低渗透地质条件下基坑疏干井封井及明水处理措施探讨

2019-10-20姚淑华栾辉

砖瓦世界·下半月 2019年5期

姚淑华栾辉

摘要：随着社会科技化和现代化脚步的不断加快，为了更多的获取使用空间， “上天入地”逐步成为现代建筑科技的主流，随着入地深度的不断加大，地下水越来越多的出现在基坑工程施工当中，成为多数深基坑工程的顽疾。地下水容易造成基坑侧壁失稳，直接影响基坑安全;同时容易造成基底浸泡、破坏地基土壤、降低地基承载力，进而影响结构安全，破坏性较大。当遇到低渗透性土质时，地下水处理难度更大。本文结合枣庄万达广场项目施工实际，就地下水处理方式、疏干井封井措施、坑中坑明水处理三个方面进行讲述，为后续同类地质条件下的基坑地下水处理提供借鉴。

关键词：深基坑;低渗透;疏干井;封井;明水处理

一、项目简介

（一）项目背景介绍

某商业广场项目位于山东省枣庄市，框架结构，地下1层，地上3层，局部4层、5层，项目总建筑面积11.5万平方米，其中地上建筑面积9万平方米，地下建筑面积2.5万平方米，总工期18个月。

项目基础形式为独立柱基+防水底板，基础平面尺寸215*168.2米，底板厚度300mm，人防区底板厚度400mm，采光带及采光井投影范围内考虑底板抗浮采用加厚底板，加厚后的底板厚度分别为650mm和1200mm，外围墙体为条基基础，条基基础厚度800mm，地下一层层高5.3米，构筑物±0标高相对于绝对标高44.45米，施工场区平整后的基坑周边地面标高约44.00米，基坑开挖深度如下表所示：

[编号开挖位置基底标高开挖深度 1 300mm厚度防水板基底 -5.75 5.3 2 400mm厚度防水板基底 -5.85 5.5 3 650mm厚度防水板基底 -6.05 5.6 4 1200nn厚度防水板基底 -6.65 6.2 5 条基基底 -6.25 5.8 6 独立柱基基底（H=1000） -6.45 6.0 7 局部电梯基坑、集水坑 -9.05 8.6 ]

基底为强风化花岗片麻岩，自上而下土层依次为：杂填土（平均埋深2.09米）、粘土（平均埋深3.06米）、粉质粘土（平均埋深4.57米）、全风化花岗岩片麻岩（平均埋深8.18米）、强风化花岗岩片麻岩（平均埋深15.82米）、中风化花岗片麻岩。

（二）降水方案介绍

场区内勘察期间场区地下水水位埋深1.74米～3.46米，相对标高为40.35～42.26米，根据区域内水文及附近工程资料，近5年来地下水年变化幅度一般在1.00～2.50米，基坑支护降水方案地下水位暂按照42.5米考虑。

基坑降水采用管井降水+坑内疏干井、盲沟方式，降水井原设计深度11米，疏干井原设计深度基底以下6米，后根据现场实际降水效果将疏干井深度调整为基底以下11米，同时适当减小疏干井间距，最终疏干井间距约20-25米，外围降水井间距15米。

考虑到场区内地下水水位较高，综合考虑结构抗浮要求，施工降水应持续至主体结构封顶。

二、疏干井井口处理措施

疏干井井口封堵从三个方面考虑：

第一，保证疏干井井内降水正常进行，井内水位维持在预期降低水位且保持平衡状态;

第二，疏干井井口贯穿防水筏板，后期渗漏隐患较大，防水板浇筑完成后再行封堵难度及工作量大;

第三，考虑到结构施工后期处于汛期，汛期抗浮要求高，若疏干井全部采取防水板基础浇筑前方式封井，抗浮隐患较大，且结合实际情况部分疏干井内水量较大，采用自吸泵方式降水无法达到预期降水效果。

综合考虑以上几点，基坑内疏干井采取两种方式进行封闭：一种采用钢管法兰方式在防水底板浇筑完成后再行封堵;另一种在垫层内预埋排水管，通过真空泵抽水外排。

（一）钢管法兰封井

1、钢管法兰封井原理

套管随垫层施工时一并埋设，根部随垫层固定，底板防水上返一定高度，满足第一遍防水作用;法兰外侧混凝土随防水板混凝土一并浇筑，法兰外侧翼环起到了止水钢板的作用;待不再考虑抗浮且防水板达到设计强度时对套管内部进行回填、封堵，地下水水头压力依靠法兰钢板自身刚度及预留螺栓锚固力抵消，达到井口封堵目的，防水板厚度范围内采用高强灌浆料灌注密实，确保防水板自身强度。

2、钢管法兰埋件加工

埋件钢管采用5mm厚度焊接钢管，直径400mm（结合降水井径选取，建议不大于降水井直径），高度为对应位置防水板厚度H+100mm，外侧止水环采用不低于3mm厚度止水钢板，圆环宽度150mm，圆环焊接位置位于防水筏板中央位置，与套管连接位置双面满焊。套管内侧法兰位于套管顶部以下200mm位置（可适当调整，建议在确保操作方便的前提下尽量往下部设置），下法兰采用宽度50mm、厚度5mm的圆环，外侧与套管双面满焊，下法兰周圈中间位置等间距布置D16螺栓6-8颗;上法兰采用5mm厚度圆形钢板，钢板直径380mm（套管直径D-20mm），上法兰周圈根据下法兰预留螺栓情况留设D20mm螺栓孔，上下法兰螺栓、螺母应配套，表面应平整。同时根据上法兰尺寸加工不低于5mm厚度的橡胶垫圈。

3、钢管法兰埋件安装

预埋套管安装在垫层施工时一并固定、安装。

（1）安装前首先复核降水井井口标高，当井口标高高于套管根部标高时，人工将井口剔凿至合适标高，当井口标高低于套管根部标高时，底部周圈空隙可采用快易收口网拦截，垫层浇筑时一并灌注密实。

（2）井口處理完成后根据垫层高度加工埋件固定支架，固定支架一般可采用d16钢筋焊制成井字形固定，固定钢筋随垫层砼浇筑一并隐蔽;

（3）为确保埋件稳固性，可在支架周边临时焊制钢筋支撑，确保埋件稳固;

（4）防水施工时，卷材按照出墙套管方式将SBS卷材围绕钢管上返合适高度并用沥青膏封闭严实。

（5）套管安装完成后井口采用专用井盖封堵密实，避免杂物落入井内。

4、钢管法兰后期封堵

为确保疏干井后期封堵质量，同时确保封井速度，避免封堵过程中井水上涌，封堵分如下几步进行：

（1）材料准备

根据疏干井井径、深度计算封堵所用碎石数量、水泥用量、堵漏灵干粉数量及高强灌浆料数量，材料准备齐全，同时一侧配备大功率水泵以备使用。

（2）碎石填充

将水泵撤出后立即将准备好的碎石填入井口（预留顶部不小于700mm深度），并人工稍作夯填。

（3）干粉料填充

为进一步延缓地下水上涌时间，为法兰紧固争取时间，预留井口上部700mm范围内首先填充400mm厚度PO·42.5干水泥粉，法兰底部300mm范围填充堵漏灵干料，人工夯填密实后立即封堵法兰。

5、法兰安装

干料填充完成后立即进行法兰紧固工作，法兰紧固前确保橡胶垫安装完成，立即紧固。

6、井口混凝土浇筑

法兰紧固完成后查看井口是否有渗水现象，如无渗水，采用高强灌浆料灌注密实即可;如有渗水，在法兰缝隙位置进行注浆处理，直至不在出现渗水，然后采用高强灌浆料灌注密实。

7、现场预留井口位置根据降板及后期地面做法情况，可将二次浇注的灌浆料做成“丁”型，加强封堵效果。

（二）预埋排水管真空泵外排封井

1、预埋排水管真空泵外排原理

预埋排水管真空泵外排降水适用于井内渗透效果较差，水量较小，筏板施工前即将井口进行封闭的疏干井。具体做法为在垫层施工前在垫层底部提前按照规划排水线路埋设硬质PVC排水管，伸入井内的部分端部2米范围内均匀留设Φ5滤水孔，周圈用塑料纱布包裹，然后再用Φ100mmPVC管二次保护，PVC管外侧满布D10mm@20mm的滤水孔，PVC保护管外侧、疏干井内侧采用洁净的大块碎石（建议直径大于30mm）填充，井口周圈碎石滤水层范围内采用C15混凝土封闭，封闭厚度20cm。

2、预埋排水管真空泵外排管道埋设

（1）管道埋设在垫层浇筑前进行，布管线路应顺直，距离真空泵距离取最短距离，遇错台等位置采取平顺方式过度，坚决避免管道弯折现象;尤其是井口位置应从井口下部至少500mm深度位置开始过度;

（2）埋设排水管尽量选用一次性长度新管道，减少接头数量，当必须采用接管方式是接头部位应采用胶带包裹密封，水管与水泵接头位置应重点密封;

（3）为预防后期管道堵塞，管道“一用一备“，但其中一道发生堵塞时，及时启用另一根管道，确保正常排水;

（4）管道沿基底布设时为避免管道移动，可采用简易倒“U”型钢筋卡固定;

（5）排水水泵安装完成后应及时绘制井位及水泵对应关系图，将采用此种方式排水的疏干井专门编号与外围水泵对应，当发生故障时及时定位、检查;

（6）潜水泵换成真空泵抽水后，井口封闭前应试抽水至少2天观察井内水位情况，若真空泵可以满足降水条件可立即更换，若换用真空泵降水不能满足条件需及时更换大功率水泵或换用前述法兰封井方案。

3、预埋排水管真空泵外排后期封堵

封堵分井口封堵和后期排水管口封堵两种情况。

第一种井口封堵。井口封堵首先应确保井筒填充密实，同时又要保证虑水效果，因此井内碎石滤水层应尽可能选用大粒径块石;同时为防止砂砾堵塞排水管，排水管布置Φ5滤水管2米管段外侧设置DN100PVC保护管，保护管外侧外侧满布D10mm@20mm的滤水孔，同时缠纱布包裹，两端用纱布封口。

为避免地下水沿原疏干井井壁外侧滤水层上涌，井口顶部周圈滤水层范围内采用垫层同标号混凝土较厚方式封堵。

第二种为后期回填时排水管管口封堵，此阶段主体结构已经施工至地上三层位置，主体已经具备一定抗浮能力，因此可将真空泵迁移至边坡顶部进行排水，待回填完成、主体自身抗浮满足要求后只需将管口采用绑丝绑扎埋入地面以下即可。

三、坑中坑明水处理措施

本项目现场土质条件较差，地下水渗透性较差，单纯疏干井可以确保大面干燥，但部分标高较低的集水坑、电梯基坑内地下水仍比较严重，无法确保基坑干燥，严重影响基坑内防水施工，此类明水通过球阀埋件不间断排水方式解决。

（一）基本原理

墊层施工前将集水坑、电梯基坑超挖20cm设置碎石滤水层，同时在水量较大部位设置200*200*200小型集水坑，即坑中坑，垫层施工时将提前加工的手动球阀套管固定在垫层上，防水施工时卷材防水包裹球阀下部的镀锌钢管，同时确保卷材与钢管根部固定的止水钢板粘贴密实，然后通过阀门采用自吸泵将坑内明水持续外排，为垫层及防水施工创造条件。

（二）球阀埋件加工

球阀埋件采用普通手动球阀丝接在DN40镀锌钢管上组成排水主管道，底部包裹塑料纱布，同时为确保防水效果，镀锌钢管中间部位焊接3mm厚止水钢板。

（三）球阀埋件安装、排水

球阀安装时结合垫层高度情况采用钢筋支架进行固定，确保排水管底部距离垫层上表面150-200mm，注意避免将管口直接戳至基底影响抽水效果;

（四）球阀埋件后期封堵

结合地下水情况，球阀分两种情况进行封闭：

第一种为水位较低的独立柱坑等部位依靠混凝土自身重量可以将现状水头压住，混凝土浇筑前直接将阀门关闭浇筑即可;

另一种情况对于水头较高（静止水位高出基底50cm以上）情况，此种情况持续抽水至筏板强度满足设计要求或地下室结构封顶，然后通过阀门口向板底进行高压注浆，注满后关闭阀门，预留洞口采用高强灌浆料浇筑密实。

四、应用效益分析

（一）实施效果

施工过程中受地下明水影响不具备防水作业条件的集水坑、电梯坑、柱坑共计82处均采用此方法解决，底板浇筑时一并封闭的球阀排水管位置未出现不良现象，过程中个别预留水量较大准备后期封闭的阀门排水正常，后期封闭后无其他不良现象发生。

基坑内60余口疏干井除南侧及中部水位较高井位采用法兰封井方式外，其余疏干井均采用预埋排水管方式排水，排水正常，为防水板混凝土跳仓施工方案的贯彻执行创造有利条件。