一种土建施工基坑排水结构及其施工方法与流程

1.本发明涉及基坑降排水技术领域，尤其涉及一种土建施工基坑排水结构及其施工方法。


背景技术：

2.基坑施工中，为增加边坡和坑底的稳定性，减少被开挖土体含水量，便于挖土，或防止突涌发生，需要对基坑进行降水，其分为疏干降水和减压降水，常用的有集水明排、轻型井点、喷射井点、管井等降水方法。
3.现有技术中，如专利号申请号为202111646876.x，公开的一种土建施工基坑排水结构，其包括基坑本体以及埋设在基坑本体底部的蓄水箱，所述蓄水箱上开设有进水口，所述基坑本体的底部开设有导水槽，所述导水槽与蓄水箱的进水口连通，所述蓄水箱内连通有排水管，所述排水管上远离蓄水箱的一端连通有储水箱，所述储水箱设置在基坑本体的顶部，所述排水管上设置有用于将蓄水箱内的水抽至储水箱的抽水泵；所述储水箱上连通有导水管，所述导水管埋设在基坑本体的外围，所述导水管上连通有若干出水管。本技术具有基坑排水时，基坑整体结构稳定性高的效果。
4.简而言之，上述方案采用回灌的方法提高基坑边坡稳定性，但其存在的不足之处在于，不利于执行“按需降水”，即按分层开挖深度决定降水水位，基坑内应避免过量降低地下水位，否则会造成基坑外围的回灌水大量回渗至坑内(参考图6)，无效的循环排水，不仅增加排水费用，还会引起细土流失、边坡失稳。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种土建施工基坑排水结构及其施工方法。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
7.一种土建施工基坑排水结构，包括安装在基坑内的排水筒，所述排水筒包括安装板、外筒体、内筒体和分隔底板，所述外筒体固定安装在安装板的下侧，内筒体设置在外筒体内，内筒体与安装板固定连接，且分隔底板固定安装在外筒体和内筒体之间，外筒体和内筒体之间形成一个过滤腔室，内筒体和外筒体的下端表面分别开设有第一滤孔和第二滤孔。
8.所述过滤腔室内分别转动安装有第一截流套和第二截流套，第一截流套和第二截流套的表面均开设有导流敞口，第一截流套控制第一滤孔的启闭，第二截流套控制第二滤孔的启闭。
9.所述内筒体内滑动插设有泵柱，泵柱的内部开设有上下贯穿的流道孔，泵柱的顶端安装有与流道孔连通的排水管道。
10.所述排水筒的底端转动安装有掘进钻，且排水筒上还设置有驱动组件，通过驱动组件控制第一截流套、第二截流套和掘进钻动作。
11.优选的，所述安装板的上表面安装有排气导管，排气导管的下端延伸至过滤腔室内，排气导管外接抽气泵，过滤腔室内装填有过滤砂石。
12.优选的，所述安装板的上表面安装有排气导管，排气导管的下端延伸至过滤腔室内，排气导管外接单向排气阀，过滤腔室内装填有过滤砂石。
13.优选的，所述掘进钻转动安装在内筒体的下端，且掘进钻隐藏于外筒体的下口部内，所述掘进钻包括螺旋叶片、外罩体和导流分隔环，导流分隔环将外罩体分隔成上下两个腔室，螺旋叶片固定设置在外罩体的下腔室内，导流分隔环的中心孔洞将外罩体的下腔室与内筒体连通，外罩体的上腔室内壁固定设置有第一齿环。
14.优选的，所述第一截流套的表面固定安装有第二齿环，第二截流套的内壁固定安装有第三齿环。
15.优选的，所述驱动组件包括传动轴、齿轮、液压马达、液压油缸和轴连套，所述传动轴转动安装在安装板上，传动轴向下穿过过滤腔室并延伸至分隔底板下侧，传动轴的表面固定安装两个齿轮，轴连套与传动轴的上端固定连接，液压马达的旋转轴滑动插入轴连套内，液压油缸的伸缩端固定安装有提升套，轴连套转动设置在提升套内，通过液压油缸控制传动轴上下往复伸缩，使一个齿轮与第一齿环啮合传动，或使另一个齿轮与第二齿环、第三齿环啮合传动。
16.本发明具有以下有益效果：
17.1、本发明提出的排水结构，随着基坑的分层开挖，排水筒逐层向下推进，将降水深度控制在开挖层以下0.5-1米，放缓降水漏斗线的坡度，降低对下一层开挖层地下水的扰动，减小地下水水平径向流的影响，缩小降水体量，保证开挖层能够快速降水、疏干，为按需降水的执行和可监控提供便利。
18.2、该排水结构，通过在排水筒内设置泵柱，利用泵柱的上下往复移动实现将地下水压至地上，与现有技术设置水泵不间断抽水的方式相比，可有效避免水泵空运行的一系列问题，特别是在地下土层渗透性差，降水井的渗水速度跟不上抽水速度的情况下。
19.3、通过在排水筒内的过滤室填充过滤砂石，过滤地下流土，保持畅通的渗透性，并利用排气导管抽吸空气，使排水筒内产生负压，有利于地下水进入快速渗入，而且排水筒仅针对开挖层降水，实现疏干，有效降低被开挖土体的含水量，达到提高边坡稳定性、增加坑内土体的固结强度、便于机械挖土以及提供坑内干作业施工条件。
20.4、该排水结构设置掘进钻，基坑施工前节省大量打井降水的时间，随着开挖靠自己向下掘进，特别是基坑内降水，开挖面存在频繁转移降水设备的问题，该排水结构整体结构紧凑，向轻型化转变，可重复使用。
附图说明
21.图1为本发明提出的排水结构的整体立体结构示意图；
22.图2为本发明提出的排水筒正剖结构示意图；
23.图3为本发明提出的掘进钻立体结构示意图；
24.图4为本发明提出的排水结构正剖结构示意图；
25.图5为本发明提出的单井点降水示意图；
26.图6为本发明提出的基坑地下水示意图。
27.图中：1安装板、2外筒体、3内筒体、4分隔底板、5过滤腔室、6第一滤孔、7第二滤孔、8第一截流套、9第二截流套、10泵柱、11流道孔、12排水管道、13掘进钻、14排气导管、15螺旋叶片、16外罩体、17导流分隔环、18传动轴、19液压马达、20液压油缸、21轴连套、22提升套。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
29.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
30.参照图1-6，一种土建施工基坑排水结构，包括安装在基坑内的排水筒，见图2，排水筒包括安装板1、外筒体2、内筒体3和分隔底板4，外筒体2固定安装在安装板1的下侧，内筒体3设置在外筒体2内，内筒体3与安装板1固定连接，且分隔底板4固定安装在外筒体2和内筒体3之间，外筒体2和内筒体3之间形成一个过滤腔室5，内筒体3和外筒体2的下端表面分别开设有第一滤孔6和第二滤孔7。
31.参照图1，过滤腔室5内分别转动安装有第一截流套8和第二截流套9，第一截流套8和第二截流套9的表面均开设有导流敞口，第一截流套8控制第一滤孔6的启闭，第二截流套9控制第二滤孔7的启闭。
32.内筒体3内滑动插设有泵柱10，泵柱10的内部开设有上下贯穿的流道孔11，泵柱10的顶端安装有与流道孔11连通的排水管道12。
33.排水筒的底端转动安装有掘进钻13，且排水筒上还设置有驱动组件，通过驱动组件控制第一截流套8、第二截流套9和掘进钻13动作。
34.具体的，驱动组件包括传动轴18、齿轮、液压马达19、液压油缸20和轴连套21，传动轴18转动安装在安装板1上，传动轴18向下穿过过滤腔室5并延伸至分隔底板4下侧，传动轴18的表面固定安装两个齿轮，轴连套21与传动轴18的上端固定连接，液压马达19的旋转轴滑动插入轴连套21内，液压油缸20的伸缩端固定安装有提升套22，轴连套21转动设置在提升套22内。
35.掘进钻13转动安装在内筒体3的下端，且掘进钻13隐藏于外筒体2的下口部内，掘进钻13包括螺旋叶片15、外罩体16和导流分隔环17，导流分隔环17将外罩体16分隔成上下两个腔室，螺旋叶片15固定设置在外罩体16的下腔室内，导流分隔环17的中心孔洞将外罩体16的下腔室与内筒体3连通，外罩体16的上腔室内壁固定设置有第一齿环。
36.第一截流套8的表面固定安装有第二齿环，第二截流套9的内壁固定安装有第三齿环，通过液压油缸20控制传动轴18上下往复伸缩，使一个齿轮与第一齿环啮合传动，或使另一个齿轮与第二齿环、第三齿环啮合传动。
37.当液压油缸20下推传动轴18，使下侧的齿轮与第一齿环啮合传动，通过液压马达19驱动掘进钻13旋转，使排水结构具有凿孔下沉的功能，基坑施工前节省大量打井降水的时间，随着基坑的开挖排水筒靠自己向下掘进，特别是对基坑内降水，开挖面存在频繁转移降水设备的问题，该排水结构整体结构紧凑，向轻型化转变，可重复使用。
38.当液压油缸20提升传动轴18，使上侧的齿轮与与第二齿环、第三齿环啮合传动，可实现第一截流套8、第二截流套9依次封堵第一滤孔6和第二滤孔7，此时排水筒四周渗水孔被关闭，泵柱10在内筒体3下移，泵柱10下压排水筒内的渗水时，水从流道孔11被压到排水管道12处，参照图5所示。
39.通过在排水筒内设置泵柱10，利用泵柱10的上下往复移动实现将地下水压至地上，与现有技术设置水泵不间断抽水的方式相比，可有效避免水泵空运行的一系列问题，特别是在地下土层渗透性差，降水井的渗水速度跟不上抽水速度的情况下。
40.本实施例中，安装板1的上表面安装有排气导管14，排气导管14的下端延伸至过滤腔室5内，过滤腔室5内装填有过滤砂石，排气导管14可外接抽气泵或者外接单向排气阀。
41.如图5，当使用抽气泵时，通过排气导管14抽吸过滤腔室5内的空气，使排水筒内产生负压，有利于地下水进入快速渗入，而且排水筒仅针对开挖层降水，实现疏干，有效降低被开挖土体的含水量，达到提高边坡稳定性、增加坑内土体的固结强度、便于机械挖土以及提供坑内干作业施工条件。
42.同理，当使用单向排气阀时，利用泵柱10的上下往复移动，实现将地下水压至地上的同时，通过排气导管14排出过滤腔室5内的空气，当泵柱10再次提升时，单向排气阀阻挡排气导管14的进气，使过滤腔室5形成负压，与使用抽气泵等效，加速地下水的渗入，该适用于基坑渗水慢，利用泵柱10的上下移动即可同时实现过滤排水和负压疏干。
43.需要说明的是，特别是在地下土层渗透性差，降水井的渗水速度跟不上抽水速度的情况下，比如多个井点同时降水，利用串联管道连接至水泵房，若一个井点没水，串联管道就会抽空气，其他井点就无法正常抽水，相应的就要增加人工实时监控，记录水位，水泵的运行情况，人工负担和费用随之增加，还不利于管理，断续的有水，水泵持续运行，突然的水流产生的水锤损坏水泵，设备成本也会增加，而本发明所提出排水结构，通过在排水筒内设置泵柱10，利用泵柱10的上下往复移动实现将地下水压至地上，与现有技术设置水泵不间断抽水的方式相比，可有效避免水泵空运行的一系列问题。
44.本实施例中，还提出一种土建施工基坑排水的施工方法，包括以下具体步骤：
45.s1、排水筒的安装，在基坑开挖前，合理分布降水点，在降水点吊装排水筒，将排水筒立于地面；
46.s2、排水筒的掘进，通过液压马达19驱动传动轴18，并带动掘进钻13旋转，同时向内筒体3灌水，钻旋转挖掘和搅拌土壤，形成泥浆利用泵抽出，排水筒逐渐下沉插入地下；
47.s3、过滤排水，将泵柱10滑动插入内筒体3内，利用提升机吊起和下放泵柱10，泵柱10上下往复移动，当泵柱10上移时，内筒体3内具有较大空间，地下水经过滤砂石的过滤，渗入内筒体3内，过滤掉地下流土，保持畅通的渗透性，当泵柱10下压排水筒内的渗水时，水从流道孔11被压到排水管道12处，再经集水明排方法排走；
48.s4、负压疏干，在步骤s3中排水的过程，对过滤腔室5内进行抽负压，加速地下水向排水筒内渗流，实现对地基开挖区域土壤的疏干；
49.s5、基坑分层开挖的过程，重复步骤s2，随基坑开挖底面标高的下降，排水筒逐层下降。
50.需要说明的是，现有技术采用回灌的方法提高基坑边坡稳定性，弥补降水带来基坑失稳问题，实际降水应避免过量降低地下水位，否则会造成基坑外围的回灌水大量回渗
至坑内，在降水过程，图6中降水水位线下移，承压水位线也会下移，基坑外围的地下水将会向基坑内回渗，需要做很多无效的循环排水工作。
51.本发明提出的排水结构，随着基坑的分层开挖，排水筒逐层向下推进，参照图5，将降水后地下水位线控制在第一层开挖深度以下0.5-1米，放缓降水漏斗线的坡度(即降水后水位线的坡度)，降低对下一层开挖层地下水的扰动，减小地下水水平径向流的影响，缩小降水体量，保证开挖层能够快速降水、疏干，为按需降水的执行和可监控提供便利。
52.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种土建施工基坑排水结构，包括安装在基坑内的排水筒，其特征在于：所述排水筒包括安装板(1)、外筒体(2)、内筒体(3)和分隔底板(4)，所述外筒体(2)固定安装在安装板(1)的下侧，内筒体(3)设置在外筒体(2)内，内筒体(3)与安装板(1)固定连接，且分隔底板(4)固定安装在外筒体(2)和内筒体(3)之间，外筒体(2)和内筒体(3)之间形成一个过滤腔室(5)，内筒体(3)和外筒体(2)的下端表面分别开设有第一滤孔(6)和第二滤孔(7)；所述过滤腔室(5)内分别转动安装有第一截流套(8)和第二截流套(9)，第一截流套(8)和第二截流套(9)的表面均开设有导流敞口，第一截流套(8)控制第一滤孔(6)的启闭，第二截流套(9)控制第二滤孔(7)的启闭；所述内筒体(3)内滑动插设有泵柱(10)，泵柱(10)的内部开设有上下贯穿的流道孔(11)，泵柱(10)的顶端安装有与流道孔(11)连通的排水管道(12)；所述排水筒的底端转动安装有掘进钻(13)，且排水筒上还设置有驱动组件，通过驱动组件控制第一截流套(8)、第二截流套(9)和掘进钻(13)动作。2.根据权利要求1所述的一种土建施工基坑排水结构，其特征在于：所述安装板(1)的上表面安装有排气导管(14)，排气导管(14)的下端延伸至过滤腔室(5)内，排气导管(14)外接抽气泵，过滤腔室(5)内装填有过滤砂石。3.根据权利要求1所述的一种土建施工基坑排水结构，其特征在于：所述安装板(1)的上表面安装有排气导管(14)，排气导管(14)的下端延伸至过滤腔室(5)内，排气导管(14)外接单向排气阀，过滤腔室(5)内装填有过滤砂石。4.根据权利要求1-3任一项所述的一种土建施工基坑排水结构，其特征在于：所述掘进钻(13)转动安装在内筒体(3)的下端，且掘进钻(13)隐藏于外筒体(2)的下口部内，所述掘进钻(13)包括螺旋叶片(15)、外罩体(16)和导流分隔环(17)，导流分隔环(17)将外罩体(16)分隔成上下两个腔室，螺旋叶片(15)固定设置在外罩体(16)的下腔室内，导流分隔环(17)的中心孔洞将外罩体(16)的下腔室与内筒体(3)连通，外罩体(16)的上腔室内壁固定设置有第一齿环。5.根据权利要求4所述的一种土建施工基坑排水结构，其特征在于：所述第一截流套(8)的表面固定安装有第二齿环，第二截流套(9)的内壁固定安装有第三齿环。6.根据权利要求5所述的一种土建施工基坑排水结构，其特征在于：所述驱动组件包括传动轴(18)、齿轮、液压马达(19)、液压油缸(20)和轴连套(21)，所述传动轴(18)转动安装在安装板(1)上，传动轴(18)向下穿过过滤腔室(5)并延伸至分隔底板(4)下侧，传动轴(18)的表面固定安装两个齿轮，轴连套(21)与传动轴(18)的上端固定连接，液压马达(19)的旋转轴滑动插入轴连套(21)内，液压油缸(20)的伸缩端固定安装有提升套(22)，轴连套(21)转动设置在提升套(22)内，通过液压油缸(20)控制传动轴(18)上下往复伸缩，使一个齿轮与第一齿环啮合传动，或使另一个齿轮与第二齿环、第三齿环啮合传动。7.一种土建施工基坑排水的施工方法，其特征在于，包括以下具体步骤：s1、排水筒的安装，在基坑开挖前，合理分布降水点，在降水点吊装排水筒，将排水筒立于地面；s2、排水筒的掘进，通过液压马达(19)驱动传动轴(18)，并带动掘进钻(13)旋转，同时向内筒体(3)灌水，钻旋转挖掘和搅拌土壤，形成泥浆利用泵抽出，排水筒逐渐下沉插入地下；
s3、过滤排水，将泵柱(10)滑动插入内筒体(3)内，利用提升机吊起和下放泵柱(10)，泵柱(10)上下往复移动，当泵柱(10)上移时，内筒体(3)内具有较大空间，地下水经过滤砂石的过滤，渗入内筒体(3)内，当泵柱(10)下压排水筒内的渗水时，水从流道孔(11)被压到排水管道(12)处，再经集水明排方法排走；s4、负压疏干，在步骤s3中排水的过程，对过滤腔室(5)内进行抽负压，加速地下水向排水筒内渗流，实现对地基开挖区域土壤的疏干；s5、基坑分层开挖的过程，重复步骤s2，随基坑开挖底面标高的下降，排水筒逐层下降。

技术总结
本发明公开了种土建施工基坑排水结构，包括安装在基坑内的排水筒，所述排水筒包括安装板、外筒体、内筒体和分隔底板，外筒体和内筒体之间形成一个过滤腔室，内筒体和外筒体的下端表面分别开设有第一滤孔和第二滤孔，内筒体内滑动插设有泵柱，排水筒的底端转动安装有掘进钻，且排水筒上还设置有驱动组件，通过驱动组件控制掘进钻动作。本发明提出的排水结构，随着基坑的分层开挖，排水筒逐层向下推进，将降水深度控制在开挖层以下0.5-1米，放缓降水漏斗线的坡度，降低对下一层开挖层地下水的扰动，减小地下水水平径向流的影响，缩小降水体量，保证开挖层能够快速降水、疏干，为按需降水的执行和可监控提供便利。的执行和可监控提供便利。


技术研发人员：冯素周 王大亮 苏明珠 朱建跃 王胜利 张建国
受保护的技术使用者：中建二局第二建筑工程有限公司
技术研发日：2023.04.10
技术公布日：2023/8/5