淺談工程地下水在底板局部預留未封堵如何處理

邵建兵

通州建總集團有限公司金沙分公司 江蘇 通州 226300

地基基礎是整個建筑物的根本，控制好地下水位是基礎施工的必要條件，同時因地下管涌造成的施工困難致使施工質量好壞也直接影響著整個工程結構質量生命，甚至是建筑的結構安全與使用壽命。地基承擔基礎傳遞下來的建筑物的全部荷載。在施工過程中，由于地質條件、基坑支護類型、降水等原因，會出現地基隆起，流沙，冒水翻砂（管涌）等現象，嚴重時會造成地基土質失穩，地下水流失引起已完成結構的開裂和破壞。特別嚴重時會造成建筑的整體沉降、傾斜。實踐表明，建筑物事故的發生，很多與地基基礎問題有關，而且地基基礎事故一旦發生，補救并非易事。由此可見，地基基礎至關重要，使得地基穩定安全，必須對地下土質、水系分布進行充分的分析。在深基坑工程建設中，對地下水問題的處理，與水、土體的基本性質與運動原理有很密切的聯系。所以，有關技術人員在處理這類問題時，必須清楚了解各種現象發生的原理，以便在制定處理計劃時能做到有的放矢。

1 泥土的滲遺性破壞及透水性原理

泥土的透水性，是指水源透過泥土中間隙的難易度，是泥土本身的一種性質。通常情況下，泥土顆粒越大，其透水性就越好。在條件相同的情況下，水的滲透速度與泥上的透水性成正比。地下水具有紊流與層流兩種運動形式。水在泥土裂縫或空隙中互不混雜、有序流動的形式，稱為層流;在泥土寬大縫隙或裂縫中混雜、無序流動的形式，叫做紊流。

地下水流動對每單位體積中骨架產生的壓力叫做滲透壓力,可用公式表示幾個變量之間的關系:GD=T=γwτ

式中:T=水滲透時遇到的土骨架阻力

γw=水重度,近似取10kN/m'

τ=水力坡降

以上公式中，水力坡降，是指水在單位距離上產生的落差，一般用萬分比、千分比、百分比表示。在砂土環境下，當土體從下到上的滲透能力大于土浮重度時，土各個單位顆粒之間壓力很快消失，土顆粒就呈現懸浮狀況，該狀況叫做流砂。在粘士環境中，因為有粘聚力存在，因此當粘聚力較大時，流砂現象不易出現。在開挖深基坑時，一且遇到流砂狀況，邊坡土體在滲透作用下，極易發生滑坡現象。在基礎開挖時如遇到降水，可能會造成大規模的水力坡降，一且所采取的止水方法不恰當的話，那么基坑之外的地下水就會很快涌向坑中，造成突涌泥沙狀況，導致基坑外地面的大規模下陷，最終破壞基坑周圍的市政工程及建筑物。

2 基坑降水導致地面下陷的原理

基坑出現降水時，可造成周邊一定區域內土體出現不規則的固結與沉降，基坑降水可導致四周出現降水漏斗區域，漏斗中不管那兩點之間都具有水位差，正因為水位差所造成的壓力，才引起地面出現不規則下陷現象，該下陷可跟隨漏斗變化作出相應變化。在研究中，我們可將降水漏斗區域中任意兩點之間降水原因造成的地面下陷量的差與兩點間水平距離的比，成為不均勻下陷率,用公式可表示為Cij=（Si- -Sj）/Lij

公式中:Cij=i點和j點間的不均勻沉降率

Si=i點的沉降值

Sj=j點的沉降值

Lij=i點和j點間水平距離

從公式的變量關系我們可以知道，Cij和i點與j點之間的水力坡降關系密切，成正比例關系，因此在確定基坑降水設計方案時，可依照基坑具體環境特點，核定在確保安全前提下，水力坡降的最大值，以優化降水計劃，確保坑機四周市政工程及建筑物的下陷程度都在標準許可的范圍內，進而有效保障周圍建筑物安全。

3 工程概況

桑夏總部大廈位于南通市通州區行根路以北，新世紀大道東側，大唐世紀豪庭河南、北側鄰河道，在名人世家小區以西。由一棟高層塔樓、裙房及滿鋪地下室組成，建筑面積約42349.8m2，地上建設面積32827m2，地下建筑面積9522.8m2，地下1層。裙樓、塔樓開挖深度4.85m，塔樓地上22層，裙樓地上3層。基坑支護形式為自然放坡，噴坡支護加止水帷幕。

4 工程特點

（1）開挖深度較大，整個基坑開挖至基礎底標高-6.900m (開挖深度4.85m)；（2）基坑周圍環境較復雜,尤其北側的河道寬度27 .4米，水位較高、地下水位豐富，東側名人世家小區，距離基坑圍護地墻約18.91m,南側道路及南通四建大樓,基坑圍護施工及開挖施工對其均有影響；（3）本場地淺部地下水按其埋藏條件,主要為潛水、微承壓水和承壓水。潛水主要賦存于①填土層中。微承壓水主要賦存于④粉土層中，該層夾粉質粘土，富水性、透水性一般。承壓水主要賦存于⑦粉土夾粉砂層中(頂標高-38.69 ~-32.65， 底標高-45.36~ -36.47),補給來源主要為承壓水的越流補給及地下徑流補給，其富水性及透水性均較好。而且本工程在基坑開挖階段處于汛期，水位較高，容易破壞表面水壓覆蓋層。

5 出現管涌

本工程采用一臺T100塔吊進行垂直吊運，因塔吊基礎設計位置在主樓筏板接近放坡面上，所以塔吊基礎頂面與墊層上標高平齊，降低塔吊基礎的埋深，保證基礎底面同筏板墊層面距離縮小，控制塔吊傾覆系數。在工程基本完成拆除塔吊后由于降水井全部封閉，停止降水，在塔吊基礎范圍出現了管涌現象，而且管涌點大小幾處，無法完成筏板的整體補澆工序。

管涌的特點：由于天然或人為的因素，土層被破壞。在汛期高水位時，滲流的流速和壓力加大。當滲透力大于表層弱透水層的允許滲透坡降力時，即發生滲透破壞，形成管涌，此工程因取土、基坑開挖等原因破壞表層覆蓋，在較大的水力作用下沖破土層，將下面地層中的粉細砂顆粒帶出而發生管涌。本工程與北側河道距離較近，汛期水位較高，地下水壓較大，剛開始對于小的僅冒清水的管涌，可以加強觀察，暫不處理;對于流出渾水的管涌，不論大小，均必須迅速搶護，決不可麻痹疏忽，貽誤時機，造成潰口災害。

6 管涌封堵方法

6.1 工藝特點

（1） 所需材料簡單，技術合理，經濟實用，施工操作方便；（2）施工速度快，施工質量較容易得到保證；（3）不影響后期找平層施工，效果好。

6.2 適用范圍

本工法適用于樁基礎及筏板基礎地基預留口出現管涌的處理施工 。

6.3 工藝原理

預制鋼套管型的套筒，焊結最少兩道止水環，下部一定高度進行打眼處理，并包裹鐵絲網，在套管外按打眼的高度填上鵝卵石，在套筒內放至一定功率的吸水泵，要保持水位在鵝卵石厚度以下，將水排走，使預留口后澆筑混凝土無水浸泡，達到可澆筑抗滲膨脹混凝土是本工法要達到的目的。主要的思想就是在管涌處埋設預制工具式積水桶，采用水泵將水排至預留口設置的集水井內，再通過抽水設備在澆筑的混凝土未達到強度時一直保持水位將水抽至基坑外，防止因地下水上壓力引起混凝土的開裂。 根據筏板厚度可選項混凝土澆筑的厚度分層，及止水環的道數。

6.4 施工工藝流程和操作要點

6.4.1 工藝流程

查看管涌位置-制作套筒-固定套筒-放置吸水泵-填充卵石濾水-澆筑防水混凝土-二次澆筑防水混凝土-封堵止水套筒-保護層澆筑。

6.4.2 施工準備

a、查看現場，確定管涌的位置，確認冒水原因，是否為勘探孔引起地下水涌出。b、查看地質報告，了解管涌處的地質情況。c、查看水流大小，以及距基坑底集水井或排水溝的距離，為材料的選用做好準備。

6.4.3 積水桶制作

a、根據冒水的大小，確定積水井的大小，直徑一般為30～50cm。b、積水桶可采用薄鋼板焊接圍成，亦可采用成品的鐵桶或塑料桶制作，但要保證一定的深度。c、在積水桶的底面側面，間隔約5cm，設置大小為2cm的孔眼，用于排水。d、在離桶面大約20cm處，設置一大小比所用的PVC排水管直徑稍大的圓孔。e、在積水桶的底面和側面包裹一層過濾網，防止泥沙通過孔洞流失，引起基底面下陷。過濾網用16#鐵絲綁緊、扎牢。

6.4.3 管涌處填充卵石

a、根據現場情況、預留洞口的深度，一般底層的卵石層要大于25cm。在止水套筒的相應位置開孔直徑3-5cm,側面包裹一層鋼絲過濾網，用水準儀測好標高，固定止水套筒。

b、采用一定功率的吸水泵，保持水位控制在透水的卵石層下面。同時做好臨時停電的準備，安排好發電機，備用一臺水泵，在封堵抽水過程中必須保持不間斷。

6.4.4 卵石上澆筑墊層 墊層上綁扎底板鋼筋 澆筑抗滲混凝土

a、比原設計圖紙高一級的抗滲混凝土要分層澆筑，振搗密實，同時在澆筑前對新舊混凝土交接處進行鑿毛，清理干凈。同時采用強度等級相同的水泥漿進行接漿處理，在振搗密實時注意要二次振搗。施工中制作混凝土同條件試塊。b、混凝土初凝后進行保養，同條件試塊達到設計強度時進行封筒施工。

6.4.5 封井施工

混凝土達到設計強度后，進行套筒封筒施工，如水壓較大可進行分兩次封堵。鋼結構封堵可采用鐵板焊接。套筒快速焊接完成，上部再采用同標號混凝土澆筑封堵，工藝要求同筏板混凝土澆筑一樣。

6.5 材料與設備

6.5.1 原材料

10mm厚鋼套筒，過濾網，16#鐵絲，φ12鋼筋，卵石。

6.5.2 機具設備

泥漿泵，發動機，振動棒，鐵鏟。

6.6 質量控制

（1）施工前，要計算好標高，安裝好后的鋼套筒要平穩，高度要大于等于平面。（2）回填的卵石控制含泥使用量，略高于地下水位。（3）套筒安裝后，管涌周圍還有水冒出，原因是套筒上設置的孔眼間距過大，而冒水量過大，水不能及時通過孔眼排出，水越積越多，又從管涌周圍冒出。（4）采用密目過濾網，且接口要封堵好，防止泥沙通過過濾網和縫隙流出。（5） 選用的水泵要滿足管涌流量的要求，否則達不到排水的目的。（6）安裝的鋼筋網保護層為5cm。（7）混凝土澆筑過程中，振搗要密實，且要防止鋼筋偏位。

6.7 安全措施

（1）施工現場的機具、設備等落實專人進行維修和保養。（2）施工現場臨時用電線路、電氣設備的安裝、維修、保養和拆除應由專業人員進行。（3） 移動機具和照明的使用應實行二級漏電保護，并經常進行檢查。（4） 臨時用電施工人員應由具備崗位證書的專業電工操作完成。

6.8 注意事項

（1）切忌使用不透水材料強填硬塞，以免截斷排水能路，造成滲透減弱。（2）反濾導滲的材料，級配要合理，既要保證滲流暢通排出，又不讓下層細顆粒土料被帶走，此外，反濾層的分層要嚴格掌握，不得混雜。

6.9 效益分析

本工藝簡單，操作方便，對于地下室底板局部預留未封堵遇管涌處理非常有效，處理速度快，效果明顯。材料、工具及機械要求低，處理成本低。施工速度快，對施工進度幾乎無影響，具有很強的使用性和推廣意義。

7 結束語

在深基坑建設中，處理地下水的方法還有很多種，根據降水類型的不同可將其分成排水法與止水法。

止水法，是指借助基坑四周布設的止水帷幕，把地下水隔絕在基坑外，應用最廣泛的止水法有連續墻、灌漿法、沉井法等。通常情況下，止水帷幕利用高壓噴射的灌漿方法建成，根據結構形式上的差異，可將其分為水平結構及豎向結構的止水帷幕。豎向帷幕也可分為兩種:帷幕未嵌進下部不透水結構的懸掛帷幕和防滲帷幕深入下部不透水結構的落底防滲帷幕。平面結構也有兩種形式:由噴射凝結結構自身形成的帷幕和噴射凝結結構和支護樁組成的止水支護帷幕。豎向形態的止水帷幕可有效阻擋基坑外圍透水層內地下水因基坑內外水平面差異引起坑外水向坑內滲透狀況的發生，進而引起流砂等不利現象的發生。水平方向的止水帷幕可在基坑一定深度區域中，借助旋噴體連接方式制作成水平方向的水底板，其與豎直方向的帷幕共同構建成一個完全封閉的箱式結構，用來屏蔽地下水滲透到基坑中，該箱式結構還可叫做止水五面體。水平封底不僅可預防承壓水對土層產生突發性破壞作用，還可優化支護結構的承壓形式，減少支護結構中的壓力，提升坑底的抗浮能力及穩定性，優化土質的理學指標，增強樁基的承受力。

排水法，是降水與排水兩種方法的結合形式。對于土層上部的降水、積水及滯水，可選擇集水明排及明溝排水兩種方法。在降水中所選擇的井點降水法通常可用在水位淺的粉土類及砂土類土層中，以排除基坑中的潛水。井點降水，是指在準備施工的基坑四周布設數目眾多的井點管道，同時在地面布置抽水線路，借助水泵將地下水不間斷地抽取出去，最終使基坑中水位降到基坑之下，確保施工作業點都在水面之上。井點降水適用不同結構的基坑，可有效降低或緩解基坑結構上產生的滲透壓力及靜水壓力，以提高土層強度及邊坡的穩定性，避免地下水滲透而出現管涌及流砂現象，最大限度地降低施工難度。但是，在降水過程中，因地下水在允許范圍內降低，所以土體的浮力會增大，基坑周圍的建筑物及地面會出現附加沉降，對市政設施及周圍建筑會產生一定的安全隱患。

通過對止水法與排水法的分析，我們可比較出兩種地下水處理方法的優劣性。所以，在具體的深基坑工程建設中，應依據詳細的投資預算、周邊環境、土質條件等詳細情況，恰當選取地下水的處理方法。