地下室排水减压抗浮施工技术在横琴口岸及综合交通枢纽开发工程中的应用

2020-03-01宋永良曲红波李奇志

建筑施工 2020年9期

黄俊宋永良曲红波李奇志陈之

中国建筑第二工程局有限公司华南分公司广东深圳 518048

横琴口岸及综合交通枢纽功能区东至琴海东路，西至环岛东路，南至壕江路，北至港澳大道。项目地下水压大，地下结构防水难度非常大。为此，本文介绍一种以“截排”为主的地下室抗浮方案，其核心有两点；一是“截”，通过地下室周边的止水帷幕进行截水，减少基坑涌水量，从根本上减少排水对周边环境的影响；二是“排”，通过在地下结构底板下设置敞口式大直径无砂混凝土减压井排水，降低水头，减小作用在结构底板上的水荷载。截排联合，可控制排水给环境带来的影响，增加排水减压系统的可靠性和耐久性。由于水荷载减小或消除，故可取消大部分（或全部）的抗拔桩或抗浮锚杆，同时如果采用桩基，底板厚度和配筋也可大幅减少。减压的出水可做它用，足以平衡长期抽水的费用。相对于常规的被动式抗浮，主动的排水减压抗浮具有巨大的经济效益[1-3]。

1 工程概况

横琴口岸及综合交通枢纽功能区位于广东省珠海市横琴区，工程包含前广场、口岸区内主要道路、通关大厅、南北侧交通平台、商业及产业办公配套等，总用地面积34.5 hm2，总建设规模逾1 300 000 m2。其中通关大厅主体工程地下3层，地上4层。基坑坑底绝对深度为-10.6～-5.6 m，基坑周边绝对高程为2.70～5.65 m，基坑深度为9.2～13.3 m。基坑呈矩形，周长为611 m，开挖面积为21 251 m2。

本工程场地原始地貌单元属于滨海滩涂地貌，原地势低洼，后经人工填土，填砂抬高。地勘揭露通关大厅主体工程地下室底板处于冲填土与淤泥之间，场地地下水位埋深0.1～1.2 m，平均0.62 m，素填土层和冲填土层赋存的上层滞水不可忽视。珠海地区降雨量丰富，年均在1 700～2 200 mm之间。本工程地下水丰富，地下水位高，绝大部分地下室底板水压力为140 kPa，最大水压力达180 kPa，且工程大部分为交通枢纽，塔楼部分少，上部结构自重小于水压力。因此，采用常规抗浮设计的抗浮措施成本高、工期长。同时，地下室底板及外墙存在较大的渗水隐患，地下室结构自防水难度大。

在综合考虑工程抗浮设计的困难和地下室防渗漏措施的需求后，项目决定通过减少地下室底板以上的水压力来有效解决这一系列问题。

2 截排减压系统设计方案

采用“止水帷幕+疏水层（中粗砂+碎石）+减压井+自流进入集水系统”的截排减压系统方案，如图1、图2所示，利用止水帷幕截断地下室内外的水力联系，减少基坑涌水量；在底板下铺设厚500 mm疏水层（300 mm碎石层+200 mm中粗砂反滤层），将地下室外周土层内的渗水迅速引导至减压井中，减压井蓄满水后，水由钢塑管自流排往地下室的减压集水坑，最终把水排至市政系统。根据计算，场地地下结构范围外大部分沉降差值小于90 mm。总体来说，减压井排水引起的地表沉降小，对周边环境的影响小，符合规范及环境保护要求。工艺流程：基坑分区分段开挖至坑底→铺设荆笆层及土工格栅→疏水层施工→监测系统管线埋设→铺设土工织物→垫层施工→截排减压排水系统（减压井、减压集水坑和排水管道）及地下室底板施工→地下室侧墙施工及肥槽回填。

图1 地下室节点示意

2.1 疏水层

图2 外墙节点示意

由于地下室处于冲填土和淤泥之上，场地内弱透水层约30 m厚，因此在地下室底板下设置一层渗透性较大的疏水层（图3），将地下室底板下方的渗水迅速引导至排水结构，从而达到排水减压的效果。疏水层主要由碎石层和中粗砂层组成，碎石及中粗砂均由人工转运、摊铺，铺设时注意高度的控制。碎石层达到铺设厚度后，采用平板振动机振捣，使表面平整。

图3 疏水层节点

考虑在深厚淤泥层条件下铺设疏水层的施工工艺可行性，在疏水层下铺设双向拉伸塑料土工格栅+荆笆层（图4、图5），可以承受8～12 kPa的荷载，2层薄膜间的搭接宽度不得少于100 mm，轻型施工机械及工人可在上面作业。疏水层上表面铺设一层土工织物后浇筑底板素混凝土垫层，这样可避免浇筑过程中水泥漏入疏水层，影响排水效果。

图4 土工格栅+荆笆层

图5 疏水层铺设

2.2 减压井

大直径无砂混凝土减压浅井内径1 200 mm，外径1 800 mm（图6、图7），主要由钢筋混凝土立柱、底梁和无砂混凝土侧壁、压底无砂混凝土砌块构成。减压井四周和底部立柱纵筋锚入结构底板，底梁为梯形截面，以防止压底无砂混凝土砌块下沉脱落，立柱及底梁内钢筋采用HRB400，混凝土等级与主体结构相同，且同时现浇。

图6 钢筋混凝土底梁立柱

图7 减压井

无砂混凝土砌块目标孔隙率为30%，采用42.5级普通硅酸盐水泥，粗骨料为粒径10～20 mm的单一粒径碎石，严格控制针片状颗粒含量，水∶水泥∶碎石的比例为0.4∶1∶5.6。采用水泥包裹法搅拌，先将全部骨料及1%～3%的水装入搅拌机预拌，再加入水泥拌和，以形成包裹骨料表面的水泥浆壳，最后加入剩下的水搅拌均匀即可入模。无砂混凝土养护完成后应进行渗水试验，透水不良的块体不得用于井壁砌筑。无砂混凝土砌块的块缝及环缝采用M7.5水泥砂浆砌筑，砌块尺寸大小可微调。该结构既方便维护，又可减少水力坡降，提高耐久性，从结构上有效降低减压井淤堵的概率。

减压井侧壁四周回填人工碎石，与碎石疏水层融为一体，底部为中粗砂滤层及土工格栅和荆笆层。基坑内部的渗水通过疏水层导入减压井，通过DN150 mm钢塑连通管将减压井与集水井相连，当减压井内部水位达到预定值时，内部渗水将通过连通管自然排入集水坑，最后通过潜水泵将集水坑内水排入市政管网。

2.3 减压集水坑

减压集水坑采用2 600 mm×2 200 mm的矩形截面，深度为1 700 mm（自底板建筑完成面算起）。减压井集水坑底部及侧壁与主体结构整体现浇（图8）。

减压集水坑间采用1根DN150 mm钢塑管连接，钢塑管埋设于结构底板下50 mm，其外包混凝土与结构底板一起现浇。减压集水坑内设置2台潜水泵，1台使用，另外1台备用。潜水泵出水压力为0.30 MPa，启泵水位为底板顶下500 mm，当井内水位低于500 mm时停止抽水。在地下室底板浇筑后，减压集水坑内应设有临时潜水泵进行抽水。

图8 减压集水坑剖面

集水坑需要在排水管铺设完毕后浇筑。集水坑排水口在排水管铺设到位后，用C30素混凝土封头，排水管端部用网格部包裹。集水井浇筑时应用钢管对撑固定模板，防止侧墙变形。

2.4 监测点布置

地下室内部在框架柱旁设置底板扬压力监测点，地下室外部则利用基坑支护已有的地表水位监测点进行监测，后期应注意对其进行保护。对于设置在人防区柱旁的底板扬压力监测点，通过钢塑管连接至设置在非人防区柱旁的测压管汇集点，汇集点处必须标明各测压管编号，确保地下室底板扬压力的正常监测。地下室回填后2 a内，监测频率为半个月监测1次。地下室回填后2～4 a内，监测频率为每月监测1次。如遇暴雨，应进行加密监测。施工期间自地下室肥槽回填后开始进行地下室地板扬压力监测，项目竣工后交由业主单位进行长期的运营期监测。

3 结语

本项目地下室底板水压力最大达180 kPa，70%范围的地下室底板水压力为140 kPa，采用截排减压防渗技术后，正常条件下，地下3层和地下2层底板的抗浮水位由原来的黄海高程5.4 m附近分别降至-8.5 m和-4.5 m。截排减压防渗技术既解决了地下室的抗浮问题，也减少了地下室的渗漏风险，经济效益明显，值得在同类工程中推广应用。