一种建筑基底电梯井、集水坑开挖流沙处理新技术

席锋仪，宁晋生，席宁中，于海成，贾 斌

（1.中国建筑科学研究院 地基基础研究所，北京 100013；2.中国建筑科学研究院 建筑安全与环境国家重点实验室，北京 100013；3.内蒙古嘉盈建设工程有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 017000）

0 引言

在高层建筑或大型地下结构中，基础底板均设有多处电梯井、集水坑。在基底开挖电梯井、集水坑这些局部加深区域时，经常会遇到降水不到位、出现流沙的情况，甚至导致基础底板无法完成施工。这种情况大多数是因为基底处于含水地层且电梯井、集水坑底标高接近含水层底部，设置于基坑周围的降水井或设置于基坑内的疏干井不能对电梯井、集水坑部位形成有效的降水漏斗所导致的。建筑基底电梯井、集水坑开挖遇流沙情况的处理一直是困扰土建施工的一个技术难点和过程质量控制重点，传统处理方法不仅工序繁杂且存在诸多弊端。本文介绍了一种建筑基底电梯井、集水坑开挖流沙处理新技术［1］，具备良好应用效果。

1 遇流沙情况的传统处理方法

基底电梯井、集水坑开挖遇流沙情况下，土建施工的传统处理方法［2-4］一般是沿坑壁四周砌筑砖胎膜或打混凝土挡墙阻挡流沙；同时，在电梯井、集水坑底部做浅井，下入潜水泵抽排地下水，防止电梯井、集水坑侧壁渗水拱塌混凝土垫层、拱坏已经做好的防水层、防水保护层；之后，在浅井上方做防水钢套管，从防水钢套管中下入潜水泵抽水。即需要在砌筑砖胎膜或打混凝土挡墙的基础上在基础底板上预留降水井进行处理。

这种基底电梯井、集水坑开挖遇流沙的传统处理方法不仅工序繁杂且存在诸多弊端。

①增加了电梯井、集水坑砌筑砖胎膜或打混凝土挡墙。

②增加了制作降水浅井，具体为：制作浅井，包括电梯井、集水坑底部挖坑、下井管、填砾石滤料。

③基底电梯井、集水坑流沙处理需要在完成①和②的基础上，采用基础底板预留降水井的方法进行处理，造成各种材料、人工、机械工时等直接费消耗；同时，采用基础底板预留降水井的方法进行处理还造成与混凝土垫层、防水层、防水保护层、基础底板钢筋绑扎（预留降水井部位钢筋需要设计变更、截断、加强）、混凝土浇筑等施工的交叉作业，严重影响施工效率，并给基础底板施工安全和混凝土质量带来隐患。

④底板施工结束后，预留降水井需要进行封井作业。

⑤采用基础底板预留降水井的方法进行处理时，防水钢套管密封不能做到防水层的完整性，很难保证防水层质量，基础底板防水效果欠佳。

综上，开挖电梯井、集水坑遇到流沙时的传统处理方法存在诸多不足和问题，甚至容易导致基础底板混凝土质量和防水效果的严重缺陷。

2 一种流沙处理的新技术

最新发明专利《一种基底电梯井集水坑流沙处理保证垫层完整性的降水装置与方法》（专利号 ZL2019 1 0131364.6）成功解决了建筑基底电梯井、集水坑开挖遇流沙情况的处理难题。如图 1 所示，具体方法步骤如下。

①沿着电梯井、集水坑拟开挖上口边线外侧0.5 m 左右（或根据具体情况确定）布设井点线。先采用水冲或水钻打孔，探查含水层底部深度，确定井点管、滤水管长度，确定井点间距、井点数量，根据含水层土质情况确定是否需要填中粗砂滤料；加工制作井点管、滤水管，连接井点管、滤水管，备料。

②施工点井。单个点井的施工过程为：采用水冲或水钻成孔，井径控制在Φ100 mm 左右，井深超过含水层底部进入隔水层，成孔后下入井点管，填中粗砂滤料。

③安装泵，铺设连接集水总管及其延长管，连接井点管、连接管、集水总管。

④启动泵抽水，观察降水情况。当多数井点管出现抽空气现象时，说明降水基本到位，可进行开挖电梯井、集水坑作业。

⑤顺着集水总管及其延长管开挖小沟槽，将集水总管下入小沟槽中，将集水总管、连接管打入混凝土垫层下面，这样在流沙处理过程及结束后均不破坏基底混凝土垫层的完整性。

⑥基底混凝土垫层施工完成，后续防水层、防水保护层、底板混凝土的施工均不受电梯井、集水坑流沙处理作业的影响。

⑦基础底板施工期间降水过程需要连续进行；底板混凝土浇筑完成后，可结合该区域回水条件、周围地下水位状况，确定是否停止降水，撤出泵。

⑧埋入混凝土垫层下的井点管、吸水管仅为直径 15～25 mm 的塑料管（或钢管、PVC 管），对地基承载力一般不构成影响。如果对此仍存有疑虑和担心，可在底板混凝土浇筑完成后，通过吸水管注入水泥浆液填充密实井点管和吸水管。

3 工程案例

3.1 工程案例一

鄂尔多斯市某住宅小区项目，拟建、构筑物共计 47 栋，基础埋深 1.75～7.25 m 不等，根据勘察报告，基坑开挖范围内地层情况为如下。

①细砂。浅黄色，稍湿－饱和，松散。以石英、云母组成，风积形成。底板埋深 0.90～1.40 m。

②细砂。浅黄色，稍湿－饱和，稍密。主要以石英、长石为主，云母次之。含水量ω=17.3 %～28.2 %，土样质量等级为Ⅲ级，顶板埋深 0.90～1.40 m，底板埋深3.00～7.80 m。

③细砂岩。强风化，红褐色，稍湿，矿物成份为长石、石英及高岭土。泥质胶结，胶结较差～差，极破碎～破碎。散体状～碎裂状结构，风化裂隙发育，裂隙多为张裂隙，裂隙面多为黏性土充填，岩芯多呈散粒状～碎块状，少为短柱状，RQD 较差～差，属极软岩，质量等级Ⅴ级。

勘察期间地下水埋深 0.60～5.47 m，水位标高1 337.50～1 338.60 m，为第四系孔隙潜水，赋存在②细砂层底部，③细砂岩为隔水层。

基坑采用轻型井点降水，基坑开挖后，发现有 13 个高层住宅楼电梯井、集水坑需要做进一步降水处理。项目团队根据电梯井集水坑开挖情况结合勘察报告分析，开挖地层为③强风化细砂岩，地下水及细砂从开挖电梯井、集水坑坡壁不断渗流溢出，对后续土建施工造成如下影响和作业困难。

1）电梯井、集水坑设计为直壁，需要砌筑直壁砖胎膜，之后在砖胎膜上做防水混凝土垫层、防水层、防水混凝土保护层，坡壁渗水流沙会拱塌防水混凝土保护层，拱坏防水层，致使土建施工无法进行。

2）采用传统方法处理，则需要在电梯井、集水坑底部超挖 15 cm 左右，铺设碎石垫层，在坑中间做浅井，下入潜水泵排水，在后续的施工中下入防水钢套管。如前所述，这样势必造成与混凝土垫层、防水层、防水保护层、基础底板钢筋绑扎（预留降水井部位钢筋需要设计变更、截断、加强）、混凝土浇筑等施工的交叉作业，严重影响施工效率，并给基础底板施工安全和混凝土防水质量带来隐患。

为此，采用最新专利技术《一种基底电梯井集水坑流沙处理保证垫层完整性的降水装置与方法》进行处理，如图 2 所示，具体做法如下。

1）在电梯井集水坑的砖胎膜外侧底部环绕坑底挖宽约 15 cm，深约 20 cm 环形沟槽，下入塑料井点管（滤水管长度＜10 cm）。

2）为防止坑壁渗水流砂影响砖胎膜，在砖胎膜外侧用塑料薄膜形成隔离。

3）在坑底环形沟槽、砖胎膜与坑壁形成的环形槽内填入中粗砂滤料，在真空泵抽吸作用下，中粗砂滤料将变得密实，保证了地基质量。

4）将电梯井坑壁的真空泵吸水管压入基础混凝土垫层下从边坡肥槽侧壁导出。

该技术处理过程不仅保证了基础混凝土垫层和防水层的完整性，规避了基础底板穿洞预留等繁琐构造及防水节点处理，为土建后续施工创造了良好的作业条件，也消除了由于流沙处理导致的底板钢筋绑扎困难和混凝土防水质量隐患。项目团队于 2021 年 4 月 15 日受邀进场，于同年 8 月 11 日撤出，13 个电梯井集水坑有渗水流沙的建筑基础底板已全部顺利完成。

3.2 工程案例二

鄂尔多斯市某商住项目，前期基础桩工程完成后，停滞数年未进行后续开发建设，2021 年复工后开挖基坑电梯井、集水坑时发现流沙现象。土建单位为抢进度，采用边施工基底垫层边请专业降水队伍处理电梯井、集水坑流沙的方式进行施工。在笔者公司进场前已有 3 家专业降水队伍受邀进场处理流沙，但 3 家降水队伍或在考察现场后感觉无法处理，或队伍进场处理失败后退出。

根据现场踏勘结合该项目勘察资料，电梯井、集水坑边坡中部以下为泥岩，泥岩上部为含水粉细砂层，各电梯井、集水坑底部位置大体处于泥岩顶部且标高不等，泥岩层为隔水层。项目团队受邀于 2021 年 4 月 26 日进场处理流沙，为了快速处理流沙问题并为后续土建施工创造有利条件，采用了最新专利技术《一种基底电梯井、集水坑流沙处理保证垫层完整性的降水装置与方法》进行处理，进场 5 d 后第一个电梯井集水坑降水处理到位，流沙处理完成，具备土建下步施工作业条件。之后，11 个电梯井、集水坑部位陆续降排水到位，流沙处理完成，土建施工进入正常流水作业阶段。至同年 6 月 10 日全部 11 个电梯井、集水坑流沙问题处理降水维护至基础底板混凝土浇筑完毕，为土建施工按计划顺利完成创造了条件。通过该技术的应用，既解决了流沙问题，保证了基础垫层、防水层的完整性，规避了传统流沙处理方式穿越基础底板的防水构造处理难题，以及由此带来的基础底板混凝土质量和防水效果的各种弊端和隐患。提高了工程质量，还避免了传统处理方法交叉作业造成的施工降效及安全隐患。

图 3（a）是流沙处理前 11 个电梯井、集水坑之一当时的施工现场情况，可以看到坑壁处不断有流沙涌出，根本无法进行下步土建施工作业。图 3（b）是集水坑、电梯井流沙处理时，降水维护过程中的真空泵吸水管从基础底板砖胎膜及混凝土垫层下导出的施工场景，可以看出，对于电梯井、集水坑流沙问题的处理丝毫不会影响和干扰基础底板钢筋绑扎及混凝土浇筑的正常施工。

4 结语

《一种基底电梯井集水坑流沙处理保证垫层完整性的降水装置与方法》这项新技术已在多个实际工程中应用，通过与类似情况传统处理方法比较，该技术不仅工艺简单，操作方便，而且技术效果良好。该技术从根本上改变了基底电梯井、集水坑流沙传统处理方法需要砌筑砖胎膜或混凝土挡墙，设置浅井，在基础垫层、防水层、防水保护层及基础底板上预留孔洞，在浅井上面埋设防水钢套管，并在防水钢套管内安装潜水泵抽水的繁冗做法。整个流沙处理过程及降水维护期间，基础底板钢筋绑扎、混凝土施工等土建工序不受任何影响可正常进行，避免了传统流沙处理方法可能对基础底板混凝土质量和防水效果带来的弊端和隐患，提高了劳动生产效率，也减少了流沙处理过程中人、机、料及时间的投入，技术经济效果显著，具有良好的推广价值。Q