濱海地區(qū)某工程基坑降水施工技術(shù)

鄭世奪 李金庫(kù) 劉春華

河北建研科技有限公司1） 河北石家莊 050000 華北建設(shè)集團(tuán)有限公司2） 河北保定 71000河北信義建設(shè)科技有限公司3） 河北石家莊 050000

1 工程概況

本項(xiàng)目建筑場(chǎng)地位于沿海城市，距海岸線(xiàn)約500m，建筑場(chǎng)地開(kāi)闊，原為耕地及苗圃，地形呈東高西低的緩坡，擬建場(chǎng)區(qū)地面標(biāo)高在3.24～9.37m之間，相對(duì)高差約6.13m?；有螤畛省巴埂毙停幼铋L(zhǎng)為47.0m，寬為42.7m?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)形式為肋梁筏板基礎(chǔ)，上部主體結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，地下一層為車(chē)庫(kù)，地上五層為公寓。該建筑西鄰大道，交通較便利，利于施工。

2 抗浮驗(yàn)算

2.1 現(xiàn)狀調(diào)查

現(xiàn)已完成基坑支護(hù)和土方開(kāi)挖，基坑開(kāi)挖完成后，發(fā)現(xiàn)基底設(shè)計(jì)標(biāo)高處未達(dá)到持力層，根據(jù)設(shè)計(jì)要求應(yīng)繼續(xù)下挖至持力層，用級(jí)配砂石換填，分層夯實(shí)，壓實(shí)系數(shù)大于0.97[1]，回填深度1.5m。本工程地下水埋深0.9～2.0 m，主要含水層為中砂、粗砂、中粗砂、粗礫砂，土的滲透系數(shù)為140m/d，透水程度為高滲透性。按埋藏條件屬弱承壓水，地下水主要來(lái)源于大氣降水和側(cè)向滲流的補(bǔ)給，地下水排泄方式主要為側(cè)向滲流和蒸發(fā)。受季節(jié)性降水影響，年水位變化幅度在1.0 m左右。據(jù)鉆探揭露，建筑場(chǎng)地內(nèi)第四系土層厚4.0～12.5m，下伏太古代混合花崗巖強(qiáng)風(fēng)化層。按其成因和類(lèi)別可分8個(gè)主層，3個(gè)亞層，各（巖）土層特征分述如表1所示。

表1 地層巖性特征表

①-1 雜填土雜色，松散、稍密，稍濕、飽和，主要為建筑垃圾，混有少量生活垃圾 1.0～2.4 3.24～5.36主要分布在店鋪地段② 中砂 黃褐色，松散、稍濕、飽和，顆粒不均勻，含有少量粘粒 0.5～2.71 2.27～4.98 頂面埋深0.5～1.9③ 粉質(zhì)粘土③-1 粗砂灰褐色、灰黑色，較塑，局部可塑，無(wú)搖震反應(yīng)，無(wú)光澤，分界線(xiàn)以東干強(qiáng)度、韌性均中等，分界線(xiàn)以西干強(qiáng)度、韌性均略低，含砂粒較多，局部相變?yōu)榉弁烈酝哥R狀分布于③、④層之間。褐黃色，松散、稍密，飽和，顆粒不均勻，含粘粒較多0.8～4.0 0.83～8.70 頂面埋深0.5～3.3 0.8～1.3 -0.94～0.41 頂面埋深3.5～5.8 Q4al④ 粉質(zhì)粘土④-1 中粗砂灰褐色、褐黃色，硬塑，局部可塑，無(wú)搖震反應(yīng)，有光澤，干強(qiáng)度、韌性均中等，局部相變?yōu)檎惩?.7～5.9 -2.40～8.67 頂面埋深0.5～7.2以透鏡狀分布于④層中部。褐黃色，稍密、中密，飽和，顆粒不均勻，含少量粘粒 0.5～1.1 -1.66～1.41 頂面埋深3.9～6.5⑤ 中粗砂黃褐色，稍密、中密，飽和，顆粒不均勻，含較多粘粒 0.5～2.1 -4.46～3.59 頂面埋深4.5m～9.3m⑥ 粉質(zhì)粘土黃褐色，可塑、硬塑，無(wú)搖震反應(yīng)，有光澤，干強(qiáng)度及韌性均中等，含砂粒及角礫，場(chǎng)地東部含角礫較多0.5～4.0 -5.36～7.87 頂面埋深1.5～10.2⑦ 粗礫砂黃褐色，中密、密實(shí)，飽和，顆粒不均勻，含角礫于夾薄層粉質(zhì)粘土 0.6～4.3 -7.55～-2.55 頂面埋深7.3～11.8⑦-1 粉質(zhì)粘土以透鏡狀分布于7層中部。黃褐色，可塑，無(wú)搖震反應(yīng)稍密、中密，飽和，顆粒不均勻，有光澤，干強(qiáng)度及韌性中等，含礫粒0.5～0.6 -6.95～-5.65 頂面埋深9.5～11.2⑧全風(fēng)化混合花崗巖淺黃色，中、粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要成分石英、長(zhǎng)石、少量云母。除石英外其他礦物均已風(fēng)化分解。巖芯手可捻碎呈砂土狀?？慑N擊鉆進(jìn)，為極軟巖0.5～1.5 -4.19～5.40 頂面埋深3.9～10.1 Ar1⑨強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖淺褐～黃褐～黃色，中～粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成份以石英、長(zhǎng)石，少量云母及暗色礦物，風(fēng)化程度強(qiáng)，巖體易破損，巖芯易掰斷，手可捻碎成砂狀，錘擊鉆進(jìn)較困難?；剞D(zhuǎn)鉆進(jìn)取不完整巖芯，屬軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)揭露厚度11.5～11.8 -9.69～4.50 頂面埋深4.8～13.5

A ⑩r中等風(fēng)化中生代侵入花崗巖灰白色，中粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成份以石英、長(zhǎng)石，少量云母，巖體較完整，回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)最長(zhǎng)可取出0.45的巖芯，堅(jiān)硬，敲擊聲脆，裂隙較發(fā)育，屬較硬巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ級(jí)揭露厚度15.9 5.27 頂面埋深4.1

2.2 基礎(chǔ)筏板抗浮驗(yàn)算

在建筑物未完工的情況下，為保證建筑物施工過(guò)程的順利進(jìn)行，有必要進(jìn)行建筑物局部的抗浮驗(yàn)算。根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2011中第5.4.3條之規(guī)定，對(duì)于簡(jiǎn)單的浮力作用下的情況，基礎(chǔ)抗浮驗(yàn)算可按下式進(jìn)行計(jì)算[1]：

式中：Gk為建筑物自重及壓重之和（kN）；Nw,k為浮力作用值（kN）；Kw為抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)，一般情況下可取1.05。

驗(yàn)算的條件為：基礎(chǔ)筏板施工完成，基礎(chǔ)筏板厚度為0.5m厚，基礎(chǔ)墊層為0.1m厚；底板板底標(biāo)高為-6.400m，地坪標(biāo)高為3.680m，抗浮設(shè)計(jì)水位標(biāo)高為1.0m，即抗浮設(shè)計(jì)水位高度為7.4m。

經(jīng)計(jì)算該地在超過(guò)年平均水位或上部建筑物未完工的情況下會(huì)產(chǎn)生基礎(chǔ)筏板上浮。為了降低地下水浮力對(duì)基礎(chǔ)施工的影響，確?；邮┕ろ樌M(jìn)行，必須采取有效降水措施，保證施工中降水過(guò)程的連續(xù)性。

3 降水井設(shè)計(jì)

該工程地下一層為車(chē)庫(kù)，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)有4個(gè)普通集水坑和1個(gè)電梯井集水坑。在基礎(chǔ)澆筑墊層混凝土?xí)r，因基坑開(kāi)挖范圍內(nèi)的地下水位高于基坑開(kāi)挖深度，且經(jīng)基礎(chǔ)抗浮驗(yàn)算，已在基坑邊角設(shè)置多處降水井，但還有大量地下水滲出，尤其是普通集水坑和電梯井集水坑位置，有大量的水從集水坑底部涌出，將未凝固的混凝土墊層破壞，給基礎(chǔ)施工帶來(lái)諸多不便。為此，必須采取有效降水措施，將地下水位降至基坑開(kāi)挖深度以下，以確保基礎(chǔ)施工順利進(jìn)行。根據(jù)工程特點(diǎn)，在基坑集水坑部位設(shè)置 5個(gè)降水井，采用離心泵抽水，水泵選用流量40 t/h，揚(yáng)程36 m，功率為7.5 kW的水泵。在基坑外圍均勻設(shè)置6個(gè)沉降觀(guān)測(cè)點(diǎn)，在基坑降水過(guò)程中安排專(zhuān)人監(jiān)測(cè)基坑周?chē)访娉两盗考爸車(chē)h(huán)境的變化，防止安全隱患發(fā)生[2]。降水井設(shè)置在集水坑底部，于集水坑設(shè)計(jì)標(biāo)高往下3 000 mm范圍內(nèi)用普通燒結(jié)粘土磚干碼，用粘土磚干碼是為了方便水從集水坑周?chē)鷿B入進(jìn)降水井，而且還具有防止降水井因流砂而喪失降水的能力。于降水井外側(cè)填入級(jí)配砂石，然后往井里放入事先綁扎好的鋼筋籠，鋼筋籠上要纏上紗網(wǎng)，于鋼筋籠外側(cè)回填石英砂濾料，石英砂濾料粒徑2～4 mm。

詳見(jiàn)圖1。

4 集水坑處理

通過(guò)以上降水井降水，可以將地下水降至基坑設(shè)計(jì)深度以下，保證了基礎(chǔ)混凝土墊層及防水施工能夠順利進(jìn)行。在基礎(chǔ)筏板未施工前需保留降水井繼續(xù)降水。在集水坑做防水施工時(shí)由于地下水對(duì)集水坑坑壁的側(cè)壓力較大，需對(duì)坑壁做加強(qiáng)措施，防治側(cè)壓力將坑壁破壞。為了防止由于地下水側(cè)壓力而讓卷材空鼓，做完防水后立即用普通紅磚座砂漿把卷材壓實(shí)，而后澆筑50mm厚細(xì)石混凝土做保護(hù)層。坑壁施工作法詳見(jiàn)圖2。

圖2 集水坑坑壁處理詳圖

5 降水井封堵

待地下室施工完畢，地下室混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí),對(duì)降水井進(jìn)行封堵。將離心泵拔出，同時(shí)迅速向降水井內(nèi)注入C35干硬性微膨抗?jié)B混凝土（比原混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)高一級(jí)）[3]，并振搗密實(shí)，然后用事先準(zhǔn)備好的圓形鋼板（直徑同降水井直徑）將降水井頂部進(jìn)行焊接封堵，在鐵蓋上在做防水層和基底原有防水層進(jìn)行搭接,確保防水層質(zhì)量，后澆筑防水層保護(hù)層砂漿。集水坑底部筏基鋼筋布置要加強(qiáng)，單排雙向Φ18@200鋼筋，然后澆筑筏板基礎(chǔ)混凝土。詳見(jiàn)附圖3。

圖3 降水井封堵詳圖

6 結(jié)語(yǔ)

在沿海城市含水層較淺的地區(qū)進(jìn)行基礎(chǔ)施工，都涉及到降水問(wèn)題。降水成功與否直接影響到工程進(jìn)度、費(fèi)用甚至工程的安全，應(yīng)引起高度重視。本工程結(jié)合實(shí)際，對(duì)基坑降水井設(shè)計(jì)、集水坑坑壁加強(qiáng)處理措施等方面進(jìn)行了闡述，在基坑降水過(guò)程中每天有專(zhuān)人監(jiān)測(cè)基坑周?chē)访娉两盗考爸車(chē)h(huán)境的變化，防止了安全隱患的發(fā)生，確保了工程順利進(jìn)行?？晒┭睾３鞘蓄?lèi)似工程基坑降水設(shè)計(jì)和施工參考。