一种用于基坑预降水施工中的变形控制方法技术

技术编号:14455769 阅读:102 留言:0更新日期:2017-01-19 04:38
本发明专利技术公开了一种用于基坑预降水施工中的变形控制方法。本发明专利技术主要是:在基坑中轴两侧至支护墙之间分别设置2口以上降水井,距离支护墙由近及远分别为降水井1、降水井2、…、降水井k、降水井k+1、…、降水井n;首先开启降水井1降水;降水井1降水6~12小时后,同时开启降水井2降水;降水井1、降水井2同时降水6~12小时后,再开启降水井3同时降水;按此规律先后开启剩余降水井;当基坑内的降水达到基坑土方开挖的要求后,预降水施工结束。另外,距离支护墙越近的降水井相对越深,距离支护墙越近的相邻降水井间距相对越小。本发明专利技术可以有效限制基坑预降水引起的支护墙侧移及坑外土体与建筑物沉降,从而降低施工安全风险。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于基坑工程领域,更具体的说,是涉及一种解决基坑开挖前预降水引起支护墙侧移问题的变形控制方法。
技术介绍
随着我国城市化的发展,城市建筑物密集度远大于从前,越来越多的深基坑工程需要在城市建筑密集区内施工,考虑并减小基坑变形成为了基坑设计、施工时的永恒话题。在天津、上海、杭州等高水位地区,在基坑开挖之前需进行预降水施工以保证基坑开挖施工时有一个较干燥的施工环境。然而,郑刚、曾超峰(2013)在“基坑开挖前潜水降水引起的地下连续墙侧移研究”的论文中发现基坑开挖前的预降水过程会使得支护墙产生较大的向坑内的侧向移动,进而引起坑外地面的沉降,影响周围建筑物的使用安全。ZhengandZeng(2014)在“Testandnumericalresearchonwalldeflectionsinducedbypre-excavationdewatering”的论文中表明基坑预降水引起支护墙侧移的机理主要为:降水井工作后,降水井周围的地下水将汇聚于降水井中,在地下水的定向流动过程中,地下水将施加给土体渗流力,该渗流力使得降水井周围土体发生指向降水井的侧移,对于整个基坑而言总体表现为基坑内土体发生背离支护墙的侧移,支护墙由于变形协调机制因而发生侧移。曾超峰等(2016)在“大面积基坑开挖前预降水对支护墙变形的影响研究”的论文中进一步指出基坑预降水将引起坑内距支护墙约1.35倍基坑降水深度范围内的土体发生背离支护墙的侧移。为此,在基坑开挖前的预降水过程中,若能想办法减小距支护墙约1.35倍基坑降水深度范围内降水井降水而引起的背离支护墙的渗流力,则可以减小相应范围内预降水引起的坑内土体侧移,进而减小支护墙侧移。基于以上背景,本专利技术将开发一种能够控制基坑预降水引起变形的方法,该方法可以减小预降水过程中背离支护墙的渗流力,甚至使得预降水过程中基坑一定范围内出现较大的指向支护墙的渗流力,从而起到有效限制基坑预降水引起的支护墙侧移及坑外土体与建筑物沉降的作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有基坑预降水施工引起支护墙及坑外土体变形的现实问题,提供一种用于基坑预降水施工中的变形控制方法,该方法可以有效限制基坑预降水引起的支护墙侧移及坑外土体与建筑物沉降,从而降低施工安全风险。本专利技术的目的是通过如下的技术方案来实现的:本专利技术用于基坑预降水施工中的变形控制方法,在基坑开挖前于基坑侧壁设置支护墙,还包括如下顺序的步骤:(1)在基坑的中轴两侧至支护墙同一竖直截面的垂直距离间分别设置至少2口降水井,距离支护墙由近及远分别为降水井(1)、降水井(2)、…、降水井(k)、降水井(k+1)、…、降水井(n),根据基坑的平面尺寸及基坑的设计深度确定降水井的深度及平面布置,在基坑内指定位置成井;(2)开启降水井(1)进行降水;(3)降水井(1)降水6~12小时后,开启降水井(2)进行降水,此时,降水井(1)、降水井(2)同时降水;(4)当基坑中轴与支护墙同一竖直截面的垂直距离间能布置3口及以上数量的降水井时,步骤(3)所述降水井(1)、降水井(2)同时降水6~12小时后,再开启降水井(3)进行降水,此时,降水井(1)、降水井(2)及降水井(3)同时降水;(5)按照以上规律先后开启距离支护墙由近及远剩余的降水井,其中,当降水井(k)距离支护墙的距离大于1.35倍降水井(1)至降水井(k)的k个降水井深度的算术平均值时,则开启降水井(k)降水6~12小时后,同时开启降水井(k+1)至降水井(n)间剩余的所有降水井降水;(6)当基坑内的降水达到基坑土方开挖的要求后,开始进行基坑的土方开挖,此时基坑的预降水施工结束。进一步,步骤(1)中所述确定降水井的深度布置的方法是,距离支护墙越近的降水井相对越深、距离基坑中轴越近的降水井相对越浅;当基坑中轴与支护墙同一竖直截面的垂直距离间只能布置2口降水井时,降水井(1)的深度为基坑设计深度的1.25~1.3倍,降水井(2)的深度为基坑设计深度的0.85~0.9倍;当基坑中轴与支护墙同一竖直截面的垂直距离间能布置3口及以上数量的降水井时,降水井(1)的深度为基坑设计深度的1.25~1.3倍,降水井(n)的深度为基坑设计深度的0.85~0.9倍,降水井(1)至降水井(n)间的降水井深度按照0.05~0.15倍基坑设计深度的差值逐次递减,且该范围内降水井的深度不小于降水井(n)的深度。进一步,步骤(1)中所述确定降水井的平面布置的方法是,距离支护墙越近的相邻降水井间距相对越小、距离基坑中轴越近的相邻降水井间距相对越大;当基坑中轴与基坑支护墙同一竖直截面的垂直距离间只能布置2口降水井时,降水井(1)与基坑支护墙的间距为1~2m,降水井(2)与降水井(1)的间距为4~6m;当基坑中轴与基坑支护墙同一竖直截面的垂直距离间能布置3口及以上数量的降水井时,降水井(1)与基坑支护墙的间距为1~2m,降水井(2)与降水井(1)的间距为4~6m,降水井(n)与降水井(n-1)的间距为15~20m,降水井(2)至降水井(n-1)间的相邻降水井间距按照3~6m的差值逐次递增,且该范围内相邻降水井的间距不大于降水井(n-1)与降水井(n)的间距。本专利技术的有益效果是:本专利技术提供的一种用于基坑预降水施工中的变形控制方法,通过分析基坑预降水引起支护墙及坑外土体变形的原因,在现有施工方案(降水井大致等间距等深度布置,降水井大致同时开启进行降水)的基础之上,巧妙的调整降水井的平、立面布置及降水井的开启顺序,并确定各降水井的运行持续时间,形成了降水井错位布置、协同抽水式的变形控制方法。该方法首先使得距离基坑两边支护墙越近的相邻降水井间距相对越小、距离基坑中轴越近的相邻降水井间距相对越大(调整降水井平面布置),因而预降水过程中支护墙附近降水漏斗越缓,水头差越小,故渗流力越小,预降水引起的支护墙侧移越小;其次,该方法使得距离基坑两边支护墙越近的降水井相对越深、距离基坑中轴越近的降水井相对越浅(调整降水井立面布置),因而预降水过程中靠近支护墙的降水井在深于相邻降水井的区段能产生更大的指向支护墙的渗流力,从而减小了基坑内土体发生背离支护墙的变形,进而减小了支护墙的侧移;再次,该方法使得距离基坑两边支护墙越近的降水井越先进行降水,因而预降水过程中靠近支护墙的降水井在相邻降水井还未开启时能产生更大幅度的指向支护墙的渗流力,这将起到减小预降水引起支护墙侧移的作用,并降低施工风险。附图说明图1为现有施工方案中降水井布置剖面图。图2为现有施工方案中基坑预降水引起的渗流力分布示意图。图3为现有施工方案中,在各降水井旁渗流力综合作用下坑内土体侧移主要分布范围示意图。图4为本专利技术实施例中降水井平面布置示意图。图5为本专利技术实施例中某一基坑剖面内降水井立面布置示意图。图6为本专利技术实施例中降水井1降水后基坑内水位分布及降水井1周围渗流力分布示意图。图7为本专利技术实施例中降水井1与降水井2同时降水后基坑内水位分布及降水井1与降水井2周围渗流力分布示意图。图8为本专利技术实施例中降水井1至降水井4同时降水后基坑内水位分布及降水井1至降水井4周围渗流力分布示意图。图中:1,降水井1;2,降水井2;3,降水井3;4,降水井4;5,基坑支护墙(兼做止水帷幕);6,基坑中轴(或对称轴本文档来自技高网
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一种用于基坑预降水施工中的变形控制方法

【技术保护点】
一种用于基坑预降水施工中的变形控制方法,在基坑开挖前于基坑侧壁设置支护墙,其特征在于还包括如下顺序的步骤:(1)在基坑的中轴两侧至支护墙同一竖直截面的垂直距离间分别设置至少2口降水井,距离支护墙由近及远分别为降水井(1)、降水井(2)、…、降水井(k)、降水井(k+1)、…、降水井(n),根据基坑的平面尺寸及基坑的设计深度确定降水井的深度及平面布置,在基坑内指定位置成井;(2)开启降水井(1)进行降水;(3)降水井(1)降水6~12小时后,开启降水井(2)进行降水,此时,降水井(1)、降水井(2)同时降水;(4)当基坑中轴与支护墙同一竖直截面的垂直距离间能布置3口及以上数量的降水井时,步骤(3)所述降水井(1)、降水井(2)同时降水6~12小时后,再开启降水井(3)进行降水,此时,降水井(1)、降水井(2)及降水井(3)同时降水;(5)按照以上规律先后开启距离支护墙由近及远剩余的降水井,其中,当降水井(k)距离支护墙的距离大于1.35倍降水井(1)至降水井(k)的k个降水井深度的算术平均值时,则开启降水井(k)降水6~12小时后,同时开启降水井(k+1)至降水井(n)间剩余的所有降水井降水;(6)当基坑内的降水达到基坑土方开挖的要求后,开始进行基坑的土方开挖,此时基坑的预降水施工结束。...

【技术特征摘要】
1.一种用于基坑预降水施工中的变形控制方法,在基坑开挖前于基坑侧壁设置支护墙,其特征在于还包括如下顺序的步骤:(1)在基坑的中轴两侧至支护墙同一竖直截面的垂直距离间分别设置至少2口降水井,距离支护墙由近及远分别为降水井(1)、降水井(2)、…、降水井(k)、降水井(k+1)、…、降水井(n),根据基坑的平面尺寸及基坑的设计深度确定降水井的深度及平面布置,在基坑内指定位置成井;(2)开启降水井(1)进行降水;(3)降水井(1)降水6~12小时后,开启降水井(2)进行降水,此时,降水井(1)、降水井(2)同时降水;(4)当基坑中轴与支护墙同一竖直截面的垂直距离间能布置3口及以上数量的降水井时,步骤(3)所述降水井(1)、降水井(2)同时降水6~12小时后,再开启降水井(3)进行降水,此时,降水井(1)、降水井(2)及降水井(3)同时降水;(5)按照以上规律先后开启距离支护墙由近及远剩余的降水井,其中,当降水井(k)距离支护墙的距离大于1.35倍降水井(1)至降水井(k)的k个降水井深度的算术平均值时,则开启降水井(k)降水6~12小时后,同时开启降水井(k+1)至降水井(n)间剩余的所有降水井降水;(6)当基坑内的降水达到基坑土方开挖的要求后,开始进行基坑的土方开挖,此时基坑的预降水施工结束。2.根据权利要求1所述用于基坑预降水施工中的变形控制方法,其特征在于:步骤(1)中所述确定降水井的深度布置的方法是,距离支护墙越近的降水井相对...

【专利技术属性】
技术研发人员:曾超峰薛秀丽
申请(专利权)人:湖南科技大学
类型:发明
国别省市:湖南;43

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