基于大埋深建筑的排水施工工藝研究

張 森

（山西一建集團有限公司 山西太原 030012）

引言

目前通常在前期基坑施工階段設置降水井進行抽排水，有著各類施工方式[1]。關于各類施工過程的要點，專家學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。該方法存在底板內預留空間狹小、部分底板深度過深、實際施工過程中降水井容易遭到破壞、降水井封閉操作復雜、效果不佳等不利因素，從而造成后期嚴重的透水風險和地下室上浮隱患[3]。

地下室底板沉降后澆帶位置設置臨時集水坑，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，并且可以適當代替前期基坑施工階段設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構施工階段地下室的抽排水效果，降排水裝置結構簡單、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，商務主樓最高190m，為鋼框架-混凝土核心筒結構，地下4層（建筑面積約13萬m2），地庫底板面標高為-20.100m，主樓核心筒坑中坑底板面標高為-6.100m，基坑大面積開挖深度為21.05m，土方開挖量約62萬m3。

經地質勘察報告揭示，本工程距離某河不到200m，地下水含量豐富，承壓水頭標高在-8.700～-11.900m，隔水層底標高-27.200m。本工程共布設降水自流深井102口（其中坑內71口降水井、坑外31口應急井）、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

當地下室底板封閉后，除部分降壓井外，基坑底部的降水措施均已撤除，不再進行降水，此時存在以下風險：大面積的地下底板區域內地下承壓水可能通過地質勘察孔、灌注樁壁等管道對底板局部區域形成較大壓力，進而造成底板局部區域起拱、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行有效控制（設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，經技術經濟比較，本工程采用如下方法以確保基坑安全：

（1）現場已有的15口降壓井在地下室結構完成后封閉；

（2）底板沉降后澆帶中增設集水井，井內預埋球閥，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閉后即可進行混凝土澆筑。

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距離設置集水坑，坑內填入碎石并埋入1段波紋管，安裝新型降排水裝置上部結構（上部結構嵌入波紋管上端），施工期間按要求進行降排水，使地下水控制滿足設計要求，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，在傳統降水井施工工藝基礎上發展形成，同時改進了傳統降水井相應的施工弊端，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。當水壓較高、水量較大時，軟管連接抽水機，由抽水機幫助抽排水裝置加快抽排水速度；當水壓較低、水量較小時，軟管無須連接抽水機，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置臨時集水坑，施工方便、可操作性強。

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

（3）適當取代傳統降水井（常規深井降水在施工過程中極易遭受破壞，且當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，滿足施工作業要求。

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

（5）相比常規降水井，當水壓較低、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，只需打開球閥，由抽排水裝置自主抽排水即可，大大減少了常規降水中人工、機械、用電等部分的投入，有效節約了降排水成本。

（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，有效加強了地下水位控制，降排水裝置結構簡單、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構順利施工，有效解決了地下室底板受水壓影響產生的拱起、漏水及上浮問題，減少地下水對地下室結構的不利影響。

2.3 工藝流程

本工藝適用于設有沉降后澆帶、地下水豐富且基底土層滲透系數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 施工準備

（1）仔細分析工程地質勘探報告，結合地下室結構圖紙，明確集水坑位置，集水坑的布置間距應根據施工現場排水量確定。

（2）優選波紋管、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、封口鋼板等可統一制作），降排水所用材料設備進場后應放置在指定位置，待使用時轉運至施工現場，堆放位置合理、適宜，并采取有效措施加以保護。

（3）對施工班組及作業人員進行技術交底，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設置一集水坑，集水坑深約1.5m，長、寬約2.5m，在集水坑內填入碎石至降排水裝置底標高位置，埋入一段波紋管，波紋管距坑底約300mm，側壁開細孔以便滲水，再繼續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

下部波紋管埋設完畢、集水坑填入碎石透水層后，制作降排水裝置上部結構，降排水裝置可按要求統一制作，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構嵌入波紋管上端，施工過程中應根據相關規范要求嚴格控制每道工序的施工質量，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

待集水坑設置完成、超前止水帶位置混凝土墊層澆筑完成后，根據項目施工部署，進行該部位超前止水帶后續防水、止水帶、鋼筋綁扎、混凝土澆筑等施工，嚴格按設計及相關規范要求加強過程管控，施工過程中注意對降排水裝置的保護，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，進行地下室降排水，降排水運行過程中，項目部應安排專人加強現場降排水管理，保證施工期間地下水位控制在底板底面以下500mm。當水壓較高、水量較大時，軟管另一端連接抽水機，由抽水機幫助抽排水裝置加快抽排水速度，抽排出的地下水應有效收集，進行二次利用。

2.3.6 后澆帶封閉

后澆帶的封閉時間與方法應嚴格按照設計要求執行，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 質量控制措施

（1）認真研讀工程地質勘察報告，充分了解場地地下水的情況及特點，結合地下室結構施工圖紙與設計對地下水控制的要求，明確集水坑設置的具體位置與間距。

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

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

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

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

4 結語

本工程開挖土層以砂質粉土為主，基底局部存在淤泥粉質黏土，設計要求留設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、經濟環保，減少了對地下水對結構的不利影響，保障了地下室結構的施工質量，取得了較好的綜合效益。