淺談砂巖天然地基深基坑降排水工程施工方案的選擇

趙宗讓

陜西建工集團第五建筑工程有限公司

1.工程概況

    海達商業(yè)廣場工程位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市伊金霍洛旗阿騰席熱鎮(zhèn)，由兩棟地下2層，地上分別為25層和26層的商住樓及五層裙樓組成，框筒結(jié)構(gòu)，工程±0.00的絕對高程為1308.65米。基礎(chǔ)采用無梁式鋼筋砼筏板基礎(chǔ)（主樓筏板厚度2600、裙樓筏板厚度400/500），基坑開挖深度：主樓為-13.35m，裙樓為-10.95m。

依據(jù)巖土工程地質(zhì)勘察報告，場地內(nèi)有碎屑巖類孔隙-裂隙潛水存在，水位埋深一般為5.0m～10.8m，水位標(biāo)高1298.0～1303.0米，整體水位呈北高南低、西高東低的態(tài)勢。涌水量貧乏，水位及水量受季節(jié)性影響變化較大。按照場地土的物理力學(xué)性質(zhì)差異及其工程特性分為5個單元層，現(xiàn)將基坑開挖深度范圍內(nèi)的地層分布情況自上而下分述如下：

    單元層①：細砂層，散體狀結(jié)構(gòu)，極破碎，地層強度較高，變形量較低，分布厚度較小，變化大，一般為0.5～1.5米；

    單元層②：細砂巖層，平均厚度3.1米，強度較高，變形量低；

    單元層③：細砂巖層，強風(fēng)化，膠結(jié)性較差，碎裂狀結(jié)構(gòu)，風(fēng)化裂隙發(fā)育，裂隙多為張裂隙，裂隙面多為粘性土填充，該層平均厚度12.1米；層頂起伏較平緩，變化較小，平面及垂向均一性較好，強度高，變形量低，承載力特征值650KPa，且下部為多層細砂巖層，無軟弱下臥層分布。

    按照設(shè)計要求，選擇單元層③作為地基持力層，采用天然地基，能夠滿足工程承載力要求。

2.深基坑降排水工程施工方案的確定

    2.1依據(jù)巖土工程勘察報告及現(xiàn)場施工條件，基坑土方開挖時采用坡率法穩(wěn)定原則進行自然放坡，穩(wěn)定坡比按照巖土地質(zhì)勘察報告的結(jié)論確定為1:0.5。

    2.2由于本工程場地地下有碎屑巖類空隙—裂隙潛水存在，水位標(biāo)高1298.0～1303.0米，涌水量貧乏，因而本工程土方開挖時暫不考慮基坑的降水問題，選擇明溝法組織基坑排水，即分別在主、裙樓距坑底邊300mm／500mm處開挖排水明溝，明溝尺寸為500×500，每隔30m左右設(shè)置一個集水坑，靠近基坑一側(cè)的明溝側(cè)壁采用240磚墻砌筑，并在基坑四周設(shè)1000×1000×1200的集水坑，集水坑間距為30米，用水泵抽水排至市政管網(wǎng)的污水井中。

3.基坑土方開挖揭示出地下水的分布情況及其出現(xiàn)的問題

    基坑土方開挖后，在裙樓基底（-10.95m）之上幾乎未見地下水存在，而在主樓基坑土方開挖時，發(fā)現(xiàn)除坑壁有地下潛水（巖層層間水）向坑內(nèi)滲流外，且基坑坑底有許多直徑約為3～5mm，形如泉眼狀的細流由坑底向坑內(nèi)涌入，導(dǎo)致基坑坑底始終有水存在而難以呈干燥狀態(tài)，一旦經(jīng)過擾動，即成“泥狀”，這直接影響到基礎(chǔ)砼墊層及后續(xù)各工序的正常施工。

4.砂巖天然地基深降排水工程施工方案的選擇

    由于主樓坑壁有一定數(shù)量的潛水（屬砂巖層間水）向基坑滲流，且坑底形如泉水的涌水眼直徑很小，無法查明地下水在地下的滲流路徑，因而無論是采用井點降水、還是管井降水，都很難切斷該地下水的滲透路徑，達不到預(yù)期的降排水效果。在考慮經(jīng)濟、合理、實用的條件下，采用開槽埋管，導(dǎo)流入坑的降排水施工方案，較好的解決了這個問題，具體做法如下：

    4.1坑壁降排水施工工藝要點

    鑒于主樓基坑位于裙樓和地下2層車庫范圍內(nèi)，依據(jù)地下水的實際分布情況需對原降排水方案進行調(diào)整，即取消裙樓基坑周邊的排水明溝，僅設(shè)集水井，間距改為45～50m。

    4.1.1按照2.2的要求在主樓基坑周邊開挖排水明溝和集水井，同時觀察坑壁砂巖層間水滲流的分布情況；

    4.1.2在坑壁面上沿巖層裂隙方向剔鑿100×100的溝槽；

    4.1.3在槽內(nèi)埋入Φ32PVC管，并在PVC管上縱向開縫，縫寬10毫米，埋置時縫隙朝內(nèi)，外面用早凝性防水砂漿充填補平。PVC管的直徑一般依據(jù)水流的大小而定，可選Φ25、Φ32、Φ50，然后將PVC管引入基坑周邊的排水溝內(nèi)；

    4.1.4對于坑壁上直徑約為3～5mm，形如泉眼狀的細流滲水點，按照就近的原則采用上述剔槽、埋管的方法選用Φ20PVC管與層間排水管相接；

    4.1.5當(dāng)基底砼（不包括基坑周邊排水溝和集水井的部位）施工完成后，且坑壁無明水滲流時，除每棟主樓基坑周邊均勻留置3個集水井（參見4.3電梯井部位的降排水做法）外，其余排水溝、集水井即可全部采用10～30的礫石進行回填（要求回填密實），澆筑坑壁砼并與基礎(chǔ)砼墊層相接；

    4.2基底降排水施工工藝要點

    4.2.1仔細觀察基底涌水細流的具體部位，并在施工圖上做出明確標(biāo)記；

    4.2.2依據(jù)施工圖標(biāo)注的涌水部位，就近選擇基底滲水的疏導(dǎo)路線，并將各滲點用線相連；

    4.2.3按照上述確定的疏導(dǎo)線路安排人力剔鑿截面為100×80～120 mm（寬×深）的溝槽將水匯集起來（靠近基坑四周明溝處的溝槽深度為120mm，另一端為80 mm），并在槽底采用10～20礫石埋設(shè)一道F20PVC管將水排至基坑四周的明溝內(nèi)；

    4.2.4對鋪設(shè)的10～20礫石采用鋼筋棍人工搗實（不得損壞PVC排水管），同時要求PVC排水管埋設(shè)前，應(yīng)在PVC排水管的中上部打孔，間距為100～150mm，孔徑為F5。

    4.2.5 觀察2～3小時，若基底涌水均匯集在剔鑿的溝槽內(nèi)，并能順暢的排出時，即可澆筑基礎(chǔ)墊層砼，進行下一道工序施工。

    4.3電梯井（或集水坑）部位降排水施工工藝要點

電梯井或集水坑部位的坑底通常要比大面積基坑坑底深，相對而言，其排水量較大，施工難度更大。

    4.3.1在電梯井坑底的中心位置采用風(fēng)鎬開挖一個1000×1000×1200的臨時集水坑，同時在坑底的四周開挖截面尺寸為200×300的排水溝，并將浮土清掃干凈；

    4.3.2在電梯井坑周排水溝的四邊中點位置剔鑿截面為100×150的十字排水槽均與臨時集水坑相連；

    4.3.3電梯井坑壁降排水做法參見4.1的相關(guān)內(nèi)容，并與坑周排水溝相接；

    4.3.4電梯井坑底降排水做法參見4.2的相關(guān)內(nèi)容，并按照就近選擇的原則與坑周排水溝或臨時集水坑相接；

    4.3.4臨時集水坑的設(shè)置

    4.3.4.1在臨時集水坑內(nèi)先鋪設(shè)一層300厚的礫石層（礫石粒徑為30mm），然后在礫石層上直立2根Φ500的混凝土無砂管和一根Φ50PVC管（設(shè)置Φ50PVC管的目的是為了便于觀測地下水位的高低，要求管壁開孔，呈梅花狀，孔距300，孔徑為10mm），緊臨設(shè)置，便于固定；

    4.3.4.2在兩個無砂管之外采用10～30的礫石充填，其內(nèi)各設(shè)一臺出口口徑為Φ50的清水泵（其中一臺備用），管線各自相互獨立；

    4.3.4.3為便于與硬塑料排水管的連接，在水泵出水口加焊一節(jié)Φ50鋼管，管頭伸出筏板上表面的高度不宜小于0.3m；

    4.3.4.4水泵安裝后，在臨時集水坑之上安裝一個150厚帶孔的鋼筋混凝土預(yù)制蓋板，將臨時集水坑封住；

    4.3.4采用10～30的礫石對排水溝（200×300）及排水槽（100×100）進行回填，要求回填密實；

    4.3.5觀察電梯井部位降排水的施工效果，當(dāng)無明水時，即可按照先坑壁后坑底的順序組織砼墊層施工。

5.安全質(zhì)量保證措施

    5.1 降排水施工前應(yīng)按城市建設(shè)有關(guān)規(guī)定提前到相關(guān)部門辦理市政排水排污手續(xù)；

    5.2 供電電源及供電線路要采取相應(yīng)的安全保護措施，配電箱應(yīng)編號，加安全護欄、懸掛專業(yè)警示牌，并做好防雨防雷保護措施；

    5.3 降排水施工使用的水泵及電纜線的連接必須由專職電工操作，嚴(yán)禁抽水人員私自操作；

    5.4 及時觀測臨時集水坑的地下水位，對降水運行的水泵做好運行記錄，發(fā)現(xiàn)異常，及時處理。

6.施工總結(jié)及體會

    開槽埋管、導(dǎo)流入坑的降排水方案，雖然在一定程度上解決了砂巖天然地基深基坑的降水問題，它在該工程的成功應(yīng)用，不僅保證了施工工期，而且造價經(jīng)濟、合理。但它絕不是砂巖天然地基深基坑降排水施工技術(shù)的唯一方案。

    實施深基坑降排水的工程項目，無論其降排水方案多么周密、多么完善，但在基坑土方開挖與支護的過程中，出現(xiàn)局部地質(zhì)變異、流沙、涌水或與地質(zhì)勘察報告不符的現(xiàn)象時有發(fā)生，因此，事先應(yīng)充分考慮，制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案或處理措施就顯得極為重要。

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：尹維維 尚雯瀟 編輯  文徑 審核)