地下室排水減壓抗浮施工技術在橫琴口岸及綜合交通樞紐開發工程中的應用

黃 俊 宋永良 曲紅波 李奇志 陳 之

中國建筑第二工程局有限公司華南分公司 廣東 深圳 518048

橫琴口岸及綜合交通樞紐功能區東至琴海東路，西至環島東路，南至壕江路，北至港澳大道。項目地下水壓大，地下結構防水難度非常大。為此，本文介紹一種以“截排”為主的地下室抗浮方案，其核心有兩點；一是“截”，通過地下室周邊的止水帷幕進行截水，減少基坑涌水量，從根本上減少排水對周邊環境的影響；二是“排”，通過在地下結構底板下設置敞口式大直徑無砂混凝土減壓井排水，降低水頭，減小作用在結構底板上的水荷載。截排聯合，可控制排水給環境帶來的影響，增加排水減壓系統的可靠性和耐久性。由于水荷載減小或消除，故可取消大部分（或全部）的抗拔樁或抗浮錨桿，同時如果采用樁基，底板厚度和配筋也可大幅減少。減壓的出水可做它用，足以平衡長期抽水的費用。相對于常規的被動式抗浮，主動的排水減壓抗浮具有巨大的經濟效益[1-3]。

1 工程概況

橫琴口岸及綜合交通樞紐功能區位于廣東省珠海市橫琴區，工程包含前廣場、口岸區內主要道路、通關大廳、南北側交通平臺、商業及產業辦公配套等，總用地面積34.5 hm2，總建設規模逾1 300 000 m2。其中通關大廳主體工程地下3層，地上4層。基坑坑底絕對深度為-10.6～-5.6 m，基坑周邊絕對高程為2.70～5.65 m，基坑深度為9.2～13.3 m。基坑呈矩形，周長為611 m，開挖面積為21 251 m2。

本工程場地原始地貌單元屬于濱海灘涂地貌，原地勢低洼，后經人工填土，填砂抬高。地勘揭露通關大廳主體工程地下室底板處于沖填土與淤泥之間，場地地下水位埋深0.1～1.2 m，平均0.62 m，素填土層和沖填土層賦存的上層滯水不可忽視。珠海地區降雨量豐富，年均在1 700～2 200 mm之間。本工程地下水豐富，地下水位高，絕大部分地下室底板水壓力為140 kPa，最大水壓力達180 kPa，且工程大部分為交通樞紐，塔樓部分少，上部結構自重小于水壓力。因此，采用常規抗浮設計的抗浮措施成本高、工期長。同時，地下室底板及外墻存在較大的滲水隱患，地下室結構自防水難度大。

在綜合考慮工程抗浮設計的困難和地下室防滲漏措施的需求后，項目決定通過減少地下室底板以上的水壓力來有效解決這一系列問題。

2 截排減壓系統設計方案

采用“止水帷幕+疏水層（中粗砂+碎石）+減壓井+自流進入集水系統”的截排減壓系統方案，如圖1、圖2所示，利用止水帷幕截斷地下室內外的水力聯系，減少基坑涌水量；在底板下鋪設厚500 mm疏水層（300 mm碎石層+200 mm中粗砂反濾層），將地下室外周土層內的滲水迅速引導至減壓井中，減壓井蓄滿水后，水由鋼塑管自流排往地下室的減壓集水坑，最終把水排至市政系統。根據計算，場地地下結構范圍外大部分沉降差值小于90 mm。總體來說，減壓井排水引起的地表沉降小，對周邊環境的影響小，符合規范及環境保護要求。工藝流程：基坑分區分段開挖至坑底→鋪設荊笆層及土工格柵→疏水層施工→監測系統管線埋設→鋪設土工織物→墊層施工→截排減壓排水系統（減壓井、減壓集水坑和排水管道）及地下室底板施工→地下室側墻施工及肥槽回填。

圖1 地下室節點示意

2.1 疏水層

圖2 外墻節點示意

由于地下室處于沖填土和淤泥之上，場地內弱透水層約30 m厚，因此在地下室底板下設置一層滲透性較大的疏水層（圖3），將地下室底板下方的滲水迅速引導至排水結構，從而達到排水減壓的效果。疏水層主要由碎石層和中粗砂層組成，碎石及中粗砂均由人工轉運、攤鋪，鋪設時注意高度的控制。碎石層達到鋪設厚度后，采用平板振動機振搗，使表面平整。

圖3 疏水層節點

考慮在深厚淤泥層條件下鋪設疏水層的施工工藝可行性，在疏水層下鋪設雙向拉伸塑料土工格柵+荊笆層（圖4、圖5），可以承受8～12 kPa的荷載，2層薄膜間的搭接寬度不得少于100 mm，輕型施工機械及工人可在上面作業。疏水層上表面鋪設一層土工織物后澆筑底板素混凝土墊層，這樣可避免澆筑過程中水泥漏入疏水層，影響排水效果。

圖4 土工格柵+荊笆層

圖5 疏水層鋪設

2.2 減壓井

大直徑無砂混凝土減壓淺井內徑1 200 mm，外徑1 800 mm（圖6、圖7），主要由鋼筋混凝土立柱、底梁和無砂混凝土側壁、壓底無砂混凝土砌塊構成。減壓井四周和底部立柱縱筋錨入結構底板，底梁為梯形截面，以防止壓底無砂混凝土砌塊下沉脫落，立柱及底梁內鋼筋采用HRB400，混凝土等級與主體結構相同，且同時現澆。

圖6 鋼筋混凝土底梁立柱

圖7 減壓井

無砂混凝土砌塊目標孔隙率為30%，采用42.5級普通硅酸鹽水泥，粗骨料為粒徑10～20 mm的單一粒徑碎石，嚴格控制針片狀顆粒含量，水∶水泥∶碎石的比例為0.4∶1∶5.6。采用水泥包裹法攪拌，先將全部骨料及1%～3%的水裝入攪拌機預拌，再加入水泥拌和，以形成包裹骨料表面的水泥漿殼，最后加入剩下的水攪拌均勻即可入模。無砂混凝土養護完成后應進行滲水試驗，透水不良的塊體不得用于井壁砌筑。無砂混凝土砌塊的塊縫及環縫采用M7.5水泥砂漿砌筑，砌塊尺寸大小可微調。該結構既方便維護，又可減少水力坡降，提高耐久性，從結構上有效降低減壓井淤堵的概率。

減壓井側壁四周回填人工碎石，與碎石疏水層融為一體，底部為中粗砂濾層及土工格柵和荊笆層。基坑內部的滲水通過疏水層導入減壓井，通過DN150 mm鋼塑連通管將減壓井與集水井相連，當減壓井內部水位達到預定值時，內部滲水將通過連通管自然排入集水坑，最后通過潛水泵將集水坑內水排入市政管網。

2.3 減壓集水坑

減壓集水坑采用2 600 mm×2 200 mm的矩形截面，深度為1 700 mm（自底板建筑完成面算起）。減壓井集水坑底部及側壁與主體結構整體現澆（圖8）。

減壓集水坑間采用1根DN150 mm鋼塑管連接，鋼塑管埋設于結構底板下50 mm，其外包混凝土與結構底板一起現澆。減壓集水坑內設置2臺潛水泵，1臺使用，另外1臺備用。潛水泵出水壓力為0.30 MPa，啟泵水位為底板頂下500 mm，當井內水位低于500 mm時停止抽水。在地下室底板澆筑后，減壓集水坑內應設有臨時潛水泵進行抽水。

圖8 減壓集水坑剖面

集水坑需要在排水管鋪設完畢后澆筑。集水坑排水口在排水管鋪設到位后，用C30素混凝土封頭，排水管端部用網格部包裹。集水井澆筑時應用鋼管對撐固定模板，防止側墻變形。

2.4 監測點布置

地下室內部在框架柱旁設置底板揚壓力監測點，地下室外部則利用基坑支護已有的地表水位監測點進行監測，后期應注意對其進行保護。對于設置在人防區柱旁的底板揚壓力監測點，通過鋼塑管連接至設置在非人防區柱旁的測壓管匯集點，匯集點處必須標明各測壓管編號，確保地下室底板揚壓力的正常監測。地下室回填后2 a內，監測頻率為半個月監測1次。地下室回填后2～4 a內，監測頻率為每月監測1次。如遇暴雨，應進行加密監測。施工期間自地下室肥槽回填后開始進行地下室地板揚壓力監測，項目竣工后交由業主單位進行長期的運營期監測。

3 結語

本項目地下室底板水壓力最大達180 kPa，70%范圍的地下室底板水壓力為140 kPa，采用截排減壓防滲技術后，正常條件下，地下3層和地下2層底板的抗浮水位由原來的黃海高程5.4 m附近分別降至-8.5 m和-4.5 m。截排減壓防滲技術既解決了地下室的抗浮問題，也減少了地下室的滲漏風險，經濟效益明顯，值得在同類工程中推廣應用。

[1] 曹洪,潘泓,駱冠勇.地下結構截排減壓抗浮概念及應用[J].巖石力 學與工程學報,2016(12):2542-2548.

[2] 曾國機,王賢能,胡岱文.抗浮技術措施應用現狀分析[J].地下空間, 2004,24(1):105-109.

[3] 徐春國.地下室上浮開裂事故的鑒定與加固處理[J].建筑結構,2002 (11):26-28.