一種多道地下連續墻結合地層加固及降水的基坑圍護結構的制作方法

本實用新型屬于地下工程技術領域，具體涉及一種多道地下連續墻結合地層加固及降水的基坑圍護結構。

背景技術：

隨著修建技術、建設水平及建設要求的不斷提高，越來越多的新技術、新工藝、新工法應用到地下工程的建設中，與之相關的亮點、難點及特殊性工程也越來越多。基坑工程作為地下工程的一種，在市政及房建工程中廣泛應用，近年來在城市軌道交通、市政管廊、地下空間開發利用、鐵路工程中的應用也逐漸增多，各類復雜及特殊地質條件下的深、大基坑工程越來越多，各類特殊結構型式的超大、超深、異形基坑工程也越來越多。根據不同的地層地質條件，結合地下水發育等情況，基坑的圍護型式大體上可分為板樁式（如：鋼板樁）、柱列式（如：鉆孔灌注樁）、地下連續墻、自立式改良土擋墻（如：高壓旋噴樁地層加固）、沉井法以及各種組合式工法等等。在強透水、富水地層中修建深、大基坑具有一定的風險，歷來都是工程界的難題，一旦實施不到位容易引發基坑變形、滲漏水、地面沉降等，嚴重時甚至導致基坑坍塌、基底管涌、地下水土流失、周圍地表沉陷及房屋倒塌等，近年來在市政和地鐵工程的建設中，均出現過上述類似事故，造成人民生命及財產的損失，社會影響十分惡劣。而在地鐵及鐵路工程中，基坑工程一般還要配合盾構機的始發、接收等進出洞作業，在強透水、富水地層中盾構進出深大基坑也具有較大風險，控制不好則容易誘發涌水涌砂、地表沉陷、盾構機被掩埋甚至隧道坍塌等事故，需要基坑圍護結構及相關輔助措施統籌考慮到位，確保基坑自身修建及盾構進出基坑作業的安全，從而確保工程的順利建成。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種多道地下連續墻結合地層加固及降水的基坑圍護結構，特別適用于在強透水、富水、臨近水域等地層中修建的深、大基坑工程，確保基坑自身修建及盾構進出基坑作業的安全，為工程的順利建成提供可靠的技術保障。

本實用新型所采用的技術方案為：

一種多道地下連續墻結合地層加固及降水的基坑圍護結構，其特征在于：

包括基坑內部開挖范圍外封閉成環的鋼筋混凝土地下連續墻，緊貼鋼筋混凝土地下連續墻內周為鋼筋混凝土主體結構墻，鋼筋混凝土地下連續墻外圈為封閉成環的外圍素混凝土地下連續墻。

鋼筋混凝土主體結構墻底部為鋼筋混凝土主體結構底板，頂部為鋼筋混凝土主體結構頂板。

鋼筋混凝土主體結構墻頂部與鋼筋混凝土地下連續墻頂部環周設置成環的一圈冠梁；

冠梁與鋼筋混凝土主體結構頂板上方為主體結構回填土體。

鋼筋混凝土地下連續墻以外的線路方向上設置有區間隧道，區間隧道之間為墻間土體。

鋼筋混凝土地下連續墻內設置有基坑內降水井，區間隧道之間的墻間土體內設置有墻間降水井，外圍素混凝土地下連續墻外的墻外土體內設置有外周降水井。

區間隧道四周為盾構進出基坑端頭加固區，鋼筋混凝土主體結構底板下方為基坑底部加固區。

本實用新型具有以下優點：

本實用新型屬于一種多道地下連續墻結合地層加固及降水的基坑圍護型式，是對傳統基坑圍護型式的一種提升和改進，在投資增加不大的前提下可大大增強工程的安全性和可靠度。在強透水、富水及臨近水域地層中修建深、大基坑工程時，特別是當基坑下部無相對隔水層或相對隔水層距離基坑底部較遠時，采用多道地下連續墻圍護，最內側一道地下連續墻采用鋼筋混凝土，作為基坑自身開挖的圍護結構，外側地下連續墻位于地層中并采用素混凝土結構，各道地下連續墻均封閉成環，既可以將地層中的土體有效隔斷，形成空間劃分，又承受一定的地層荷載，兼顧防滲擋水，對各道地下連續墻之間的土體進行加固，進一步起到地層改良及地層止水作用，由此共同承受基坑開挖卸荷所產生的水壓力和土壓力；地下連續墻的縱向深度根據基坑開挖深度、墻體插入比、基坑下部隔水層位置、地層封閉加固及降水情況、盾構始發接收要求等因素綜合考慮；地層降水通過布置在基坑內部、各道地下連續墻之間、最外側地下連續墻外周的降水井實現。

如此便形成了基坑周邊為各道地下連續墻、基坑底部為加固體的全封閉性空間結構，在墻體外側地層降水及墻體之間與基坑內部疏干降水的輔助下，將地下水對基坑開挖的影響程度降至最低，大大降低了在強透水、富水地層中修建深、大基坑的安全風險，同時也可實現類似地層條件下盾構始發、接收等進出基坑的安全作業，滿足基坑在施工期間及運營使用階段的功能需求，其在城市軌道交通、鐵路、市政、房建、綜合管廊等領域均有較高的應用價值。

附圖說明

圖1為本實用新型結構平面圖；

圖2為本實用新型結構1-1剖面圖；

圖3為本實用新型結構2-2剖面圖；

圖4為本實用新型結構降水布置圖；

圖5為本實用新型結構地層加固圖；

圖中，1-基坑內部開挖范圍，2-鋼筋混凝土地下連續墻，3-鋼筋混凝土主體結構墻，4-鋼筋混凝土主體結構底板，5-鋼筋混凝土主體結構頂板，6-區間隧道，7-外圍素混凝土地下連續墻，8-墻間土體，9-墻外土體，10-外周降水井，11-墻間降水井，12-基坑內降水井，13-主體結構回填土體，14-冠梁，15-盾構進出基坑端頭加固區，16-基坑底部加固區。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本實用新型進行詳細的說明。

為確保在強透水、富水地層中深大基坑工程的安全實施，根據地層情況、基坑結構及使用功能，本實用新型采用“多道地下連續墻+墻間地層加固+外周降水”的組合方式，形成有效的圍護措施，為強透水、富水地層中深大基坑的成功開挖及修建提供可靠的支護前提。此種圍護型式適用于在地下水豐富、毗鄰江河湖海等水域且介質透水性較強的地層中修建深、大基坑工程；特別適用于為滿足盾構設備始發、接收及運營通風排煙條件的深、大豎井工程。

本實用新型涉及一種多道地下連續墻結合地層加固及降水的基坑圍護結構，包括基坑內部開挖范圍1外封閉成環的鋼筋混凝土地下連續墻2，緊貼鋼筋混凝土地下連續墻2內周為鋼筋混凝土主體結構墻3，鋼筋混凝土地下連續墻2外圈為封閉成環的外圍素混凝土地下連續墻7，形成多道地下連續墻圍護體系。地下連續墻的縱向深度根據基坑開挖深度、墻體插入比、基坑下部隔水層位置、地層加固降水、盾構始發接收等因素綜合考慮設置。

鋼筋混凝土主體結構墻3底部為鋼筋混凝土主體結構底板4，頂部為鋼筋混凝土主體結構頂板5。鋼筋混凝土主體結構墻3頂部與鋼筋混凝土地下連續墻2頂部環周設置成環的一圈冠梁14；冠梁14與鋼筋混凝土主體結構頂板5上方為主體結構回填土體13。鋼筋混凝土地下連續墻2以外的線路方向上設置有區間隧道6，區間隧道6之間為墻間土體8。區間隧道6四周為盾構進出基坑端頭加固區15，鋼筋混凝土主體結構底板4下方為基坑底部加固區16。

鋼筋混凝土地下連續墻2內設置有基坑內降水井12，區間隧道6之間的墻間土體8內設置有墻間降水井11，外圍素混凝土地下連續墻7外的墻外土體9內設置有外周降水井10。

施工時：

結合地層狀況及地下水發育情況、基坑平面尺寸、基坑深度等，首先從地面施做基坑圍護地下連續墻，采用鋼筋混凝土墻體，如果涉及盾構始發接收等進出基坑作業，則地下連續墻對應盾構隧道部分采用玻璃纖維筋代替鋼筋，以方便盾構進出基坑自行掘進破除；然后于地面施做外圍素混凝土地下連續墻，垂直區間隧道一側的墻體與基坑鋼筋混凝土地下連續墻體之間拉開一定距離，作為基坑端部的地層加固空間；平行區間隧道一側的墻體與基坑鋼筋混凝土地下連續墻體可以緊靠，地下連續墻體均形成平面封閉結構；然后對各道地下連續墻體之間的地層選擇在一定的縱向深度范圍進行加固；然后沿最外側素混凝土地下連續墻的外周、各道地下連續墻體之間、基坑內部分別布設降水井，對基坑進行整體性降水作業；然后可對基坑范圍內的土體進行開挖作業；待基坑開挖到底，主體結構實施完畢達到設計強度后，可滿足盾構進出基坑進行始發、接收等作業條件。

本實用新型所采用的地下連續墻體，對于基坑自身，鋼筋混凝土地下連續墻的厚度一般在800~1500mm之間；對于基坑外周，素混凝土地下連續墻的厚度一般在600~1000mm之間，具體參數可根據基坑所處地層的地質條件、基坑尺寸、基坑深度、地下連續墻成槽工藝、成槽方式以及相關機械設備條件等綜合確定。

所述的地下連續墻采用分幅開挖澆筑，結合基坑平面尺寸，每幅墻體寬度一般在4~8m之間，常規采用“一”字型墻體，基坑拐角處可采用“L”型墻體，每幅地下連續墻之間可采用工字鋼接頭或鎖口管接頭，確保每幅墻體接縫有效閉合形成整體，不發生滲漏水。

所述的地下連續墻縱向深度根據基坑所處地層狀況、基坑開挖深度、基坑下部隔水層位置、盾構進出基坑端頭加固要求等綜合確定。對于基坑自身的鋼筋混凝土地下連續墻，如果下部隔水層距離基坑底部不遠，則墻體插入到隔水層內一定深度即可，同時滿足基坑最小插入比要求；如果下部隔水層距離基坑底部較遠或下部不存在隔水層，則墻體深度主要按基坑插入比控制；對于基坑外圍的各道素混凝土地下連續墻，主要起止水帷幕及地層有效分隔作用，同時根據盾構進出基坑的端頭加固要求綜合確定墻體深度。

對基坑周邊的地層進行加固，當基坑底部無隔水層或隔水層相距較遠時，在基坑內對基坑底部一定深度的地層進行加固，形成“水桶封底”效應；并對各道地下連續墻之間的地層在一定深度范圍進行加固，形成盾構進出基坑的端頭加固區。根據基坑周邊地層及地下水狀況，可采用小導管、鋼花管、PVC管、袖閥管等不同的注漿工藝進行地層加固，也可采用旋噴、攪拌或綜合性改良等地層加固方式。

對基坑范圍進行降水，沿最外道地下連續墻的外周布設降水井，管井與墻體水平距離一般按2~5m控制，管井水平間距一般按6~10m控制，管井直徑一般按250~500mm控制，以有效形成外周的降水漏斗；在地下連續墻體之間及基坑內部選擇性布設降水井，管井直徑一般按100~250mm控制，將各道墻體之間以及基坑開挖范圍對應基坑底部地層加固區以上的地下水疏干，有效減緩地下水對基坑的壓力、滲透及管涌等作用。

本實用新型可滿足在強透水、富水地層中修建深、大基坑的工程要求，特別適用于交通類工程中附帶盾構始發、接收等進出基坑的安全作業要求。應用本實用新型后，隨著具體工程中所涉及的地質條件、地下水情況、基坑結構型式與參數、盾構是否進出基坑作業等差異，其相關參數如：地下連續墻的數量及相關參數，地層加固體工藝、范圍及相關參數，降水井的尺寸、數量及布置方式等等，均可根據實際工程需要，或大或小、或多或少、或長或短、或強或弱。

本實用新型的結構體系具有以下重要特征：

基坑本體圍護采用鋼筋混凝土地下連續墻，基坑主體結構采用鋼筋混凝土內襯墻，兩者形成復合墻或疊合墻受力體系，基坑本體地下連續墻的頂部與基坑主體結構墻通過冠梁形成整體性聯結；基坑外圍可采用一道或多道素混凝土地下連續墻，均封閉成環設置；地下連續墻的縱向深度根據基坑開挖深度、墻體插入比、基坑下部隔水層位置、地層加固降水條件及盾構始發接收要求等綜合確定。對各道地下連續墻之間的地層做加固處理，與地下連續墻一起形成空間封閉結構；在最外道地下連續墻的外側四周、各道地下連續墻之間及基坑內部分別設置降水井，采用坑外與坑內相互結合的方式對基坑進行整體性降水，輔助基坑修建以及盾構在基坑內始發接收等作業。

本實用新型思路獨特，創新簡約，受力合理，效果明顯，實施性好，可有效的解決在強透水、富水、臨近水域等地層中修建深大基坑的工程難題，措施安全可靠，提高施工效率。

本實用新型的內容不限于實施例所列舉，本領域普通技術人員通過閱讀本實用新型說明書而對本實用新型技術方案采取的任何等效的變換，均為本實用新型的權利要求所涵蓋。