基于大埋深建筑的排水施工工藝研究

張 森

（山西一建集團(tuán)有限公司 山西太原 030012）

引言

目前通常在前期基坑施工階段設(shè)置降水井進(jìn)行抽排水，有著各類施工方式[1]。關(guān)于各類施工過程的要點，專家學(xué)者也有著一定的討論[2]。封閉時將降水井在底板中部割除，井內(nèi)灌注混凝土等材料后焊接封口鋼板，最后澆筑該部分底板混凝土。該方法存在底板內(nèi)預(yù)留空間狹小、部分底板深度過深、實際施工過程中降水井容易遭到破壞、降水井封閉操作復(fù)雜、效果不佳等不利因素，從而造成后期嚴(yán)重的透水風(fēng)險和地下室上浮隱患[3]。

地下室底板沉降后澆帶位置設(shè)置臨時集水坑，埋入排水波紋管，上部安裝新型降排水裝置，最后降水井同后澆帶一同澆筑封閉，能夠很好地解決地下室降排水問題，并且可以適當(dāng)代替前期基坑施工階段設(shè)置的降水井在后期施工中的作用，前期降水井可以提早封閉，保證了地下室和主體結(jié)構(gòu)施工階段地下室的抽排水效果，降排水裝置結(jié)構(gòu)簡單、制作簡易，降排水費用低。

1 工程情況

該工程大廈總用地面積3.6萬m2，總建筑面積43萬m2，其中地上建筑面積30萬m2，由3棟塔樓組成，商務(wù)主樓最高190m，為鋼框架-混凝土核心筒結(jié)構(gòu)，地下4層（建筑面積約13萬m2），地庫底板面標(biāo)高為-20.100m，主樓核心筒坑中坑底板面標(biāo)高為-6.100m，基坑大面積開挖深度為21.05m，土方開挖量約62萬m3。

經(jīng)地質(zhì)勘察報告揭示，本工程距離某河不到200m，地下水含量豐富，承壓水頭標(biāo)高在-8.700～-11.900m，隔水層底標(biāo)高-27.200m。本工程共布設(shè)降水自流深井102口（其中坑內(nèi)71口降水井、坑外31口應(yīng)急井）、減壓深井15口，井徑分別為800，650mm，井深分別為24，62m。

2 新型降排水施工技術(shù)

當(dāng)?shù)叵率业装宸忾]后，除部分降壓井外，基坑底部的降水措施均已撤除，不再進(jìn)行降水，此時存在以下風(fēng)險：大面積的地下底板區(qū)域內(nèi)地下承壓水可能通過地質(zhì)勘察孔、灌注樁壁等管道對底板局部區(qū)域形成較大壓力，進(jìn)而造成底板局部區(qū)域起拱、漏水甚至將灌注樁拉斷，造成無法挽救的損失。

為保證底板封閉后施工期間對地下室水位進(jìn)行有效控制（設(shè)計要求整個施工期間地下水位需降至底板底面以下500mm），尤其考慮雨季水位上漲帶來的影響，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，本工程采用如下方法以確保基坑安全：

（1）現(xiàn)場已有的15口降壓井在地下室結(jié)構(gòu)完成后封閉；

（2）底板沉降后澆帶中增設(shè)集水井，井內(nèi)預(yù)埋球閥，待降壓井封閉后再封閉沉降后澆帶（從基坑邊向中心逐步封閉），封閉沉降后澆帶時只需將球閥閥門關(guān)閉后即可進(jìn)行混凝土澆筑。

2.1 工藝原理

在地下室底板沉降后澆帶下的超前止水帶位置間隔適當(dāng)距離設(shè)置集水坑，坑內(nèi)填入碎石并埋入1段波紋管，安裝新型降排水裝置上部結(jié)構(gòu)（上部結(jié)構(gòu)嵌入波紋管上端），施工期間按要求進(jìn)行降排水，使地下水控制滿足設(shè)計要求，該部位底板在后澆帶封閉時同時澆筑，是一種新型的地下室降排水施工方法，在傳統(tǒng)降水井施工工藝基礎(chǔ)上發(fā)展形成，同時改進(jìn)了傳統(tǒng)降水井相應(yīng)的施工弊端，有效保證了使用期間的降排水效果。

地下室降排水裝置主要包括排水管、通氣管、全通徑球閥和軟管。其中，排水管和通氣管上端各安裝1個全通徑球閥，排水管和通氣管安裝在固定管上。當(dāng)水壓較高、水量較大時，軟管連接抽水機(jī)，由抽水機(jī)幫助抽排水裝置加快抽排水速度；當(dāng)水壓較低、水量較小時，軟管無須連接抽水機(jī)，只需打開球閥，抽排水裝置將自主抽排水。

2.2 工藝特點

（1）在地下室底板沉降后澆帶下的超前止水帶位置設(shè)置臨時集水坑，施工方便、可操作性強(qiáng)。

（2）墊層下設(shè)置碎石透水層，有效阻隔了土層中的雜質(zhì)和淤泥，使水順利通過細(xì)孔匯集于波紋管內(nèi)，再由排水管排出，保證了降排水效果。

（3）適當(dāng)取代傳統(tǒng)降水井（常規(guī)深井降水在施工過程中極易遭受破壞，且當(dāng)項目過程管理不到位時，降水效果不明顯），降排水裝置上端安裝全通徑球閥，打開的球閥有利于集水坑中的水隨時經(jīng)軟管排出，使水位始終保持在地下室底板以下，滿足施工作業(yè)要求。

（4）降排水裝置部位的底板無須單獨進(jìn)行澆筑，只需關(guān)閉球閥后，即可在后澆帶進(jìn)行封閉時一同澆筑，減少底板滲漏點，保證地下室大底板的施工質(zhì)量。

（5）相比常規(guī)降水井，當(dāng)水壓較低、水量較小時，全通徑球閥上安裝的排水軟管無須連接抽水機(jī)，只需打開球閥，由抽排水裝置自主抽排水即可，大大減少了常規(guī)降水中人工、機(jī)械、用電等部分的投入，有效節(jié)約了降排水成本。

（6）本工藝可以較好地保證施工期間的抽排水效果，特別是針對多層地下室及地下水較豐富的項目，有效加強(qiáng)了地下水位控制，降排水裝置結(jié)構(gòu)簡單、制作簡易、施工操作方便，以較低的降排水成本保障了地下室與主體結(jié)構(gòu)順利施工，有效解決了地下室底板受水壓影響產(chǎn)生的拱起、漏水及上浮問題，減少地下水對地下室結(jié)構(gòu)的不利影響。

2.3 工藝流程

本工藝適用于設(shè)有沉降后澆帶、地下水豐富且基底土層滲透系數(shù)較好的建筑施工項目，對于基坑深度深、前期降水井失效且整個施工期間對地下水位控制要求較高的多層地下室項目尤為適用。

2.3.1 施工準(zhǔn)備

（1）仔細(xì)分析工程地質(zhì)勘探報告，結(jié)合地下室結(jié)構(gòu)圖紙，明確集水坑位置，集水坑的布置間距應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場排水量確定。

（2）優(yōu)選波紋管、排水管、全通徑球閥、排水軟管等材料，并加工成型（固定管包含鋼管、止水鋼板、封口鋼板等可統(tǒng)一制作），降排水所用材料設(shè)備進(jìn)場后應(yīng)放置在指定位置，待使用時轉(zhuǎn)運至施工現(xiàn)場，堆放位置合理、適宜，并采取有效措施加以保護(hù)。

（3）對施工班組及作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)交底，確保施工人員熟悉掌握該新型地下室降排水施工工藝和操作要點，保證降排水效果。

2.3.2 設(shè)置集水坑

在地下室底板沉降后澆帶下的超前止水帶位置每隔30～60m設(shè)置一集水坑，集水坑深約1.5m，長、寬約2.5m，在集水坑內(nèi)填入碎石至降排水裝置底標(biāo)高位置，埋入一段波紋管，波紋管距坑底約300mm，側(cè)壁開細(xì)孔以便滲水，再繼續(xù)填入碎石至波紋管上端高度，碎石厚度宜≥300mm。

2.3.3 安裝降排水裝置

下部波紋管埋設(shè)完畢、集水坑填入碎石透水層后，制作降排水裝置上部結(jié)構(gòu)，降排水裝置可按要求統(tǒng)一制作，包括鋼管、封口鋼板、排水管、通氣管等，排水管和通氣管安裝在固定管上，排水管距波紋管底約200mm，上端各安裝1個全通徑球閥，并將降排水裝置的上部結(jié)構(gòu)嵌入波紋管上端，施工過程中應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求嚴(yán)格控制每道工序的施工質(zhì)量，鋼管周邊焊接1圈8mm厚止水鋼板，長度約200mm。

2.3.4 超前止水帶施工

待集水坑設(shè)置完成、超前止水帶位置混凝土墊層澆筑完成后，根據(jù)項目施工部署，進(jìn)行該部位超前止水帶后續(xù)防水、止水帶、鋼筋綁扎、混凝土澆筑等施工，嚴(yán)格按設(shè)計及相關(guān)規(guī)范要求加強(qiáng)過程管控，施工過程中注意對降排水裝置的保護(hù)，以免造成損壞，影響降排水施工效果。

2.3.5 降排水正常運行

在降排水裝置排水管上端的全通徑球閥上安裝軟管，將2個全通徑球閥打開，進(jìn)行地下室降排水，降排水運行過程中，項目部應(yīng)安排專人加強(qiáng)現(xiàn)場降排水管理，保證施工期間地下水位控制在底板底面以下500mm。當(dāng)水壓較高、水量較大時，軟管另一端連接抽水機(jī)，由抽水機(jī)幫助抽排水裝置加快抽排水速度，抽排出的地下水應(yīng)有效收集，進(jìn)行二次利用。

2.3.6 后澆帶封閉

后澆帶的封閉時間與方法應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計要求執(zhí)行，澆筑沉降后澆帶前，先觀測地下水位是否符合后澆帶封閉要求，若符合要求，將2個全通徑球閥關(guān)閉，拆下排水軟管，降排水裝置部位的底板同后澆帶一起封閉澆筑。

3 質(zhì)量控制措施

（1）認(rèn)真研讀工程地質(zhì)勘察報告，充分了解場地地下水的情況及特點，結(jié)合地下室結(jié)構(gòu)施工圖紙與設(shè)計對地下水控制的要求，明確集水坑設(shè)置的具體位置與間距。

（2）集水坑內(nèi)埋設(shè)的碎石層厚度、波紋管開孔大小及數(shù)量，應(yīng)確保地下水能夠滲入以便抽排，同時應(yīng)確保不被堵塞。

（3）碎石透水層下應(yīng)滿鋪土工布，有效隔離土層中的雜質(zhì)和淤泥，使水順利通過細(xì)孔匯集于波紋管內(nèi)，再由排水管排出。

（4）優(yōu)選波紋管、固定管、排水管、通氣管、全通徑球閥等材質(zhì)，確保降排水裝置制作質(zhì)量。

（5）降排水施工過程中，應(yīng)安排專人加強(qiáng)降排水過程管控，加強(qiáng)地下水位觀測，并及時進(jìn)行匯總、分析，保證地下水位控制符合設(shè)計要求，抽排出的地下水應(yīng)及時收集進(jìn)行二次利用。

4 結(jié)語

本工程開挖土層以砂質(zhì)粉土為主，基底局部存在淤泥粉質(zhì)黏土，設(shè)計要求留設(shè)有沉降后澆帶與伸縮后澆帶，在整個施工期，地下水位需降至底板底面以下500mm，對地下水位控制要求較高。本工程在地下室底板施工時，在沉降后澆帶下的超前止水帶位置設(shè)置了16處集水坑，安裝新型降排水裝置作為地下室降排水的施工方法，使用期間抽排水效果良好，后期封閉操作簡便、封閉效果佳，且施工降排水成本低、經(jīng)濟(jì)環(huán)保，減少了對地下水對結(jié)構(gòu)的不利影響，保障了地下室結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，取得了較好的綜合效益。