一種建筑基底電梯井、集水坑開挖流沙處理新技術

席鋒儀，寧晉生，席寧中，于海成，賈 斌

（1.中國建筑科學研究院 地基基礎研究所，北京 100013；2.中國建筑科學研究院 建筑安全與環境國家重點實驗室，北京 100013；3.內蒙古嘉盈建設工程有限公司，內蒙古 鄂爾多斯 017000）

0 引言

在高層建筑或大型地下結構中，基礎底板均設有多處電梯井、集水坑。在基底開挖電梯井、集水坑這些局部加深區域時，經常會遇到降水不到位、出現流沙的情況，甚至導致基礎底板無法完成施工。這種情況大多數是因為基底處于含水地層且電梯井、集水坑底標高接近含水層底部，設置于基坑周圍的降水井或設置于基坑內的疏干井不能對電梯井、集水坑部位形成有效的降水漏斗所導致的。建筑基底電梯井、集水坑開挖遇流沙情況的處理一直是困擾土建施工的一個技術難點和過程質量控制重點，傳統處理方法不僅工序繁雜且存在諸多弊端。本文介紹了一種建筑基底電梯井、集水坑開挖流沙處理新技術［1］，具備良好應用效果。

1 遇流沙情況的傳統處理方法

基底電梯井、集水坑開挖遇流沙情況下，土建施工的傳統處理方法［2-4］一般是沿坑壁四周砌筑磚胎膜或打混凝土擋墻阻擋流沙；同時，在電梯井、集水坑底部做淺井，下入潛水泵抽排地下水，防止電梯井、集水坑側壁滲水拱塌混凝土墊層、拱壞已經做好的防水層、防水保護層；之后，在淺井上方做防水鋼套管，從防水鋼套管中下入潛水泵抽水。即需要在砌筑磚胎膜或打混凝土擋墻的基礎上在基礎底板上預留降水井進行處理。

這種基底電梯井、集水坑開挖遇流沙的傳統處理方法不僅工序繁雜且存在諸多弊端。

①增加了電梯井、集水坑砌筑磚胎膜或打混凝土擋墻。

②增加了制作降水淺井，具體為：制作淺井，包括電梯井、集水坑底部挖坑、下井管、填礫石濾料。

③基底電梯井、集水坑流沙處理需要在完成①和②的基礎上，采用基礎底板預留降水井的方法進行處理，造成各種材料、人工、機械工時等直接費消耗；同時，采用基礎底板預留降水井的方法進行處理還造成與混凝土墊層、防水層、防水保護層、基礎底板鋼筋綁扎（預留降水井部位鋼筋需要設計變更、截斷、加強）、混凝土澆筑等施工的交叉作業，嚴重影響施工效率，并給基礎底板施工安全和混凝土質量帶來隱患。

④底板施工結束后，預留降水井需要進行封井作業。

⑤采用基礎底板預留降水井的方法進行處理時，防水鋼套管密封不能做到防水層的完整性，很難保證防水層質量，基礎底板防水效果欠佳。

綜上，開挖電梯井、集水坑遇到流沙時的傳統處理方法存在諸多不足和問題，甚至容易導致基礎底板混凝土質量和防水效果的嚴重缺陷。

2 一種流沙處理的新技術

最新發明專利《一種基底電梯井集水坑流沙處理保證墊層完整性的降水裝置與方法》（專利號 ZL2019 1 0131364.6）成功解決了建筑基底電梯井、集水坑開挖遇流沙情況的處理難題。如圖 1 所示，具體方法步驟如下。

①沿著電梯井、集水坑擬開挖上口邊線外側0.5 m 左右（或根據具體情況確定）布設井點線。先采用水沖或水鉆打孔，探查含水層底部深度，確定井點管、濾水管長度，確定井點間距、井點數量，根據含水層土質情況確定是否需要填中粗砂濾料；加工制作井點管、濾水管，連接井點管、濾水管，備料。

②施工點井。單個點井的施工過程為：采用水沖或水鉆成孔，井徑控制在Φ100 mm 左右，井深超過含水層底部進入隔水層，成孔后下入井點管，填中粗砂濾料。

③安裝泵，鋪設連接集水總管及其延長管，連接井點管、連接管、集水總管。

④啟動泵抽水，觀察降水情況。當多數井點管出現抽空氣現象時，說明降水基本到位，可進行開挖電梯井、集水坑作業。

⑤順著集水總管及其延長管開挖小溝槽，將集水總管下入小溝槽中，將集水總管、連接管打入混凝土墊層下面，這樣在流沙處理過程及結束后均不破壞基底混凝土墊層的完整性。

⑥基底混凝土墊層施工完成，后續防水層、防水保護層、底板混凝土的施工均不受電梯井、集水坑流沙處理作業的影響。

⑦基礎底板施工期間降水過程需要連續進行；底板混凝土澆筑完成后，可結合該區域回水條件、周圍地下水位狀況，確定是否停止降水，撤出泵。

⑧埋入混凝土墊層下的井點管、吸水管僅為直徑 15～25 mm 的塑料管（或鋼管、PVC 管），對地基承載力一般不構成影響。如果對此仍存有疑慮和擔心，可在底板混凝土澆筑完成后，通過吸水管注入水泥漿液填充密實井點管和吸水管。

3 工程案例

3.1 工程案例一

鄂爾多斯市某住宅小區項目，擬建、構筑物共計 47 棟，基礎埋深 1.75～7.25 m 不等，根據勘察報告，基坑開挖范圍內地層情況為如下。

①細砂。淺黃色，稍濕－飽和，松散。以石英、云母組成，風積形成。底板埋深 0.90～1.40 m。

②細砂。淺黃色，稍濕－飽和，稍密。主要以石英、長石為主，云母次之。含水量ω=17.3 %～28.2 %，土樣質量等級為Ⅲ級，頂板埋深 0.90～1.40 m，底板埋深3.00～7.80 m。

③細砂巖。強風化，紅褐色，稍濕，礦物成份為長石、石英及高嶺土。泥質膠結，膠結較差～差，極破碎～破碎。散體狀～碎裂狀結構，風化裂隙發育，裂隙多為張裂隙，裂隙面多為黏性土充填，巖芯多呈散粒狀～碎塊狀，少為短柱狀，RQD 較差～差，屬極軟巖，質量等級Ⅴ級。

勘察期間地下水埋深 0.60～5.47 m，水位標高1 337.50～1 338.60 m，為第四系孔隙潛水，賦存在②細砂層底部，③細砂巖為隔水層。

基坑采用輕型井點降水，基坑開挖后，發現有 13 個高層住宅樓電梯井、集水坑需要做進一步降水處理。項目團隊根據電梯井集水坑開挖情況結合勘察報告分析，開挖地層為③強風化細砂巖，地下水及細砂從開挖電梯井、集水坑坡壁不斷滲流溢出，對后續土建施工造成如下影響和作業困難。

1）電梯井、集水坑設計為直壁，需要砌筑直壁磚胎膜，之后在磚胎膜上做防水混凝土墊層、防水層、防水混凝土保護層，坡壁滲水流沙會拱塌防水混凝土保護層，拱壞防水層，致使土建施工無法進行。

2）采用傳統方法處理，則需要在電梯井、集水坑底部超挖 15 cm 左右，鋪設碎石墊層，在坑中間做淺井，下入潛水泵排水，在后續的施工中下入防水鋼套管。如前所述，這樣勢必造成與混凝土墊層、防水層、防水保護層、基礎底板鋼筋綁扎（預留降水井部位鋼筋需要設計變更、截斷、加強）、混凝土澆筑等施工的交叉作業，嚴重影響施工效率，并給基礎底板施工安全和混凝土防水質量帶來隱患。

為此，采用最新專利技術《一種基底電梯井集水坑流沙處理保證墊層完整性的降水裝置與方法》進行處理，如圖 2 所示，具體做法如下。

1）在電梯井集水坑的磚胎膜外側底部環繞坑底挖寬約 15 cm，深約 20 cm 環形溝槽，下入塑料井點管（濾水管長度＜10 cm）。

2）為防止坑壁滲水流砂影響磚胎膜，在磚胎膜外側用塑料薄膜形成隔離。

3）在坑底環形溝槽、磚胎膜與坑壁形成的環形槽內填入中粗砂濾料，在真空泵抽吸作用下，中粗砂濾料將變得密實，保證了地基質量。

4）將電梯井坑壁的真空泵吸水管壓入基礎混凝土墊層下從邊坡肥槽側壁導出。

該技術處理過程不僅保證了基礎混凝土墊層和防水層的完整性，規避了基礎底板穿洞預留等繁瑣構造及防水節點處理，為土建后續施工創造了良好的作業條件，也消除了由于流沙處理導致的底板鋼筋綁扎困難和混凝土防水質量隱患。項目團隊于 2021 年 4 月 15 日受邀進場，于同年 8 月 11 日撤出，13 個電梯井集水坑有滲水流沙的建筑基礎底板已全部順利完成。

3.2 工程案例二

鄂爾多斯市某商住項目，前期基礎樁工程完成后，停滯數年未進行后續開發建設，2021 年復工后開挖基坑電梯井、集水坑時發現流沙現象。土建單位為搶進度，采用邊施工基底墊層邊請專業降水隊伍處理電梯井、集水坑流沙的方式進行施工。在筆者公司進場前已有 3 家專業降水隊伍受邀進場處理流沙，但 3 家降水隊伍或在考察現場后感覺無法處理，或隊伍進場處理失敗后退出。

根據現場踏勘結合該項目勘察資料，電梯井、集水坑邊坡中部以下為泥巖，泥巖上部為含水粉細砂層，各電梯井、集水坑底部位置大體處于泥巖頂部且標高不等，泥巖層為隔水層。項目團隊受邀于 2021 年 4 月 26 日進場處理流沙，為了快速處理流沙問題并為后續土建施工創造有利條件，采用了最新專利技術《一種基底電梯井、集水坑流沙處理保證墊層完整性的降水裝置與方法》進行處理，進場 5 d 后第一個電梯井集水坑降水處理到位，流沙處理完成，具備土建下步施工作業條件。之后，11 個電梯井、集水坑部位陸續降排水到位，流沙處理完成，土建施工進入正常流水作業階段。至同年 6 月 10 日全部 11 個電梯井、集水坑流沙問題處理降水維護至基礎底板混凝土澆筑完畢，為土建施工按計劃順利完成創造了條件。通過該技術的應用，既解決了流沙問題，保證了基礎墊層、防水層的完整性，規避了傳統流沙處理方式穿越基礎底板的防水構造處理難題，以及由此帶來的基礎底板混凝土質量和防水效果的各種弊端和隱患。提高了工程質量，還避免了傳統處理方法交叉作業造成的施工降效及安全隱患。

圖 3（a）是流沙處理前 11 個電梯井、集水坑之一當時的施工現場情況，可以看到坑壁處不斷有流沙涌出，根本無法進行下步土建施工作業。圖 3（b）是集水坑、電梯井流沙處理時，降水維護過程中的真空泵吸水管從基礎底板磚胎膜及混凝土墊層下導出的施工場景，可以看出，對于電梯井、集水坑流沙問題的處理絲毫不會影響和干擾基礎底板鋼筋綁扎及混凝土澆筑的正常施工。

4 結語

《一種基底電梯井集水坑流沙處理保證墊層完整性的降水裝置與方法》這項新技術已在多個實際工程中應用，通過與類似情況傳統處理方法比較，該技術不僅工藝簡單，操作方便，而且技術效果良好。該技術從根本上改變了基底電梯井、集水坑流沙傳統處理方法需要砌筑磚胎膜或混凝土擋墻，設置淺井，在基礎墊層、防水層、防水保護層及基礎底板上預留孔洞，在淺井上面埋設防水鋼套管，并在防水鋼套管內安裝潛水泵抽水的繁冗做法。整個流沙處理過程及降水維護期間，基礎底板鋼筋綁扎、混凝土施工等土建工序不受任何影響可正常進行，避免了傳統流沙處理方法可能對基礎底板混凝土質量和防水效果帶來的弊端和隱患，提高了勞動生產效率，也減少了流沙處理過程中人、機、料及時間的投入，技術經濟效果顯著，具有良好的推廣價值。Q