一種建築基坑開挖的水洗法的製作方法
2023-04-27 08:20:47
基坑開挖是建築施工中的重要一環，本發明提出一種基於水洗法的基坑開挖新方法。
背景技術：
基坑是在基礎設計位置按基底標高和基礎平面尺寸所開挖的土坑。
通常，基坑在開挖前應根據地質水文資料，結合現場附近建築物情況，決定開挖方案，並作好防水排水工作。開挖不深的基坑可用放邊坡的辦法，使土坡穩定，其坡度大小按有關施工程的規定來確定。開挖較深及鄰近有建築物的，可用基坑壁支護方法或噴射混凝土護壁方法。大型基坑甚至採用地下連續牆和柱列式鑽孔灌注樁連鎖等方法，防護外側土層坍入。在附近建築無影響的，可用井點法降低地下水位，採用放坡明挖。在寒冷地區可採用天然冷氣凍結法開挖。
對於複雜地貌，常見的土質有：淤泥、吹填砂、耕植土、粉質粘土、中砂土、碎石、粉土、素填土等。
淺基坑的支護：
1.斜柱支撐：適於開挖較大型、深度不大的基坑或使用機械挖土時。2.錨拉支撐：適於開挖較大型、深度不大的基坑或使用機械挖土，不能安設橫撐時使用。3.型鋼樁橫擋板支撐：適於地下水位較低、深度不很大的一般黏性或砂土層中使用。4.短樁橫隔板支撐：適於開挖寬度大的基坑，當部分地段的下部放坡不夠時使用。5.臨時擋土牆支撐：適於開挖寬度大的基坑，當部分地段的下部放坡不夠時使用。6.擋土灌注樁支護：適用於開挖較大、較淺(＜5m)基坑，鄰近有建築物，不允許背面地基有下沉、位移時採用。7.疊袋式擋牆支護：適用於一般黏性土、面積大、開挖深度應在5m以內的淺基坑支護。
深基坑的支護：
1.排樁或地下連續牆：適於基坑側壁安全等級一、二、三級，懸臂式結構在軟土場地中不宜大於5m，當地下水位高於基坑底面時，宜採用降水、排樁加截水帷幕或地下連續牆。2.水泥土牆：基坑側壁安全等級宜為二、三級，水泥土樁施工範圍內地基土承載力不宜大於150kPa，基坑深度不大於6m。3.土釘牆：用於基坑側壁安全等級宜為二、三級的非軟土場地，基坑深度不宜大於12m，當地下水位高於基坑底面時，應採取降水或截水措施。4.逆作拱牆：基坑側壁安全等級宜為三級，淤泥和淤泥質土場地不宜採用，拱牆軸線的矢跨比不宜小於1/8，基坑深度不宜大於12m，地下水位高於基坑底面時，應採取降水或截水措施。
深基坑的土方開挖：
在深基坑土方開挖前，要詳細確定挖土方案和施工組織，要對支護結構、地下水位及周圍環境進行必要的監測和保護。1.深基坑工程的挖土方案，主要有放坡挖土(無支護結構)、中心島式(也稱墩式)挖土、盆式挖土和逆作法挖土。後三種皆有支護結構。2.土方開挖順序、方法必須與設計工況一致，並遵循「開槽支撐，先撐後挖，分層開挖，嚴禁超挖」的原則。3.防止深基坑挖土后土體回彈變形過大。4.防止邊坡失穩。5.防止樁位移和傾斜。
以上是建築施工中有關基坑開挖與支護的基本方法、要求，設計與施工要遵循國家有關法律法規、規範、規程：(1)《地基與基礎工程施工質量驗收規範》(GB50202-2002)；(2)《建築工程施工質量統一標準》(GB50300-2001)；(3)《建築機械使用安全技術規程》(JGJ33-2001)；(4)《建築基坑支護技術規程》(JGJ120-99)；(5)《建築邊坡工程技術規範》(GB50330-2002)；(6)《工程測量規範》GB50026-2007；(7)《施工現場臨時用電安全技術規範》JGJ46-2005；(8)《建築施工高處作業安全技術規範》JGJ80-91；(9)《建築機械使用安全技術規程》JGJ33-2001；(10)建築施工安全檢查標準》JGJ59-99；(11)《安全生產法》；(12)《建築工程安全管理條例》。
基坑開挖本質上就是個土石方的挖掘過程，除去石方開挖，最基本的土方開挖施工包括鬆動、破碎、挖裝、運輸出渣等工序。
土方施工中，遇到較大的深基坑，自卸車無法到坑底。在土方開挖施工的鬆動、破碎、挖裝、運輸出渣各工序都存在噪音大、灰塵多、汙染重的問題，特別是在運輸過程中還一路飄灑，破壞環境的清潔。
基坑開挖中的地下水，是長期難以解決的世界性難題，在本發明的基坑開挖方法中，倒是廢物利用無需防範。
本發明就是針對建築土方開挖施工提出的，利用水的衝洗、攪拌，將土方轉變成糊狀物，通過泥漿泵吸出再轉運，可避免常規土方開挖的一系列問題，特別是深坑的碎土運輸和清潔度要求較高的場合，以及噪音要求高的場合，地下水防範等。這種基於水洗法的新方法將給基坑開挖或土方開挖，提供了一種全新而有效的途徑，具有明顯的經濟效益和社會效益。
技術實現要素：
通過水的衝洗、攪拌將土方轉變成糊狀物，吸出後再轉運，完成基坑土方的開挖，減少基坑開挖中土方取送過程中的粉塵和噪音汙染，還特別便於深坑的土方輸運。
一種建築基坑開挖的水洗法，是分層開挖的。每一層開挖都在基坑開挖範圍外側建立地下隔離牆，在基坑開挖範圍內挖出水盆，注滿水，放入攪拌機攪拌，直到水盆內的水溶物成糊狀的泥，再通過泥漿泵將糊狀的泥吸取、輸運至基坑開挖範圍外。然後重複進行：加水、攪拌機攪拌、泥漿泵將糊狀的泥吸取、輸運至基坑開挖範圍外；水盆邊沿不斷被侵蝕，不斷擴大直至水盆內的邊沿接近地下隔離牆的位置，深度接近該層的底部。
一種建築基坑開挖的水洗法，其下一層的地下隔離牆的與上一層的地下隔離牆交錯搭接。
一種建築基坑開挖的水洗法，每一層的水盆可以為一個或同時有多個，水盆可以在基坑開挖範圍內的任何位置。
本發明的一種建築基坑開挖的水洗法，是分層開挖的。根據基坑的深度和地下隔離牆建造的工藝要求，人為地將基坑開挖過程分成幾個開挖層來進行，挖完一層再挖下一層。
本發明的一種建築基坑開挖的水洗法，每一層開挖時，首先在基坑外側建立一個地下隔離牆，隔離基坑的內、外。當基坑內部的土方在水和攪拌機的作用下變成糊狀的泥時，地下隔離牆將此時的基坑內的泥和基坑外的土隔離開，使得基坑外的地基不會受到侵蝕。
地下隔離牆的建立位置要精確計算，最後一層的地下隔離牆的位置要能夠滿足基坑內的作用空間的要求。每一層地下隔離牆之間要無縫銜接，保證兩層之間上下錯位、前後搭接在一起。地下隔離牆的厚度可根據地質情況和地下隔離牆的材質在滿足強度要求的條件下設計。地下隔離牆的高度由建立地下隔離牆的工藝類型、強度要求、工期等因素來確定。
地下隔離牆的建立方法可參考目前常用的有：排樁：一排鑽孔灌注樁；地下連續牆：現澆鋼筋混凝土牆，成槽，放鋼筋，澆混凝土；水泥土牆：水泥與水混合形成牆。
本發明的地下隔離牆可採用目前常用的地下連續牆的形式，就是用專用設備沿著深基礎或地下構築周邊，採用泥漿護壁開挖出一條具有一定寬度與深度的溝槽，在槽內設置鋼筋籠，採用導管法在泥漿中澆築混凝土，築成一單元牆段，依次順序施工，以某種接頭方法連接成的一道連續的地下鋼筋混凝土牆，以便基坑開挖時防滲、擋土，作為鄰近建築物基礎的支護以及直接成為承受直接荷載的基礎結構的一部分。
地下連續牆具有結構剛度大、整體性、抗滲性和耐久性好的特點，可作為永久性的擋土擋水和承重結構；能適應各種複雜的施工環境和水文地質條件，可緊靠已有建築物施工，施工時基本無噪音、無震動，對鄰近建築物和地下管線影響較小；能建造各種深度(10～50m)、寬度(45～120cm)和形狀的地下牆。由於地下連續牆具有一系列的優點，所以可採用地下連續牆的建立形式來建立本發明的地下隔離牆。
本發明的一種建築基坑開挖方法，建立好地下隔離牆後，在基坑開挖的範圍內，挖出水盆，水盆的上方吊裝有攪拌機，水盆的大小和深度能夠容納攪拌機。
在水盆中加注水，再放入攪拌機，開啟攪拌機，攪拌機在水中不停地攪拌，水盆中的水侵蝕水盆邊沿和底部的泥土，慢慢地在水盆中形成水溶物，即糊狀的土水混合物-泥。這其中水和土在攪拌機的攪拌過程中，不斷混合、溶解形成糊狀的泥的過程，就是水洗法開挖的過程。
這時再放入泥漿泵，吸取泥，洗完後再加注水，再啟動攪拌機，水盆中的土不斷地在攪拌機攪動的水的衝洗下融入水中，形成泥。泥的粘稠度可通過加注的水量來控制，也可以通過攪拌時間的長短來控制。
隨著上述過程循環往復的進行，水盆的邊沿和底部不斷地被侵蝕，水盆的尺寸就會不斷擴大，深度不斷加深。調整攪拌機的位置和攪拌的速度就可以控制水盆被侵蝕的部位和速度，有效地控制水盆的在被侵蝕的過程中的形狀。
上述所指的水盆，實際是一個盆狀的水坑。在確定基坑開挖的範圍後，在其範圍內任何位置進行挖掘水坑，能夠容納攪拌機和適量的水。每層開挖時的水盆可以為一個或多個，由場地、工期等因素來確定。
當基坑較深時，地下隔離牆可能不能一次到達基坑底部位置，需分層建立。當上述的加水-攪拌-吸取的過程不斷進行時，水盆會不斷擴大、加深，直至水盆的邊沿接近地下隔離牆，還要留出下一層地下隔離牆修建的寬度和位置。此時，要停止加水和攪拌以及停止吸取泥，開始用上述同樣的方法建立下一層的地下隔離牆。每一層地下隔離牆之間要無縫銜接，保證兩層之間錯位、搭接在一起，即上下兩層的隔離牆頭尾銜接交錯，垂直方向上有一小段重疊，保證基坑外的土和水不輕易滲入基坑內。
當下一層地下隔離牆修建完畢後，在基坑範圍內，再挖掘水盆、加水，加入攪拌機攪拌，形成糊狀的泥，通過泥漿泵吸取泥，並輸運出基坑。如果該層的底部還不是坑底，還需要後續第三層、第四層……的開挖，也是同樣的工藝過程。
一層一層地重複上述過程，就可以最終將基坑內的所有需要移除的土方吸出基坑。當然，在整個施工過程中需遵循國家有關法律法規、規範、規程。
本發明的一種建築基坑開挖水洗法，在每一層作業時，都可以同時挖多個水盆，每個水盆配備一個或多個攪拌機、泥漿泵，可以加快工程進度。每個水盆的位置可以在基坑開挖範圍內的任何地方，但要避免攪拌機撞擊到地下隔離牆。
本發明的一種建築基坑開挖水洗法，攪拌機的位置可以調整，在基坑上方一定範圍內可以上下、前後、左右移動。泥漿泵的位置也可以調整，保證水盆中的泥都能夠被吸取、吸乾。
吸取出來的泥，可以放置沉澱或脫水處理，廢水回收再利用，泥土再通過管道輸運或裝卸車運輸，此時就不會有塵土飛揚了。
在本發明的水洗法基坑開挖過程中，所用的水，可以為自然水、廢水、地下滲水等。可以充分利用泥吸取後脫水形成的廢水，以及基坑內的地下滲水或者是存留的雨水等。
由於本發明提出的一種基坑開挖的新方法，不需要挖掘機長期、大面積操作，避免了機器轟鳴和沙土飛濺。特別是深坑作業大型挖掘機和裝卸車進出的困難，通過本發明提出的方法就可以完全解決。在基坑開挖過程中無需防水、防滲漏，解決了基坑開挖過程中長期存在的地下水問題。
本發明的建築基坑開挖的水洗法改變了傳統的基坑開挖的施工模式，所需設備簡單，工藝過程簡便，特別適合深基坑、鬆軟土質、地下水豐富的地區，具有廣闊的應用前景。
附圖說明
附圖1為一種建築基坑開挖的水洗法的第一層施工過程示意圖。
附圖2為一種建築基坑開挖的水洗法的第二層施工過程示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖說明具體實施方案。
附圖1中用文字標註的第一層、第二層，分別表示基坑的分層開挖的層序，附圖1、2中用虛線劃分了第一層、第二層。開挖的順序是先挖第一層，再挖第二層，還可能有第三層、第四層……。
每次開挖一層都首先在基坑範圍外側建立地下隔離牆，地下隔離牆可參考目前常用的方法建立：
排樁：一排鑽孔灌注樁；
地下連續牆：現澆鋼筋混凝土牆，成槽，放鋼筋，澆混凝土；
水泥土牆：水泥與水混合形成牆。
本發明的地下隔離牆可採用目前常用的地下連續牆的形式，就是用專用設備沿著深基礎或地下構築周邊，採用泥漿護壁開挖出一條具有一定寬度與深度的溝槽，在槽內設置鋼筋籠，採用導管法在泥漿中澆築混凝土，築成一單元牆段，依次順序施工，以某種接頭方法連接成的一道連續的地下鋼筋混凝土牆，以便基坑開挖時防滲、擋土，作為鄰近建築物基礎的支護以及直接成為承受直接荷載的基礎結構的一部分。
附圖1中第一層的地下隔離牆4、5位於基坑範圍外側，但要為後面幾層的地下隔離牆的搭建留有位置，保證最後一層的地下隔離牆在基坑範圍外側的適當距離，太大了場地不允許且浪費，小了也不符合設計要求。
然後，在基坑開挖的範圍內，挖出一個或多個水盆，附圖1中只是挖出一個水盆2，水盆2的大小能夠容納水盆2上方吊裝的攪拌機3，攪拌機3的位置可以上下、前後、左右調整。
當水盆2中注滿水後，攪拌機3被放入水盆2中，並開啟攪拌機3，水盆2中的水在攪拌機3的帶動下衝洗水盆2的邊沿和底部，不斷地侵蝕水盆2的邊沿和底部的土6，形成糊狀的泥和泥漿。啟動泥漿泵1，水盆2中糊狀的泥就會被泥漿泵1吸取，並被輸送到基坑的外面。吸出的泥可以放置於沉澱槽中，脫離一部分的水，還可以通過其他方法進一步脫水。所脫離出的水可以廢水再利用，重新放入水盆2中繼續使用。脫水後的泥土再通過管道輸運或裝卸車運輸，不會有塵土飛揚了。
在本發明的水洗法基坑開挖過程中，所用的水，可以為自然水、廢水、地下滲水等。可以充分利用泥吸取後脫水形成的廢水，以及基坑內的地下滲水或者是存留的雨水等。
當泥漿泵1將水盆2中糊狀的泥吸取完畢後，再給水盆2放入水，繼續攪拌，水在攪拌機的帶動下又不斷侵蝕水盆2的邊沿和底部土6，又形成糊狀的泥，再啟動泥漿泵1將其吸出。
上述過程循環往復，最終水盆2的邊沿不斷擴大，直至邊沿接近到地下隔離牆4、5、深度接近層的底部，當然需要預留第二層的地下隔離牆的建立的位置。此時，基坑的第一層內土方基本上被水洗完，第一層的開挖就可以結束。
當水盆2的邊沿接近地下隔離牆4、5、深度接近層的底部時，需建立第二層的地下隔離牆，如附圖2所示。建立的第二層的地下隔離牆21、24分別和第一層的地下隔離牆4、5搭接在一起，即上下兩層的地下隔離牆的頭尾銜接、交錯，垂直方向上有一小段重疊，保證基坑外的土和水不輕易滲入基坑內。
在基坑範圍內的第二層上，挖一個或多個水盆。附圖2中水盆22中加滿水，在攪拌機3的帶動下，水盆22的邊沿和底部的土6被水不斷地衝洗，水盆22中漸進形成糊狀的泥，開啟泥漿泵1吸取水盆22中的糊狀的泥，直至重新加注水，再重複上述過程。最終水盆22不斷擴大，邊沿會接近地下隔離牆21、24，盆底也接近到該層的底部。如果該層的底部還不是坑底，還需要後續層的開挖，也是同樣的工藝過程。
一層一層地重複上述過程，就可以最終將基坑內的所有需要移除的土方吸出基坑。當然，在整個施工過程中需遵循國家有關法律法規、規範、規程。
由於本發明提出的一種建築基坑開挖的新方法，不需要挖掘機操作，避免了機器轟鳴和沙土飛濺。特別是深坑作業大型挖掘機和裝卸車進出的困難，通過本發明提出的方法就可以完全解決。在基坑開挖過程中無需防水、防滲漏，解決了基坑開挖過程中長期存在的地下水問題。本發明的建築基坑開挖的水洗法改變了傳統的基坑開挖的施工模式，所需設備簡單，工藝過程簡便，特別適合深基坑、鬆軟土質、地下水豐富的地區，具有廣闊的應用前景。