一種迎坑面兼有降水功能的地下連續墻

曹新剛

(中煤第三建設(集團)有限責任公司，安徽 宿州 234000)

0 引 言

地下連續墻具有良好截水、防滲功能，當地下連續墻底部嵌入隔水層時，基坑工程四周的地下水便無法滲透進入基坑內部，此時只需在基坑內側設置降水井 (管井井點降水)，把基坑內側地下水位降至底板以下[1-5]，如圖1所示。

圖1 常見基坑內側井點降水示意圖

而井點在施工時，需經過鉆機鉆孔、清孔、吊放井管、填濾料、洗井、安裝水泵等多個步驟，井點使用結束后還需拔井管、封井[6-9]。一個較大規模的基坑工程往往需打設數量較多的降水井，總體費用偏高，且占用施工場地。

現發展一種新型降水井對基坑內側含水層中的地下水進行井點降水，使其既能滿足降水的相關要求，又具有施工簡便、造價低的特點。

1 迎坑面兼有降水功能的地下連續墻

為了彌補已有技術的缺陷，現提出一種迎坑面兼有降水功能的地下連續墻，降水井預制、埋設于地下連續墻鋼筋籠的迎坑面中下部，施工結束時埋設于地下連續墻迎坑面中下部的降水井即可投入使用，無須再單獨設置傳統的降水井，因此具有施工簡單、造價低的特征。

此種地下連續墻，包括位于迎坑面中下部的儲水箱與現澆鋼筋混凝土墻體；儲水箱固定于鋼筋籠的迎坑面中下部，儲水箱的厚度不大于鋼筋籠厚度的一半，儲水箱與埋設于鋼筋籠內部的豎直中空圓管相連；中空圓管底部與儲水箱固定相連，上部伸出鋼筋籠頂部；儲水箱與中空圓管形成封閉的連通體系；儲水箱迎土面設置系列進水孔，施工結束后地下連續墻上的儲水箱位于迎坑面底部；基坑內側的地下水穿過進水孔進入、儲存在儲水箱中，再由置于中空圓管內底部的潛水泵抽出地表排出。

上述提及的“迎坑面”指的是基坑土方開挖的一側。儲水箱內部中空，底面呈圓弧形狀；儲水箱的高度大于潛水泵的高度。

儲水箱的厚度不大于鋼筋籠厚度的一半(圖2)，一方面使現澆施工時混凝土能有效地灌入儲水箱下部的鋼筋籠中并能實現有效振搗，另一方面使擋土墻整體有足夠的強度，不會在儲水箱處形成明顯的強度薄弱層。

圖2 地下連續墻鋼筋籠三維示意圖

儲水箱內部中空，儲水箱底面呈圓弧形狀，如圖3～圖5所示。圓弧形狀便于下部的混凝土向上流動，而對儲水箱沖擊力較小。儲水箱的高度大于潛水泵的高度，使潛水泵經中空圓管進入儲水箱內部時，潛水泵的進水口位于儲水箱中。

圖3 儲水箱三維示意圖一

圖4 儲水箱三維示意圖二

圖5 隱藏橡膠圍擋后的儲水箱三維示意圖

儲水箱迎坑面設置的進水孔的開孔率不小于50%；儲水箱迎坑面進水孔的外側綁定多層孔徑大小不同的濾網，以防止大粒徑泥土通過進水孔進入儲水箱內部；置于中空圓管內底部的潛水泵能把儲存于儲水箱中的地下水提取至地表排出。“開孔率”是指儲水箱迎坑面上進水孔的面積與總面積之比。

儲水箱迎坑面一側四周牢固設置一圈橡膠圍擋，橡膠圍擋長度略大于鋼筋籠與溝槽之間的間隙。橡膠圍擋可防止澆筑混凝土時混凝土漫入儲水箱內部。在荷載作用下，橡膠圍擋呈彈性變形。

儲水箱由鋼材或塑料制成，儲水箱應有足夠的強度與剛度，在施工荷載與土壓力作用下不發生破裂與失效。

儲水箱與中空圓管組成互通的排水體系。由于儲水箱為預制制作，故可采取多種輔助措施，確保排水體系的有效性，使排水容量滿足排水設計要求。儲水箱與中空圓管在地面預制完成，其施工質量可控，使其排水性能滿足要求。

儲水箱預制于鋼筋籠的迎坑面中下部，如圖2所示。施工結束后的地下連續墻如圖6所示，包括位于迎坑面中下部的儲水箱與其余部分的現澆普通鋼筋混凝土墻體。

圖6 地下連續墻三維示意圖

設計時，應準確確定儲水箱的位置，使其位于隔水層之上，且位于基坑底部的含水層之中，即需確保施工結束后地下連續墻上的儲水箱位于基坑內側底部的含水層之中，如圖10所示。含水層之中的地下水滲入、儲存在儲水箱中，再被潛水泵抽取排走。

中空圓管相當于傳統降水井的井管，其可由塑料管或鋼管制成。中空圓管應具有足夠的內徑，使潛水泵可經中空圓管的孔洞下沉至儲水箱內部。潛水泵上連接水帶，啟動潛水泵即可把滲入儲水箱內部的地下水提取至地表排出。降水結束后，可把潛水泵從中空圓管提走、移除，而無須拔除中空圓管。

2 地下連續墻施工方法

此種迎坑面兼有降水功能的地下連續墻的施工方法，簡要介紹如下：

(1)平整場地，測量放線，澆筑導墻，開挖溝槽，如圖7所示。

圖7 開挖溝槽示意圖

(2)提前制作鋼筋籠，并在鋼筋籠迎坑面中下部固定儲水箱，儲水箱與中空圓管組成互通的排水體系，如圖2～圖5所示；把鋼筋籠起吊放入溝槽中，并使帶儲水箱的一側位于基坑內側，如圖8所示。

圖8 吊放鋼筋籠示意圖

鋼筋籠內部加裝的儲水箱與中空圓管總體重量較小，其不會對鋼筋籠的吊裝施工產生影響。

設計時，應確保儲水箱位于隔水層之上、基坑底部的含水層之中。

(3)澆筑混凝土，形成地下連續墻，除儲水箱之外的其余部分均為現澆的鋼筋混凝土墻體，如圖9所示。

圖9 澆筑混凝土示意圖

澆筑混凝土過程中，不排除部分混凝土透過圈橡膠圍擋而進入儲水箱的進水孔處，可能封堵進水孔。故在混凝土初凝前，可通過中空圓管向儲水箱內間歇性、周期性充氣，用氣體疏通、移除進水孔處尚未凝固的混凝土，使進水孔不會被封堵，防止進水孔喪失透水功能。

(4)基坑開挖施工，開挖過程中可通過設置于中空圓管底部的潛水泵逐漸抽取地下水。基坑開挖至設計標高時，地下水基于地下連續墻內的降水井降至設計水位，最終形成的降水后浸潤線滿足施工要求，如圖10所示。

圖10 所提地下連續墻降水示意圖

由于地下連續墻嵌入隔水層中，地下連續墻阻隔了基坑外部地下水向基坑內部滲透，故僅需對基坑內側進行抽水降低水位即可，而設置于基坑內側底部儲水箱中的抽水系統能夠對基坑內部的地下水進行抽取排走。

一般地，根據設計方案一定數量的降水井均勻地分布于基坑四周，只有在設計布置降水井的位置才采用文中所提的內設儲水箱的地下連續墻，使降水井設置于地下連續墻內部。而在未設置降水井的位置，仍采用傳統的現澆鋼筋混凝土地下連續墻。可見，無須所有單元槽段的地下連續墻設置降水井，僅按需合理布置即可。

與現有技術相比，本文所提迎坑面兼有降水功能的地下連續墻具有下列優點：

(1) 儲水箱提前預制、埋設于地下連續墻迎坑面中下部，施工結束時埋設于地下連續墻迎坑面底部的降水井(儲水箱)即可投入使用，故基坑工程內側無須再設置傳統的降水井，大大節省了降水井的施工工期與造價，實用性強。

(2) 使用傳統的降水井降低基坑內部地下水位時，降水井位于基坑內側，占用施工空間，對其他工種施工有干擾與影響，且使用結束后需進行封堵；而本文所設計的降水井置于地下連續墻內部，不占用施工空間，使用結束后如無特殊要求可不進行封堵。

(3) 本文所設計的由儲水箱與中空圓管組成降水井，既可用于抽水降壓，也可作為地下水位觀測孔使用。

3 結束語

本文提出了一種迎坑面兼有降水功能的地下連續墻，包括位于迎坑面中下部的儲水箱與現澆鋼筋混凝土墻體；儲水箱固定于鋼筋籠的迎坑面中下部，儲水箱的厚度不大于鋼筋籠厚度的一半，儲水箱與埋設于鋼筋籠內部的豎直中空圓管相連；中空圓管底部與儲水箱固定相連，上部伸出鋼筋籠頂部，儲水箱與中空圓管形成封閉的連通體系；儲水箱迎坑面設置系列進水孔，儲水箱位于地下連續墻迎坑面底部，基坑內側的地下水穿過進水孔進入、儲存在儲水箱中，再由置于中空圓管內底部的潛水泵抽出地表排出。儲水箱提前預制、埋設于地下連續墻迎坑面中下部，地下連續墻施工結束時降水井即可投入使用，故基坑工程內側無須再設置傳統的降水井，大大節省了降水井的工期與造價。