一種迎坑面兼有降水功能的地下連續(xù)墻

曹新剛

(中煤第三建設(shè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司，安徽 宿州 234000)

0 引 言

地下連續(xù)墻具有良好截水、防滲功能，當(dāng)?shù)叵逻B續(xù)墻底部嵌入隔水層時，基坑工程四周的地下水便無法滲透進(jìn)入基坑內(nèi)部，此時只需在基坑內(nèi)側(cè)設(shè)置降水井 (管井井點(diǎn)降水)，把基坑內(nèi)側(cè)地下水位降至底板以下[1-5]，如圖1所示。

圖1 常見基坑內(nèi)側(cè)井點(diǎn)降水示意圖

而井點(diǎn)在施工時，需經(jīng)過鉆機(jī)鉆孔、清孔、吊放井管、填濾料、洗井、安裝水泵等多個步驟，井點(diǎn)使用結(jié)束后還需拔井管、封井[6-9]。一個較大規(guī)模的基坑工程往往需打設(shè)數(shù)量較多的降水井，總體費(fèi)用偏高，且占用施工場地。

現(xiàn)發(fā)展一種新型降水井對基坑內(nèi)側(cè)含水層中的地下水進(jìn)行井點(diǎn)降水，使其既能滿足降水的相關(guān)要求，又具有施工簡便、造價低的特點(diǎn)。

1 迎坑面兼有降水功能的地下連續(xù)墻

為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，現(xiàn)提出一種迎坑面兼有降水功能的地下連續(xù)墻，降水井預(yù)制、埋設(shè)于地下連續(xù)墻鋼筋籠的迎坑面中下部，施工結(jié)束時埋設(shè)于地下連續(xù)墻迎坑面中下部的降水井即可投入使用，無須再單獨(dú)設(shè)置傳統(tǒng)的降水井，因此具有施工簡單、造價低的特征。

此種地下連續(xù)墻，包括位于迎坑面中下部的儲水箱與現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻體；儲水箱固定于鋼筋籠的迎坑面中下部，儲水箱的厚度不大于鋼筋籠厚度的一半，儲水箱與埋設(shè)于鋼筋籠內(nèi)部的豎直中空圓管相連；中空圓管底部與儲水箱固定相連，上部伸出鋼筋籠頂部；儲水箱與中空圓管形成封閉的連通體系；儲水箱迎土面設(shè)置系列進(jìn)水孔，施工結(jié)束后地下連續(xù)墻上的儲水箱位于迎坑面底部；基坑內(nèi)側(cè)的地下水穿過進(jìn)水孔進(jìn)入、儲存在儲水箱中，再由置于中空圓管內(nèi)底部的潛水泵抽出地表排出。

上述提及的“迎坑面”指的是基坑土方開挖的一側(cè)。儲水箱內(nèi)部中空，底面呈圓弧形狀；儲水箱的高度大于潛水泵的高度。

儲水箱的厚度不大于鋼筋籠厚度的一半(圖2)，一方面使現(xiàn)澆施工時混凝土能有效地灌入儲水箱下部的鋼筋籠中并能實(shí)現(xiàn)有效振搗，另一方面使擋土墻整體有足夠的強(qiáng)度，不會在儲水箱處形成明顯的強(qiáng)度薄弱層。

圖2 地下連續(xù)墻鋼筋籠三維示意圖

儲水箱內(nèi)部中空，儲水箱底面呈圓弧形狀，如圖3～圖5所示。圓弧形狀便于下部的混凝土向上流動，而對儲水箱沖擊力較小。儲水箱的高度大于潛水泵的高度，使?jié)撍媒?jīng)中空圓管進(jìn)入儲水箱內(nèi)部時，潛水泵的進(jìn)水口位于儲水箱中。

圖3 儲水箱三維示意圖一

圖4 儲水箱三維示意圖二

圖5 隱藏橡膠圍擋后的儲水箱三維示意圖

儲水箱迎坑面設(shè)置的進(jìn)水孔的開孔率不小于50%；儲水箱迎坑面進(jìn)水孔的外側(cè)綁定多層孔徑大小不同的濾網(wǎng)，以防止大粒徑泥土通過進(jìn)水孔進(jìn)入儲水箱內(nèi)部；置于中空圓管內(nèi)底部的潛水泵能把儲存于儲水箱中的地下水提取至地表排出?！伴_孔率”是指儲水箱迎坑面上進(jìn)水孔的面積與總面積之比。

儲水箱迎坑面一側(cè)四周牢固設(shè)置一圈橡膠圍擋，橡膠圍擋長度略大于鋼筋籠與溝槽之間的間隙。橡膠圍擋可防止?jié)仓炷習(xí)r混凝土漫入儲水箱內(nèi)部。在荷載作用下，橡膠圍擋呈彈性變形。

儲水箱由鋼材或塑料制成，儲水箱應(yīng)有足夠的強(qiáng)度與剛度，在施工荷載與土壓力作用下不發(fā)生破裂與失效。

儲水箱與中空圓管組成互通的排水體系。由于儲水箱為預(yù)制制作，故可采取多種輔助措施，確保排水體系的有效性，使排水容量滿足排水設(shè)計(jì)要求。儲水箱與中空圓管在地面預(yù)制完成，其施工質(zhì)量可控，使其排水性能滿足要求。

儲水箱預(yù)制于鋼筋籠的迎坑面中下部，如圖2所示。施工結(jié)束后的地下連續(xù)墻如圖6所示，包括位于迎坑面中下部的儲水箱與其余部分的現(xiàn)澆普通鋼筋混凝土墻體。

圖6 地下連續(xù)墻三維示意圖

設(shè)計(jì)時，應(yīng)準(zhǔn)確確定儲水箱的位置，使其位于隔水層之上，且位于基坑底部的含水層之中，即需確保施工結(jié)束后地下連續(xù)墻上的儲水箱位于基坑內(nèi)側(cè)底部的含水層之中，如圖10所示。含水層之中的地下水滲入、儲存在儲水箱中，再被潛水泵抽取排走。

中空圓管相當(dāng)于傳統(tǒng)降水井的井管，其可由塑料管或鋼管制成。中空圓管應(yīng)具有足夠的內(nèi)徑，使?jié)撍每山?jīng)中空圓管的孔洞下沉至儲水箱內(nèi)部。潛水泵上連接水帶，啟動潛水泵即可把滲入儲水箱內(nèi)部的地下水提取至地表排出。降水結(jié)束后，可把潛水泵從中空圓管提走、移除，而無須拔除中空圓管。

2 地下連續(xù)墻施工方法

此種迎坑面兼有降水功能的地下連續(xù)墻的施工方法，簡要介紹如下：

(1)平整場地，測量放線，澆筑導(dǎo)墻，開挖溝槽，如圖7所示。

圖7 開挖溝槽示意圖

(2)提前制作鋼筋籠，并在鋼筋籠迎坑面中下部固定儲水箱，儲水箱與中空圓管組成互通的排水體系，如圖2～圖5所示；把鋼筋籠起吊放入溝槽中，并使帶儲水箱的一側(cè)位于基坑內(nèi)側(cè)，如圖8所示。

圖8 吊放鋼筋籠示意圖

鋼筋籠內(nèi)部加裝的儲水箱與中空圓管總體重量較小，其不會對鋼筋籠的吊裝施工產(chǎn)生影響。

設(shè)計(jì)時，應(yīng)確保儲水箱位于隔水層之上、基坑底部的含水層之中。

(3)澆筑混凝土，形成地下連續(xù)墻，除儲水箱之外的其余部分均為現(xiàn)澆的鋼筋混凝土墻體，如圖9所示。

圖9 澆筑混凝土示意圖

澆筑混凝土過程中，不排除部分混凝土透過圈橡膠圍擋而進(jìn)入儲水箱的進(jìn)水孔處，可能封堵進(jìn)水孔。故在混凝土初凝前，可通過中空圓管向儲水箱內(nèi)間歇性、周期性充氣，用氣體疏通、移除進(jìn)水孔處尚未凝固的混凝土，使進(jìn)水孔不會被封堵，防止進(jìn)水孔喪失透水功能。

(4)基坑開挖施工，開挖過程中可通過設(shè)置于中空圓管底部的潛水泵逐漸抽取地下水。基坑開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高時，地下水基于地下連續(xù)墻內(nèi)的降水井降至設(shè)計(jì)水位，最終形成的降水后浸潤線滿足施工要求，如圖10所示。

圖10 所提地下連續(xù)墻降水示意圖

由于地下連續(xù)墻嵌入隔水層中，地下連續(xù)墻阻隔了基坑外部地下水向基坑內(nèi)部滲透，故僅需對基坑內(nèi)側(cè)進(jìn)行抽水降低水位即可，而設(shè)置于基坑內(nèi)側(cè)底部儲水箱中的抽水系統(tǒng)能夠?qū)觾?nèi)部的地下水進(jìn)行抽取排走。

一般地，根據(jù)設(shè)計(jì)方案一定數(shù)量的降水井均勻地分布于基坑四周，只有在設(shè)計(jì)布置降水井的位置才采用文中所提的內(nèi)設(shè)儲水箱的地下連續(xù)墻，使降水井設(shè)置于地下連續(xù)墻內(nèi)部。而在未設(shè)置降水井的位置，仍采用傳統(tǒng)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土地下連續(xù)墻?？梢姡瑹o須所有單元槽段的地下連續(xù)墻設(shè)置降水井，僅按需合理布置即可。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本文所提迎坑面兼有降水功能的地下連續(xù)墻具有下列優(yōu)點(diǎn)：

(1) 儲水箱提前預(yù)制、埋設(shè)于地下連續(xù)墻迎坑面中下部，施工結(jié)束時埋設(shè)于地下連續(xù)墻迎坑面底部的降水井(儲水箱)即可投入使用，故基坑工程內(nèi)側(cè)無須再設(shè)置傳統(tǒng)的降水井，大大節(jié)省了降水井的施工工期與造價，實(shí)用性強(qiáng)。

(2) 使用傳統(tǒng)的降水井降低基坑內(nèi)部地下水位時，降水井位于基坑內(nèi)側(cè)，占用施工空間，對其他工種施工有干擾與影響，且使用結(jié)束后需進(jìn)行封堵；而本文所設(shè)計(jì)的降水井置于地下連續(xù)墻內(nèi)部，不占用施工空間，使用結(jié)束后如無特殊要求可不進(jìn)行封堵。

(3) 本文所設(shè)計(jì)的由儲水箱與中空圓管組成降水井，既可用于抽水降壓，也可作為地下水位觀測孔使用。

3 結(jié)束語

本文提出了一種迎坑面兼有降水功能的地下連續(xù)墻，包括位于迎坑面中下部的儲水箱與現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻體；儲水箱固定于鋼筋籠的迎坑面中下部，儲水箱的厚度不大于鋼筋籠厚度的一半，儲水箱與埋設(shè)于鋼筋籠內(nèi)部的豎直中空圓管相連；中空圓管底部與儲水箱固定相連，上部伸出鋼筋籠頂部，儲水箱與中空圓管形成封閉的連通體系；儲水箱迎坑面設(shè)置系列進(jìn)水孔，儲水箱位于地下連續(xù)墻迎坑面底部，基坑內(nèi)側(cè)的地下水穿過進(jìn)水孔進(jìn)入、儲存在儲水箱中，再由置于中空圓管內(nèi)底部的潛水泵抽出地表排出。儲水箱提前預(yù)制、埋設(shè)于地下連續(xù)墻迎坑面中下部，地下連續(xù)墻施工結(jié)束時降水井即可投入使用，故基坑工程內(nèi)側(cè)無須再設(shè)置傳統(tǒng)的降水井，大大節(jié)省了降水井的工期與造價。