低滲透地質(zhì)條件下基坑疏干井封井及明水處理措施探討

姚淑華 欒輝

摘 要：隨著社會(huì)科技化和現(xiàn)代化腳步的不斷加快，為了更多的獲取使用空間， “上天入地”逐步成為現(xiàn)代建筑科技的主流，隨著入地深度的不斷加大，地下水越來(lái)越多的出現(xiàn)在基坑工程施工當(dāng)中，成為多數(shù)深基坑工程的頑疾。地下水容易造成基坑側(cè)壁失穩(wěn)，直接影響基坑安全;同時(shí)容易造成基底浸泡、破壞地基土壤、降低地基承載力，進(jìn)而影響結(jié)構(gòu)安全，破壞性較大。當(dāng)遇到低滲透性土質(zhì)時(shí)，地下水處理難度更大。本文結(jié)合棗莊萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)項(xiàng)目施工實(shí)際，就地下水處理方式、疏干井封井措施、坑中坑明水處理三個(gè)方面進(jìn)行講述，為后續(xù)同類地質(zhì)條件下的基坑地下水處理提供借鑒。

關(guān)鍵詞：深基坑;低滲透;疏干井;封井;明水處理

一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介

（一）項(xiàng)目背景介紹

某商業(yè)廣場(chǎng)項(xiàng)目位于山東省棗莊市，框架結(jié)構(gòu)，地下1層，地上3層，局部4層、5層，項(xiàng)目總建筑面積11.5萬(wàn)平方米，其中地上建筑面積9萬(wàn)平方米，地下建筑面積2.5萬(wàn)平方米，總工期18個(gè)月。

項(xiàng)目基礎(chǔ)形式為獨(dú)立柱基+防水底板，基礎(chǔ)平面尺寸215*168.2米，底板厚度300mm，人防區(qū)底板厚度400mm，采光帶及采光井投影范圍內(nèi)考慮底板抗浮采用加厚底板，加厚后的底板厚度分別為650mm和1200mm，外圍墻體為條基基礎(chǔ)，條基基礎(chǔ)厚度800mm，地下一層層高5.3米，構(gòu)筑物±0標(biāo)高相對(duì)于絕對(duì)標(biāo)高44.45米，施工場(chǎng)區(qū)平整后的基坑周邊地面標(biāo)高約44.00米，基坑開(kāi)挖深度如下表所示：

[編號(hào) 開(kāi)挖位置 基底標(biāo)高 開(kāi)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 條基基底 -6.25 5.8 6 獨(dú)立柱基基底（H=1000） -6.45 6.0 7 局部電梯基坑、集水坑 -9.05 8.6 ]

基底為強(qiáng)風(fēng)化花崗片麻巖，自上而下土層依次為：雜填土（平均埋深2.09米）、粘土（平均埋深3.06米）、粉質(zhì)粘土（平均埋深4.57米）、全風(fēng)化花崗巖片麻巖（平均埋深8.18米）、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖片麻巖（平均埋深15.82米）、中風(fēng)化花崗片麻巖。

（二）降水方案介紹

場(chǎng)區(qū)內(nèi)勘察期間場(chǎng)區(qū)地下水水位埋深1.74米～3.46米，相對(duì)標(biāo)高為40.35～42.26米，根據(jù)區(qū)域內(nèi)水文及附近工程資料，近5年來(lái)地下水年變化幅度一般在1.00～2.50米，基坑支護(hù)降水方案地下水位暫按照42.5米考慮。

基坑降水采用管井降水+坑內(nèi)疏干井、盲溝方式，降水井原設(shè)計(jì)深度11米，疏干井原設(shè)計(jì)深度基底以下6米，后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際降水效果將疏干井深度調(diào)整為基底以下11米，同時(shí)適當(dāng)減小疏干井間距，最終疏干井間距約20-25米，外圍降水井間距15米。

考慮到場(chǎng)區(qū)內(nèi)地下水水位較高，綜合考慮結(jié)構(gòu)抗浮要求，施工降水應(yīng)持續(xù)至主體結(jié)構(gòu)封頂。

二、疏干井井口處理措施

疏干井井口封堵從三個(gè)方面考慮：

第一，保證疏干井井內(nèi)降水正常進(jìn)行，井內(nèi)水位維持在預(yù)期降低水位且保持平衡狀態(tài);

第二，疏干井井口貫穿防水筏板，后期滲漏隱患較大，防水板澆筑完成后再行封堵難度及工作量大;

第三，考慮到結(jié)構(gòu)施工后期處于汛期，汛期抗浮要求高，若疏干井全部采取防水板基礎(chǔ)澆筑前方式封井，抗浮隱患較大，且結(jié)合實(shí)際情況部分疏干井內(nèi)水量較大，采用自吸泵方式降水無(wú)法達(dá)到預(yù)期降水效果。

綜合考慮以上幾點(diǎn)，基坑內(nèi)疏干井采取兩種方式進(jìn)行封閉：一種采用鋼管法蘭方式在防水底板澆筑完成后再行封堵;另一種在墊層內(nèi)預(yù)埋排水管，通過(guò)真空泵抽水外排。

（一）鋼管法蘭封井

1、鋼管法蘭封井原理

套管隨墊層施工時(shí)一并埋設(shè)，根部隨墊層固定，底板防水上返一定高度，滿足第一遍防水作用;法蘭外側(cè)混凝土隨防水板混凝土一并澆筑，法蘭外側(cè)翼環(huán)起到了止水鋼板的作用;待不再考慮抗浮且防水板達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)對(duì)套管內(nèi)部進(jìn)行回填、封堵，地下水水頭壓力依靠法蘭鋼板自身剛度及預(yù)留螺栓錨固力抵消，達(dá)到井口封堵目的，防水板厚度范圍內(nèi)采用高強(qiáng)灌漿料灌注密實(shí)，確保防水板自身強(qiáng)度。

2、鋼管法蘭埋件加工

埋件鋼管采用5mm厚度焊接鋼管，直徑400mm（結(jié)合降水井徑選取，建議不大于降水井直徑），高度為對(duì)應(yīng)位置防水板厚度H+100mm，外側(cè)止水環(huán)采用不低于3mm厚度止水鋼板，圓環(huán)寬度150mm，圓環(huán)焊接位置位于防水筏板中央位置，與套管連接位置雙面滿焊。套管內(nèi)側(cè)法蘭位于套管頂部以下200mm位置（可適當(dāng)調(diào)整，建議在確保操作方便的前提下盡量往下部設(shè)置），下法蘭采用寬度50mm、厚度5mm的圓環(huán)，外側(cè)與套管雙面滿焊，下法蘭周圈中間位置等間距布置D16螺栓6-8顆;上法蘭采用5mm厚度圓形鋼板，鋼板直徑380mm（套管直徑D-20mm），上法蘭周圈根據(jù)下法蘭預(yù)留螺栓情況留設(shè)D20mm螺栓孔，上下法蘭螺栓、螺母應(yīng)配套，表面應(yīng)平整。同時(shí)根據(jù)上法蘭尺寸加工不低于5mm厚度的橡膠墊圈。

3、鋼管法蘭埋件安裝

預(yù)埋套管安裝在墊層施工時(shí)一并固定、安裝。

（1）安裝前首先復(fù)核降水井井口標(biāo)高，當(dāng)井口標(biāo)高高于套管根部標(biāo)高時(shí)，人工將井口剔鑿至合適標(biāo)高，當(dāng)井口標(biāo)高低于套管根部標(biāo)高時(shí)，底部周圈空隙可采用快易收口網(wǎng)攔截，墊層澆筑時(shí)一并灌注密實(shí)。

（2）井口處理完成后根據(jù)墊層高度加工埋件固定支架，固定支架一般可采用d16鋼筋焊制成井字形固定，固定鋼筋隨墊層砼澆筑一并隱蔽;

（3）為確保埋件穩(wěn)固性，可在支架周邊臨時(shí)焊制鋼筋支撐，確保埋件穩(wěn)固;

（4）防水施工時(shí)，卷材按照出墻套管方式將SBS卷材圍繞鋼管上返合適高度并用瀝青膏封閉嚴(yán)實(shí)。

（5）套管安裝完成后井口采用專用井蓋封堵密實(shí)，避免雜物落入井內(nèi)。

4、鋼管法蘭后期封堵

為確保疏干井后期封堵質(zhì)量，同時(shí)確保封井速度，避免封堵過(guò)程中井水上涌，封堵分如下幾步進(jìn)行：

（1）材料準(zhǔn)備

根據(jù)疏干井井徑、深度計(jì)算封堵所用碎石數(shù)量、水泥用量、堵漏靈干粉數(shù)量及高強(qiáng)灌漿料數(shù)量，材料準(zhǔn)備齊全，同時(shí)一側(cè)配備大功率水泵以備使用。

（2）碎石填充

將水泵撤出后立即將準(zhǔn)備好的碎石填入井口（預(yù)留頂部不小于700mm深度），并人工稍作夯填。

（3）干粉料填充

為進(jìn)一步延緩地下水上涌時(shí)間，為法蘭緊固爭(zhēng)取時(shí)間，預(yù)留井口上部700mm范圍內(nèi)首先填充400mm厚度PO·42.5干水泥粉，法蘭底部300mm范圍填充堵漏靈干料，人工夯填密實(shí)后立即封堵法蘭。

5、法蘭安裝

干料填充完成后立即進(jìn)行法蘭緊固工作，法蘭緊固前確保橡膠墊安裝完成，立即緊固。

6、井口混凝土澆筑

法蘭緊固完成后查看井口是否有滲水現(xiàn)象，如無(wú)滲水，采用高強(qiáng)灌漿料灌注密實(shí)即可;如有滲水，在法蘭縫隙位置進(jìn)行注漿處理，直至不在出現(xiàn)滲水，然后采用高強(qiáng)灌漿料灌注密實(shí)。

7、現(xiàn)場(chǎng)預(yù)留井口位置根據(jù)降板及后期地面做法情況，可將二次澆注的灌漿料做成“丁”型，加強(qiáng)封堵效果。

（二） 預(yù)埋排水管真空泵外排封井

1、 預(yù)埋排水管真空泵外排原理

預(yù)埋排水管真空泵外排降水適用于井內(nèi)滲透效果較差，水量較小，筏板施工前即將井口進(jìn)行封閉的疏干井。具體做法為在墊層施工前在墊層底部提前按照規(guī)劃排水線路埋設(shè)硬質(zhì)PVC排水管，伸入井內(nèi)的部分端部2米范圍內(nèi)均勻留設(shè)Φ5濾水孔，周圈用塑料紗布包裹，然后再用Φ100mmPVC管二次保護(hù)，PVC管外側(cè)滿布D10mm@20mm的濾水孔，PVC保護(hù)管外側(cè)、疏干井內(nèi)側(cè)采用潔凈的大塊碎石（建議直徑大于30mm）填充，井口周圈碎石濾水層范圍內(nèi)采用C15混凝土封閉，封閉厚度20cm。

2、預(yù)埋排水管真空泵外排管道埋設(shè)

（1）管道埋設(shè)在墊層澆筑前進(jìn)行，布管線路應(yīng)順直，距離真空泵距離取最短距離，遇錯(cuò)臺(tái)等位置采取平順?lè)绞竭^(guò)度，堅(jiān)決避免管道彎折現(xiàn)象;尤其是井口位置應(yīng)從井口下部至少500mm深度位置開(kāi)始過(guò)度;

（2）埋設(shè)排水管盡量選用一次性長(zhǎng)度新管道，減少接頭數(shù)量，當(dāng)必須采用接管方式是接頭部位應(yīng)采用膠帶包裹密封，水管與水泵接頭位置應(yīng)重點(diǎn)密封;

（3）為預(yù)防后期管道堵塞，管道“一用一備“，但其中一道發(fā)生堵塞時(shí)，及時(shí)啟用另一根管道，確保正常排水;

（4）管道沿基底布設(shè)時(shí)為避免管道移動(dòng)，可采用簡(jiǎn)易倒“U”型鋼筋卡固定;

（5）排水水泵安裝完成后應(yīng)及時(shí)繪制井位及水泵對(duì)應(yīng)關(guān)系圖，將采用此種方式排水的疏干井專門編號(hào)與外圍水泵對(duì)應(yīng)，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)及時(shí)定位、檢查;

（6）潛水泵換成真空泵抽水后，井口封閉前應(yīng)試抽水至少2天觀察井內(nèi)水位情況，若真空泵可以滿足降水條件可立即更換，若換用真空泵降水不能滿足條件需及時(shí)更換大功率水泵或換用前述法蘭封井方案。

3、 預(yù)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兩種情況。

第一種井口封堵。井口封堵首先應(yīng)確保井筒填充密實(shí)，同時(shí)又要保證慮水效果，因此井內(nèi)碎石濾水層應(yīng)盡可能選用大粒徑塊石;同時(shí)為防止砂礫堵塞排水管，排水管布置Φ5濾水管2米管段外側(cè)設(shè)置DN100PVC保護(hù)管，保護(hù)管外側(cè)外側(cè)滿布D10mm@20mm的濾水孔，同時(shí)纏紗布包裹，兩端用紗布封口。

為避免地下水沿原疏干井井壁外側(cè)濾水層上涌，井口頂部周圈濾水層范圍內(nèi)采用墊層同標(biāo)號(hào)混凝土較厚方式封堵。

第二種為后期回填時(shí)排水管管口封堵，此階段主體結(jié)構(gòu)已經(jīng)施工至地上三層位置，主體已經(jīng)具備一定抗浮能力，因此可將真空泵遷移至邊坡頂部進(jìn)行排水，待回填完成、主體自身抗浮滿足要求后只需將管口采用綁絲綁扎埋入地面以下即可。

三、坑中坑明水處理措施

本項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)條件較差，地下水滲透性較差，單純疏干井可以確保大面干燥，但部分標(biāo)高較低的集水坑、電梯基坑內(nèi)地下水仍比較嚴(yán)重，無(wú)法確?；痈稍?，嚴(yán)重影響基坑內(nèi)防水施工，此類明水通過(guò)球閥埋件不間斷排水方式解決。

（一）基本原理

墊層施工前將集水坑、電梯基坑超挖20cm設(shè)置碎石濾水層，同時(shí)在水量較大部位設(shè)置200*200*200小型集水坑，即坑中坑，墊層施工時(shí)將提前加工的手動(dòng)球閥套管固定在墊層上，防水施工時(shí)卷材防水包裹球閥下部的鍍鋅鋼管，同時(shí)確保卷材與鋼管根部固定的止水鋼板粘貼密實(shí)，然后通過(guò)閥門采用自吸泵將坑內(nèi)明水持續(xù)外排，為墊層及防水施工創(chuàng)造條件。

（二）球閥埋件加工

球閥埋件采用普通手動(dòng)球閥絲接在DN40鍍鋅鋼管上組成排水主管道，底部包裹塑料紗布，同時(shí)為確保防水效果，鍍鋅鋼管中間部位焊接3mm厚止水鋼板。

（三）球閥埋件安裝、排水

球閥安裝時(shí)結(jié)合墊層高度情況采用鋼筋支架進(jìn)行固定，確保排水管底部距離墊層上表面150-200mm，注意避免將管口直接戳至基底影響抽水效果;

（四）球閥埋件后期封堵

結(jié)合地下水情況，球閥分兩種情況進(jìn)行封閉：

第一種為水位較低的獨(dú)立柱坑等部位依靠混凝土自身重量可以將現(xiàn)狀水頭壓住，混凝土澆筑前直接將閥門關(guān)閉澆筑即可;

另一種情況對(duì)于水頭較高（靜止水位高出基底50cm以上）情況，此種情況持續(xù)抽水至筏板強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求或地下室結(jié)構(gòu)封頂，然后通過(guò)閥門口向板底進(jìn)行高壓注漿，注滿后關(guān)閉閥門，預(yù)留洞口采用高強(qiáng)灌漿料澆筑密實(shí)。

四、應(yīng)用效益分析

（一）實(shí)施效果

施工過(guò)程中受地下明水影響不具備防水作業(yè)條件的集水坑、電梯坑、柱坑共計(jì)82處均采用此方法解決，底板澆筑時(shí)一并封閉的球閥排水管位置未出現(xiàn)不良現(xiàn)象，過(guò)程中個(gè)別預(yù)留水量較大準(zhǔn)備后期封閉的閥門排水正常，后期封閉后無(wú)其他不良現(xiàn)象發(fā)生。

基坑內(nèi)60余口疏干井除南側(cè)及中部水位較高井位采用法蘭封井方式外，其余疏干井均采用預(yù)埋排水管方式排水，排水正常，為防水板混凝土跳倉(cāng)施工方案的貫徹執(zhí)行創(chuàng)造有利條件。

采用后期法蘭方式封井的疏干井排水正常、井內(nèi)水位正常，通過(guò)旁站停水測(cè)試發(fā)現(xiàn)：臨時(shí)停泵后地下水上涌時(shí)間約2-4小時(shí)，能夠滿足后期封井施工要求，效果良好。

（二）經(jīng)濟(jì)效益分析

項(xiàng)目獨(dú)創(chuàng)的球閥排水方案，替代原設(shè)計(jì)增加降水井、疏干井的設(shè)計(jì)方案，節(jié)約工期、節(jié)約成本，實(shí)現(xiàn)建設(shè)單位、施工單位雙贏效果。

按照前期初步設(shè)計(jì)意見(jiàn)需增加外圍降水井42眼（結(jié)合現(xiàn)狀只能隔一加一），坑內(nèi)增加疏干井約102-63=39眼（疏干井按17.5m考慮），共計(jì)增加81眼;實(shí)際采用球閥方案增加球閥82個(gè)。

按照原降水方案需增加成本42*35105.27+39*33110.47=2765729.67元;

采用球閥埋件實(shí)際增加成本：82*11727.92=961689.44元;

為建設(shè)單位節(jié)約降水成本2765729.67-961689.44=1804040.23元;

實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益雙贏效果。

五、結(jié)語(yǔ)

基坑工程地質(zhì)情況形式各異，對(duì)應(yīng)的地下水處理方式形式也不盡相同，本文以某商業(yè)廣場(chǎng)項(xiàng)目為例結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際闡述了低滲透地質(zhì)條件下的疏干井封井及明水處理措施，拋磚引玉，為后續(xù)工程建設(shè)過(guò)程中同類或相似條件下工程施工提供思路引導(dǎo)與做法借鑒。