滨海地区某工程基坑降水施工技术

郑世夺 李金库 刘春华

河北建研科技有限公司1） 河北石家庄 050000 华北建设集团有限公司2） 河北保定 71000河北信义建设科技有限公司3） 河北石家庄 050000

1 工程概况

本项目建筑场地位于沿海城市，距海岸线约500m，建筑场地开阔，原为耕地及苗圃，地形呈东高西低的缓坡，拟建场区地面标高在3.24～9.37m之间，相对高差约6.13m。基坑形状呈“凸”型，基坑最长为47.0m，宽为42.7m。基础结构形式为肋梁筏板基础，上部主体结构形式为框架结构，地下一层为车库，地上五层为公寓。该建筑西邻大道，交通较便利，利于施工。

2 抗浮验算

2.1 现状调查

现已完成基坑支护和土方开挖，基坑开挖完成后，发现基底设计标高处未达到持力层，根据设计要求应继续下挖至持力层，用级配砂石换填，分层夯实，压实系数大于0.97[1]，回填深度1.5m。本工程地下水埋深0.9～2.0 m，主要含水层为中砂、粗砂、中粗砂、粗砾砂，土的渗透系数为140m/d，透水程度为高渗透性。按埋藏条件属弱承压水，地下水主要来源于大气降水和侧向渗流的补给，地下水排泄方式主要为侧向渗流和蒸发。受季节性降水影响，年水位变化幅度在1.0 m左右。据钻探揭露，建筑场地内第四系土层厚4.0～12.5m，下伏太古代混合花岗岩强风化层。按其成因和类别可分8个主层，3个亚层，各（岩）土层特征分述如表1所示。

表1 地层岩性特征表

①-1 杂填土杂色，松散、稍密，稍湿、饱和，主要为建筑垃圾，混有少量生活垃圾 1.0～2.4 3.24～5.36主要分布在店铺地段② 中砂 黄褐色，松散、稍湿、饱和，颗粒不均匀，含有少量粘粒 0.5～2.71 2.27～4.98 顶面埋深0.5～1.9③ 粉质粘土③-1 粗砂灰褐色、灰黑色，较塑，局部可塑，无摇震反应，无光泽，分界线以东干强度、韧性均中等，分界线以西干强度、韧性均略低，含砂粒较多，局部相变为粉土以透镜状分布于③、④层之间。褐黄色，松散、稍密，饱和，颗粒不均匀，含粘粒较多0.8～4.0 0.83～8.70 顶面埋深0.5～3.3 0.8～1.3 -0.94～0.41 顶面埋深3.5～5.8 Q4al④ 粉质粘土④-1 中粗砂灰褐色、褐黄色，硬塑，局部可塑，无摇震反应，有光泽，干强度、韧性均中等，局部相变为粘土0.7～5.9 -2.40～8.67 顶面埋深0.5～7.2以透镜状分布于④层中部。褐黄色，稍密、中密，饱和，颗粒不均匀，含少量粘粒 0.5～1.1 -1.66～1.41 顶面埋深3.9～6.5⑤ 中粗砂黄褐色，稍密、中密，饱和，颗粒不均匀，含较多粘粒 0.5～2.1 -4.46～3.59 顶面埋深4.5m～9.3m⑥ 粉质粘土黄褐色，可塑、硬塑，无摇震反应，有光泽，干强度及韧性均中等，含砂粒及角砾，场地东部含角砾较多0.5～4.0 -5.36～7.87 顶面埋深1.5～10.2⑦ 粗砾砂黄褐色，中密、密实，饱和，颗粒不均匀，含角砾于夹薄层粉质粘土 0.6～4.3 -7.55～-2.55 顶面埋深7.3～11.8⑦-1 粉质粘土以透镜状分布于7层中部。黄褐色，可塑，无摇震反应稍密、中密，饱和，颗粒不均匀，有光泽，干强度及韧性中等，含砾粒0.5～0.6 -6.95～-5.65 顶面埋深9.5～11.2⑧全风化混合花岗岩浅黄色，中、粗粒结构，块状构造，主要成分石英、长石、少量云母。除石英外其他矿物均已风化分解。岩芯手可捻碎呈砂土状。可锤击钻进，为极软岩0.5～1.5 -4.19～5.40 顶面埋深3.9～10.1 Ar1⑨强风化混合花岗岩浅褐～黄褐～黄色，中～粗粒结构，块状构造，矿物成份以石英、长石，少量云母及暗色矿物，风化程度强，岩体易破损，岩芯易掰断，手可捻碎成砂状，锤击钻进较困难。回转钻进取不完整岩芯，属软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级揭露厚度11.5～11.8 -9.69～4.50 顶面埋深4.8～13.5

A ⑩r中等风化中生代侵入花岗岩灰白色，中粒结构，块状构造，矿物成份以石英、长石，少量云母，岩体较完整，回转钻进最长可取出0.45的岩芯，坚硬，敲击声脆，裂隙较发育，属较硬岩，岩体基本质量等级为Ⅳ级揭露厚度15.9 5.27 顶面埋深4.1

2.2 基础筏板抗浮验算

在建筑物未完工的情况下，为保证建筑物施工过程的顺利进行，有必要进行建筑物局部的抗浮验算。根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011中第5.4.3条之规定，对于简单的浮力作用下的情况，基础抗浮验算可按下式进行计算[1]：

式中：Gk为建筑物自重及压重之和（kN）；Nw,k为浮力作用值（kN）；Kw为抗浮稳定安全系数，一般情况下可取1.05。

验算的条件为：基础筏板施工完成，基础筏板厚度为0.5m厚，基础垫层为0.1m厚；底板板底标高为-6.400m，地坪标高为3.680m，抗浮设计水位标高为1.0m，即抗浮设计水位高度为7.4m。

经计算该地在超过年平均水位或上部建筑物未完工的情况下会产生基础筏板上浮。为了降低地下水浮力对基础施工的影响，确保基坑施工顺利进行，必须采取有效降水措施，保证施工中降水过程的连续性。

3 降水井设计

该工程地下一层为车库，图纸设计有4个普通集水坑和1个电梯井集水坑。在基础浇筑垫层混凝土时，因基坑开挖范围内的地下水位高于基坑开挖深度，且经基础抗浮验算，已在基坑边角设置多处降水井，但还有大量地下水渗出，尤其是普通集水坑和电梯井集水坑位置，有大量的水从集水坑底部涌出，将未凝固的混凝土垫层破坏，给基础施工带来诸多不便。为此，必须采取有效降水措施，将地下水位降至基坑开挖深度以下，以确保基础施工顺利进行。根据工程特点，在基坑集水坑部位设置 5个降水井，采用离心泵抽水，水泵选用流量40 t/h，扬程36 m，功率为7.5 kW的水泵。在基坑外围均匀设置6个沉降观测点，在基坑降水过程中安排专人监测基坑周围路面沉降量及周围环境的变化，防止安全隐患发生[2]。降水井设置在集水坑底部，于集水坑设计标高往下3 000 mm范围内用普通烧结粘土砖干码，用粘土砖干码是为了方便水从集水坑周围渗入进降水井，而且还具有防止降水井因流砂而丧失降水的能力。于降水井外侧填入级配砂石，然后往井里放入事先绑扎好的钢筋笼，钢筋笼上要缠上纱网，于钢筋笼外侧回填石英砂滤料，石英砂滤料粒径2～4 mm。

详见图1。

4 集水坑处理

通过以上降水井降水，可以将地下水降至基坑设计深度以下，保证了基础混凝土垫层及防水施工能够顺利进行。在基础筏板未施工前需保留降水井继续降水。在集水坑做防水施工时由于地下水对集水坑坑壁的侧压力较大，需对坑壁做加强措施，防治侧压力将坑壁破坏。为了防止由于地下水侧压力而让卷材空鼓，做完防水后立即用普通红砖座砂浆把卷材压实，而后浇筑50mm厚细石混凝土做保护层。坑壁施工作法详见图2。

图2 集水坑坑壁处理详图

5 降水井封堵

待地下室施工完毕，地下室混凝土达到设计强度时,对降水井进行封堵。将离心泵拔出，同时迅速向降水井内注入C35干硬性微膨抗渗混凝土（比原混凝土设计强度等级高一级）[3]，并振捣密实，然后用事先准备好的圆形钢板（直径同降水井直径）将降水井顶部进行焊接封堵，在铁盖上在做防水层和基底原有防水层进行搭接,确保防水层质量，后浇筑防水层保护层砂浆。集水坑底部筏基钢筋布置要加强，单排双向Φ18@200钢筋，然后浇筑筏板基础混凝土。详见附图3。

图3 降水井封堵详图

6 结语

在沿海城市含水层较浅的地区进行基础施工，都涉及到降水问题。降水成功与否直接影响到工程进度、费用甚至工程的安全，应引起高度重视。本工程结合实际，对基坑降水井设计、集水坑坑壁加强处理措施等方面进行了阐述，在基坑降水过程中每天有专人监测基坑周围路面沉降量及周围环境的变化，防止了安全隐患的发生，确保了工程顺利进行。可供沿海城市类似工程基坑降水设计和施工参考。