除基坑側壁上的淤泥。可選的，采用ROV型水下機器人進行清底、清邊作業，有效控制水下作業的施工質量。必要時尚可對水下混凝土澆筑進行實時監控。

ROV型水下機器人水下作業內容主要包括：(1)探測水中開挖完成后井底的深度和平整度；(2)利用水流沖刷和吸泥裝置進行井底土層的平整，平整度<0.25m；(3)檢測井底以上10m范圍(因為后期封底的厚度為10m)內的井壁止水構造(槽形鋼板及橡膠條)表面的淤泥清理狀況，并對附著的淤泥利用水流沖刷進行清理。

參閱圖5，其示出了豎井完成水中開挖后，安裝升降梯井架42，并在水底澆筑混凝土封底的示意圖。首先將鋼桁架4利用液壓控制設備沉入豎井底部的基底加固層上，為了方便后期內襯墻12的施工，在鋼桁架4沉入水底過程中，在鋼桁架4上中間部位逐節安裝升降梯井架42以及立柱44。采用水下澆筑混凝土墊層，進行坑底封底，根據結構抗浮設計要求，封底混凝土高度擬為8米。混凝土和鋼桁架結構組合成勁性混凝土結構封底。

水下澆筑混凝土墊層采用分倉澆筑的方式。具體的，共劃分成21個澆筑單元分倉施工；采用導管法水下混凝土澆筑工藝；擬按先中、后邊，間隔、對稱的順序進行澆筑；水下機器人實時監測混凝土澆筑過程，確保施工質量。

最后施工豎井內襯墻12，參閱圖6，其示出的是，施工內襯墻12的示意圖。首先交替抽去豎井內的水，做內襯墻12；即搭設操作平臺43，逐步降低液面，采用抗剪鍵將立柱44和圍護地墻1連接；立柱44位于內襯墻12內。設置承重環狀桁架；在內襯墻12混凝土澆筑時，環狀桁架擱置在立柱預設的牛腿上，承載混凝土、底模和側模。支定型鋼模從上至下分段施工內襯；0至-45米內襯墻按每五米為一施工段，-45米以下內襯墻按每三米為一施工段。最后，除去井底淤泥，施工底板和剩余內襯墻。

操作平臺43可以利用鋼絲繩吊置，也可以采用鋼浮箱模塊組合施工作業平臺浮在水面上。

豎井內襯墻12截面厚度根據土壓力分布情況采用變截面支模澆筑混凝土，合理節約資源，所以最終形成的內襯墻12的下面最厚，依次向上逐漸變薄，內襯墻12內側面豎直，外側面呈一定坡度的階梯型。

本發明的技術效果：本發明的豎井施工方法解決了基坑工程地下深層承壓水的問題，主要針對特深豎井的開挖。采用不排水開挖解決了基坑開挖過程中所需要降深承壓水的問題，大大減小了對周邊環境影響，特別針對城市中心區域的基坑開挖施工；進一步，采用不排水開挖，縮短了圍護地墻1的施工深度，降低了沉槽的施工風險；進一步，對豎井分段開挖，淺層實施干開挖，縮短了施工周期。

上述描述僅是對本發明較佳實施例的描述，并非對本發明范圍的任何限定，本發明領域的普通技術人員根據上述揭示內容做的任何變更、修飾，均屬于權利要求書的保護范圍。