一种迎坑面兼有降水功能的地下连续墙

曹新刚

(中煤第三建设(集团)有限责任公司，安徽 宿州 234000)

0 引 言

地下连续墙具有良好截水、防渗功能，当地下连续墙底部嵌入隔水层时，基坑工程四周的地下水便无法渗透进入基坑内部，此时只需在基坑内侧设置降水井 (管井井点降水)，把基坑内侧地下水位降至底板以下[1-5]，如图1所示。

图1 常见基坑内侧井点降水示意图

而井点在施工时，需经过钻机钻孔、清孔、吊放井管、填滤料、洗井、安装水泵等多个步骤，井点使用结束后还需拔井管、封井[6-9]。一个较大规模的基坑工程往往需打设数量较多的降水井，总体费用偏高，且占用施工场地。

现发展一种新型降水井对基坑内侧含水层中的地下水进行井点降水，使其既能满足降水的相关要求，又具有施工简便、造价低的特点。

1 迎坑面兼有降水功能的地下连续墙

为了弥补已有技术的缺陷，现提出一种迎坑面兼有降水功能的地下连续墙，降水井预制、埋设于地下连续墙钢筋笼的迎坑面中下部，施工结束时埋设于地下连续墙迎坑面中下部的降水井即可投入使用，无须再单独设置传统的降水井，因此具有施工简单、造价低的特征。

此种地下连续墙，包括位于迎坑面中下部的储水箱与现浇钢筋混凝土墙体；储水箱固定于钢筋笼的迎坑面中下部，储水箱的厚度不大于钢筋笼厚度的一半，储水箱与埋设于钢筋笼内部的竖直中空圆管相连；中空圆管底部与储水箱固定相连，上部伸出钢筋笼顶部；储水箱与中空圆管形成封闭的连通体系；储水箱迎土面设置系列进水孔，施工结束后地下连续墙上的储水箱位于迎坑面底部；基坑内侧的地下水穿过进水孔进入、储存在储水箱中，再由置于中空圆管内底部的潜水泵抽出地表排出。

上述提及的“迎坑面”指的是基坑土方开挖的一侧。储水箱内部中空，底面呈圆弧形状；储水箱的高度大于潜水泵的高度。

储水箱的厚度不大于钢筋笼厚度的一半(图2)，一方面使现浇施工时混凝土能有效地灌入储水箱下部的钢筋笼中并能实现有效振捣，另一方面使挡土墙整体有足够的强度，不会在储水箱处形成明显的强度薄弱层。

图2 地下连续墙钢筋笼三维示意图

储水箱内部中空，储水箱底面呈圆弧形状，如图3～图5所示。圆弧形状便于下部的混凝土向上流动，而对储水箱冲击力较小。储水箱的高度大于潜水泵的高度，使潜水泵经中空圆管进入储水箱内部时，潜水泵的进水口位于储水箱中。

图3 储水箱三维示意图一

图4 储水箱三维示意图二

图5 隐藏橡胶围挡后的储水箱三维示意图

储水箱迎坑面设置的进水孔的开孔率不小于50%；储水箱迎坑面进水孔的外侧绑定多层孔径大小不同的滤网，以防止大粒径泥土通过进水孔进入储水箱内部；置于中空圆管内底部的潜水泵能把储存于储水箱中的地下水提取至地表排出。“开孔率”是指储水箱迎坑面上进水孔的面积与总面积之比。

储水箱迎坑面一侧四周牢固设置一圈橡胶围挡，橡胶围挡长度略大于钢筋笼与沟槽之间的间隙。橡胶围挡可防止浇筑混凝土时混凝土漫入储水箱内部。在荷载作用下，橡胶围挡呈弹性变形。

储水箱由钢材或塑料制成，储水箱应有足够的强度与刚度，在施工荷载与土压力作用下不发生破裂与失效。

储水箱与中空圆管组成互通的排水体系。由于储水箱为预制制作，故可采取多种辅助措施，确保排水体系的有效性，使排水容量满足排水设计要求。储水箱与中空圆管在地面预制完成，其施工质量可控，使其排水性能满足要求。

储水箱预制于钢筋笼的迎坑面中下部，如图2所示。施工结束后的地下连续墙如图6所示，包括位于迎坑面中下部的储水箱与其余部分的现浇普通钢筋混凝土墙体。

图6 地下连续墙三维示意图

设计时，应准确确定储水箱的位置，使其位于隔水层之上，且位于基坑底部的含水层之中，即需确保施工结束后地下连续墙上的储水箱位于基坑内侧底部的含水层之中，如图10所示。含水层之中的地下水渗入、储存在储水箱中，再被潜水泵抽取排走。

中空圆管相当于传统降水井的井管，其可由塑料管或钢管制成。中空圆管应具有足够的内径，使潜水泵可经中空圆管的孔洞下沉至储水箱内部。潜水泵上连接水带，启动潜水泵即可把渗入储水箱内部的地下水提取至地表排出。降水结束后，可把潜水泵从中空圆管提走、移除，而无须拔除中空圆管。

2 地下连续墙施工方法

此种迎坑面兼有降水功能的地下连续墙的施工方法，简要介绍如下：

(1)平整场地，测量放线，浇筑导墙，开挖沟槽，如图7所示。

图7 开挖沟槽示意图

(2)提前制作钢筋笼，并在钢筋笼迎坑面中下部固定储水箱，储水箱与中空圆管组成互通的排水体系，如图2～图5所示；把钢筋笼起吊放入沟槽中，并使带储水箱的一侧位于基坑内侧，如图8所示。

图8 吊放钢筋笼示意图

钢筋笼内部加装的储水箱与中空圆管总体重量较小，其不会对钢筋笼的吊装施工产生影响。

设计时，应确保储水箱位于隔水层之上、基坑底部的含水层之中。

(3)浇筑混凝土，形成地下连续墙，除储水箱之外的其余部分均为现浇的钢筋混凝土墙体，如图9所示。

图9 浇筑混凝土示意图

浇筑混凝土过程中，不排除部分混凝土透过圈橡胶围挡而进入储水箱的进水孔处，可能封堵进水孔。故在混凝土初凝前，可通过中空圆管向储水箱内间歇性、周期性充气，用气体疏通、移除进水孔处尚未凝固的混凝土，使进水孔不会被封堵，防止进水孔丧失透水功能。

(4)基坑开挖施工，开挖过程中可通过设置于中空圆管底部的潜水泵逐渐抽取地下水。基坑开挖至设计标高时，地下水基于地下连续墙内的降水井降至设计水位，最终形成的降水后浸润线满足施工要求，如图10所示。

图10 所提地下连续墙降水示意图

由于地下连续墙嵌入隔水层中，地下连续墙阻隔了基坑外部地下水向基坑内部渗透，故仅需对基坑内侧进行抽水降低水位即可，而设置于基坑内侧底部储水箱中的抽水系统能够对基坑内部的地下水进行抽取排走。

一般地，根据设计方案一定数量的降水井均匀地分布于基坑四周，只有在设计布置降水井的位置才采用文中所提的内设储水箱的地下连续墙，使降水井设置于地下连续墙内部。而在未设置降水井的位置，仍采用传统的现浇钢筋混凝土地下连续墙。可见，无须所有单元槽段的地下连续墙设置降水井，仅按需合理布置即可。

与现有技术相比，本文所提迎坑面兼有降水功能的地下连续墙具有下列优点：

(1) 储水箱提前预制、埋设于地下连续墙迎坑面中下部，施工结束时埋设于地下连续墙迎坑面底部的降水井(储水箱)即可投入使用，故基坑工程内侧无须再设置传统的降水井，大大节省了降水井的施工工期与造价，实用性强。

(2) 使用传统的降水井降低基坑内部地下水位时，降水井位于基坑内侧，占用施工空间，对其他工种施工有干扰与影响，且使用结束后需进行封堵；而本文所设计的降水井置于地下连续墙内部，不占用施工空间，使用结束后如无特殊要求可不进行封堵。

(3) 本文所设计的由储水箱与中空圆管组成降水井，既可用于抽水降压，也可作为地下水位观测孔使用。

3 结束语

本文提出了一种迎坑面兼有降水功能的地下连续墙，包括位于迎坑面中下部的储水箱与现浇钢筋混凝土墙体；储水箱固定于钢筋笼的迎坑面中下部，储水箱的厚度不大于钢筋笼厚度的一半，储水箱与埋设于钢筋笼内部的竖直中空圆管相连；中空圆管底部与储水箱固定相连，上部伸出钢筋笼顶部，储水箱与中空圆管形成封闭的连通体系；储水箱迎坑面设置系列进水孔，储水箱位于地下连续墙迎坑面底部，基坑内侧的地下水穿过进水孔进入、储存在储水箱中，再由置于中空圆管内底部的潜水泵抽出地表排出。储水箱提前预制、埋设于地下连续墙迎坑面中下部，地下连续墙施工结束时降水井即可投入使用，故基坑工程内侧无须再设置传统的降水井，大大节省了降水井的工期与造价。