基于大埋深建筑的排水施工工艺研究

张 森

（山西一建集团有限公司 山西太原 030012）

引言

目前通常在前期基坑施工阶段设置降水井进行抽排水，有着各类施工方式[1]。关于各类施工过程的要点，专家学者也有着一定的讨论[2]。封闭时将降水井在底板中部割除，井内灌注混凝土等材料后焊接封口钢板，最后浇筑该部分底板混凝土。该方法存在底板内预留空间狭小、部分底板深度过深、实际施工过程中降水井容易遭到破坏、降水井封闭操作复杂、效果不佳等不利因素，从而造成后期严重的透水风险和地下室上浮隐患[3]。

地下室底板沉降后浇带位置设置临时集水坑，埋入排水波纹管，上部安装新型降排水装置，最后降水井同后浇带一同浇筑封闭，能够很好地解决地下室降排水问题，并且可以适当代替前期基坑施工阶段设置的降水井在后期施工中的作用，前期降水井可以提早封闭，保证了地下室和主体结构施工阶段地下室的抽排水效果，降排水装置结构简单、制作简易，降排水费用低。

1 工程情况

该工程大厦总用地面积3.6万m2，总建筑面积43万m2，其中地上建筑面积30万m2，由3栋塔楼组成，商务主楼最高190m，为钢框架-混凝土核心筒结构，地下4层（建筑面积约13万m2），地库底板面标高为-20.100m，主楼核心筒坑中坑底板面标高为-6.100m，基坑大面积开挖深度为21.05m，土方开挖量约62万m3。

经地质勘察报告揭示，本工程距离某河不到200m，地下水含量丰富，承压水头标高在-8.700～-11.900m，隔水层底标高-27.200m。本工程共布设降水自流深井102口（其中坑内71口降水井、坑外31口应急井）、减压深井15口，井径分别为800，650mm，井深分别为24，62m。

2 新型降排水施工技术

当地下室底板封闭后，除部分降压井外，基坑底部的降水措施均已撤除，不再进行降水，此时存在以下风险：大面积的地下底板区域内地下承压水可能通过地质勘察孔、灌注桩壁等管道对底板局部区域形成较大压力，进而造成底板局部区域起拱、漏水甚至将灌注桩拉断，造成无法挽救的损失。

为保证底板封闭后施工期间对地下室水位进行有效控制（设计要求整个施工期间地下水位需降至底板底面以下500mm），尤其考虑雨季水位上涨带来的影响，经技术经济比较，本工程采用如下方法以确保基坑安全：

（1）现场已有的15口降压井在地下室结构完成后封闭；

（2）底板沉降后浇带中增设集水井，井内预埋球阀，待降压井封闭后再封闭沉降后浇带（从基坑边向中心逐步封闭），封闭沉降后浇带时只需将球阀阀门关闭后即可进行混凝土浇筑。

2.1 工艺原理

在地下室底板沉降后浇带下的超前止水带位置间隔适当距离设置集水坑，坑内填入碎石并埋入1段波纹管，安装新型降排水装置上部结构（上部结构嵌入波纹管上端），施工期间按要求进行降排水，使地下水控制满足设计要求，该部位底板在后浇带封闭时同时浇筑，是一种新型的地下室降排水施工方法，在传统降水井施工工艺基础上发展形成，同时改进了传统降水井相应的施工弊端，有效保证了使用期间的降排水效果。

地下室降排水装置主要包括排水管、通气管、全通径球阀和软管。其中，排水管和通气管上端各安装1个全通径球阀，排水管和通气管安装在固定管上。当水压较高、水量较大时，软管连接抽水机，由抽水机帮助抽排水装置加快抽排水速度；当水压较低、水量较小时，软管无须连接抽水机，只需打开球阀，抽排水装置将自主抽排水。

2.2 工艺特点

（1）在地下室底板沉降后浇带下的超前止水带位置设置临时集水坑，施工方便、可操作性强。

（2）垫层下设置碎石透水层，有效阻隔了土层中的杂质和淤泥，使水顺利通过细孔汇集于波纹管内，再由排水管排出，保证了降排水效果。

（3）适当取代传统降水井（常规深井降水在施工过程中极易遭受破坏，且当项目过程管理不到位时，降水效果不明显），降排水装置上端安装全通径球阀，打开的球阀有利于集水坑中的水随时经软管排出，使水位始终保持在地下室底板以下，满足施工作业要求。

（4）降排水装置部位的底板无须单独进行浇筑，只需关闭球阀后，即可在后浇带进行封闭时一同浇筑，减少底板渗漏点，保证地下室大底板的施工质量。

（5）相比常规降水井，当水压较低、水量较小时，全通径球阀上安装的排水软管无须连接抽水机，只需打开球阀，由抽排水装置自主抽排水即可，大大减少了常规降水中人工、机械、用电等部分的投入，有效节约了降排水成本。

（6）本工艺可以较好地保证施工期间的抽排水效果，特别是针对多层地下室及地下水较丰富的项目，有效加强了地下水位控制，降排水装置结构简单、制作简易、施工操作方便，以较低的降排水成本保障了地下室与主体结构顺利施工，有效解决了地下室底板受水压影响产生的拱起、漏水及上浮问题，减少地下水对地下室结构的不利影响。

2.3 工艺流程

本工艺适用于设有沉降后浇带、地下水丰富且基底土层渗透系数较好的建筑施工项目，对于基坑深度深、前期降水井失效且整个施工期间对地下水位控制要求较高的多层地下室项目尤为适用。

2.3.1 施工准备

（1）仔细分析工程地质勘探报告，结合地下室结构图纸，明确集水坑位置，集水坑的布置间距应根据施工现场排水量确定。

（2）优选波纹管、排水管、全通径球阀、排水软管等材料，并加工成型（固定管包含钢管、止水钢板、封口钢板等可统一制作），降排水所用材料设备进场后应放置在指定位置，待使用时转运至施工现场，堆放位置合理、适宜，并采取有效措施加以保护。

（3）对施工班组及作业人员进行技术交底，确保施工人员熟悉掌握该新型地下室降排水施工工艺和操作要点，保证降排水效果。

2.3.2 设置集水坑

在地下室底板沉降后浇带下的超前止水带位置每隔30～60m设置一集水坑，集水坑深约1.5m，长、宽约2.5m，在集水坑内填入碎石至降排水装置底标高位置，埋入一段波纹管，波纹管距坑底约300mm，侧壁开细孔以便渗水，再继续填入碎石至波纹管上端高度，碎石厚度宜≥300mm。

2.3.3 安装降排水装置

下部波纹管埋设完毕、集水坑填入碎石透水层后，制作降排水装置上部结构，降排水装置可按要求统一制作，包括钢管、封口钢板、排水管、通气管等，排水管和通气管安装在固定管上，排水管距波纹管底约200mm，上端各安装1个全通径球阀，并将降排水装置的上部结构嵌入波纹管上端，施工过程中应根据相关规范要求严格控制每道工序的施工质量，钢管周边焊接1圈8mm厚止水钢板，长度约200mm。

2.3.4 超前止水带施工

待集水坑设置完成、超前止水带位置混凝土垫层浇筑完成后，根据项目施工部署，进行该部位超前止水带后续防水、止水带、钢筋绑扎、混凝土浇筑等施工，严格按设计及相关规范要求加强过程管控，施工过程中注意对降排水装置的保护，以免造成损坏，影响降排水施工效果。

2.3.5 降排水正常运行

在降排水装置排水管上端的全通径球阀上安装软管，将2个全通径球阀打开，进行地下室降排水，降排水运行过程中，项目部应安排专人加强现场降排水管理，保证施工期间地下水位控制在底板底面以下500mm。当水压较高、水量较大时，软管另一端连接抽水机，由抽水机帮助抽排水装置加快抽排水速度，抽排出的地下水应有效收集，进行二次利用。

2.3.6 后浇带封闭

后浇带的封闭时间与方法应严格按照设计要求执行，浇筑沉降后浇带前，先观测地下水位是否符合后浇带封闭要求，若符合要求，将2个全通径球阀关闭，拆下排水软管，降排水装置部位的底板同后浇带一起封闭浇筑。

3 质量控制措施

（1）认真研读工程地质勘察报告，充分了解场地地下水的情况及特点，结合地下室结构施工图纸与设计对地下水控制的要求，明确集水坑设置的具体位置与间距。

（2）集水坑内埋设的碎石层厚度、波纹管开孔大小及数量，应确保地下水能够渗入以便抽排，同时应确保不被堵塞。

（3）碎石透水层下应满铺土工布，有效隔离土层中的杂质和淤泥，使水顺利通过细孔汇集于波纹管内，再由排水管排出。

（4）优选波纹管、固定管、排水管、通气管、全通径球阀等材质，确保降排水装置制作质量。

（5）降排水施工过程中，应安排专人加强降排水过程管控，加强地下水位观测，并及时进行汇总、分析，保证地下水位控制符合设计要求，抽排出的地下水应及时收集进行二次利用。

4 结语

本工程开挖土层以砂质粉土为主，基底局部存在淤泥粉质黏土，设计要求留设有沉降后浇带与伸缩后浇带，在整个施工期，地下水位需降至底板底面以下500mm，对地下水位控制要求较高。本工程在地下室底板施工时，在沉降后浇带下的超前止水带位置设置了16处集水坑，安装新型降排水装置作为地下室降排水的施工方法，使用期间抽排水效果良好，后期封闭操作简便、封闭效果佳，且施工降排水成本低、经济环保，减少了对地下水对结构的不利影响，保障了地下室结构的施工质量，取得了较好的综合效益。