孔隙潜水细砂土层降板区域降水系统施工技术的研究与应用

赵军

（山西三建集团有限公司，山西长治 046000）

0 前言

伴随我国城市的进化和发展，陆续出现了许多高层及超高层的建筑物，而这些高层及超高层建筑的基础往往都埋设较深，而这些建筑物中的集水坑和电梯井更是深达几米至几十米，在建筑物基础施工过程中，建筑物基础较深的部位，如电梯井和集水坑，会出现渗水水流沙现象，为了解决基础施工渗水，确保基础安全，采用了止水为主降水为辅的设计，将地下水位降至基础坑底以下，保证了基础的顺利施工，也为较深部位的电梯井集水坑的支护起到了一定的条件。

1 施工特点

（1）将传统的整体井点降水，化整为零，实施在需要降水区域降水。

（2）可循环利用，节能，环保。

（3）对周围环境影响较小。

（4）操作简单方便，缩短工期。

（5）成本降低。

2 适用范围

细沙层沙土，地下含有大量泥沙，地质柔软、抗剪能力差、易坍塌，地下水类型属孔隙潜水，在降水过程中容易造成抽水孔堵塞，土方开挖大面积基础底面未出现明水，只有在局部区域出现明水，如电梯井、集水坑基础局部降水的一种措施及方法。

3 工艺原理

止水为主降水为辅，在需要降水的集水坑、电梯井区域打入拉森钢板桩，打入深度为集水坑、电梯井坑深的2～3 倍，形成闭合的止水帷幕，在集水坑、电梯井开挖工程中，防止因地下水流失引起土方坍塌，地下水涌入坑内，同时在集水坑及电梯井坑内设施降水井抽水，以延长水位回流时间，提供干燥可靠的操作空间，保证施工安全，加快施工进度。

4 施工工艺及操作要点

4.1 施工工艺流程（见图1）

图1 施工工艺流程

4.2 操作要点

4.2.1 施工准备

（1）现场管理人员及操作工人必须熟悉图纸，明确图纸标高及需要降水的区域。

（2）确定操作人员，对操作人员进行可视化交底，方便现场指导施工。

（3）提前准备拉森钢板桩数量，无砂滤管、防水套管及抽水泵数量。

4.2.2 测量放线

（1）将图纸中需要降水的区域，利用全站仪投点到实际现场中，利用石灰粉把这些点串联起来，形成一个闭合的区域。

（2）报监理、甲方验收，验收无误后，开始施工钢板桩。

4.2.3 打入钢板桩

（1）将在需要降水的区域（电梯井、集水坑）上口开挖线外侧50cm 处安装定位框。

（2）首片拉森钢板桩打入时，钢板桩背紧贴一侧定位框，在插入过程中，从钢板桩左右两侧同时控制钢板桩垂直度。

（3）首片钢板桩完成后，以此为基准，在此钢板桩左右对称插打。

（4）在插打钢板桩前，用黄油或机油在每一片钢板桩的锁口均匀涂抹，以减少插入土时的锁口摩擦力。

（5）在未插入钢板桩的锁口下端，插入硬木楔，防止打入时泥沙堵塞锁口。

（6）注意事项：钢板桩在插打过程中，钢板桩下口在受到土体侧压力时，钢板桩锁口与锁口之间的间隙会增大，钢板桩上口会出现倾斜，在施工完成后，会出现大量渗漏点，所以在每施工3~4片钢板桩后，利用红外线扫平仪或垂球吊线检查钢板桩垂直度，确保钢板桩垂直度在3%以内，超过3%时，应及时纠偏，并且一次性纠偏不易过多，以免锁口卡死，影响二次施工；当钢板桩倾斜太多时，采取多次纠偏的方法逐步减少偏移量，坚持“插桩正直、分散纠偏、有偏即纠、调整合龙”的原则。

4.2.4 土方开挖

（1）利用水平仪，测定土方标高。

（2）用小型挖掘机将钢板桩内土方清理至比设计基底标高低1m 处。

（3）人工配合，将基底整平，平至计划标高。

4.2.5 换填

利用规格30~50mm 的碎石与Mx=3.7～3.1 的粗沙均匀搅拌，用搅拌好的沙石分层填至图纸设计标高，填层厚度为1.0m。

4.2.6 预留套管、沉入污水

在沙石层中预埋3 节的管径30cm，壁厚5cm，高90cm 的无砂滤水管，在最上面的无沙滤水管外侧放置DN400 防水套管；防水套环上端高出沙石层10cm，把污水泵沉入套管最深处，进行持续性抽水，以降低水位，提供方便、干燥工作面，以保证工序的正常施工。

4.2.7 底部垫层与挡土墙施工

（1）在沙石面层上铺设U 型（底筋＋侧壁竖向钢筋）开口钢筋，具体为先绑扎C8@200 双层双向垫层底板钢筋，再将侧壁水平、竖向筋提前固定好。

（2）浇筑150 厚微膨胀抗渗混凝土底面垫层，待混凝土凝固后，放线，绑扎侧壁钢筋，报监理验收。

（3）墙模板安装并加固，全部用一次性的止水螺杆，防止出现渗水点，模板安装完成后，利用红外线扫平仪、米尺等工具，检查核对墙模板的几何尺、轴线、标高、垂直度等，模内应清理干净。涂抹脱模剂，上报监理整体验收合格后浇筑C20 微膨胀抗渗混凝土。

4.2.8 防水施工

（1）取出污水泵和最上面一节无砂滤水管，利用C20 微膨胀抗渗混凝土浇筑DN400 防水套管，管口封死。

（2）基层清理混凝土表面的污渍灰尘全部清理干净，用喷水壶将其底板与墙面湿润，但不可有凝水，以确保渗透结晶物质能够很好的从水渗透到混凝土里即可。

（3）按照涂刷法施工。把粉料与水按照1:0.25~0.30 的比重混合搅拌，将其均匀的涂抹在混凝土表面，确保首道干透后方可涂刷第二道，涂刷2~3 道，每一道必须均匀涂抹，涂料的用量需维持在1.2~1.5kg/m2，厚度达到0.8~1.2mm 之间。

（4）待水泥渗透结晶层完全干透后，在结晶层铺设4mm 厚的SBS 改性沥青防水卷材，铺设2 道，在施工过程中，严禁尖锐的物体与其接触，避免出现损伤。

（5）浇筑50mm 厚的C20 细石混凝土防水保护层，立面采用1:2.5 水泥砂浆抹灰。

4.2.9 钢板桩拔出

（1）拔桩机在拔出钢板桩时，会产生一定的震动，引起土体位移和土面沉降，因此对于封闭式钢板桩墙，拔桩开始点应离开角桩5 根以上，并且使用跳拔的方法间隔拔除，拔桩顺序一般与大桩顺序相反。

（2）钢板桩拔出后，立即用小挖机对土方坍塌部位进行回填，以减少对周围建筑物的影响，回填土时应分层回填，利用蛙式打夯机对回填土进行分层夯实，应设计要求，回填土压实系数λc≥0.94。

（3）拔出的钢板桩应及时清理土砂，涂上油脂，变形较大的钢板桩需调直处理，并且将钢板桩及时运出施工区，堆放到平整场地上，以确保能二次利用。

4.2.10 基础施工

绑扎局部需要降水区域（如电梯井、集水坑）的基础钢筋，与整楼基础钢筋连成一体，支设模板，待监理验收合格后，浇筑混凝土，一次成形。

5 材料与设备（见表1~4）

表1 主要材料

表2 主要施工机具

6 安全措施

（1）组织全体进场人员学习安全知识，进行安全交底，公司定期或不定期地进行安全检查，发现不安全因素立即整改，防患于未然，切实做好安全施工。

表3 主要使用仪器

表4 劳动力组织

（2）各种施工、操作人员须经安全培训，不得无证上岗，各种作业人员应配戴相应的安全防护用具。

（3）严禁操作人员违章作业，管理人员违章指挥。

（4）加强施工的监控测量，应随时观测坑的稳定性，如发现塌方现象，应及时采取有效措施，确保施工安全。

（5）现场设立安全标语牌，人人都要有自我保护意识，确实做好施工现场的“三宝”“四口”“五临边”的防护工作。

（6）防水施工时，按要求配备足够的消防设施，严防火灾发生。

（7）塔吊机械必须按规定的塔吊起重性能作业，严格按照塔吊吊运手册运行，并严格按照工地制定的十不吊原则实施。

7 案例应用

晋中田森蕴华街（新晋玖里）项目，位于晋中市榆次区蕴华街以南，汇通路以东，总建筑面积86502.36m2，地上建筑面积70236.37m2，地下建筑面积 15643.93m2，包括 4 栋（2#、3#、4#、5#楼）高层住宅，建筑面积：56189.09m2；1# 商业楼 14047.28m2，以及地下车库12478.54m2。

根据勘察单位提供的《晋中蕴华街项目岩土工程勘察报告》，本次勘探深度范围土质为细沙层沙土，抗剪能力差、易坍塌，地下水类型属孔隙潜水，勘察期间实测稳定水位埋深，7.50～9.05m，水位标高785.77～785.95m。本工程抗浮设防水位标高786.95m。根据设计图纸，基坑采用管井降水。大面积基底标高在-7.25m，电梯井与集水井基底标高都在-8.00m 以下，大面积基底0.5m 一下未见明水，但在开挖电梯井和集水井的基底时出现明水，导致无法施工。

本工程降水井采用管井降水，共设置69 口降水井，由于地下含有大量泥沙，地质柔软易坍塌，将管井侧壁空隙全部堵住，导致地下水无法渗进管内，且水量极少，无法达到降水的效果。

经项目部研究、讨论，集中对较深的电梯井及及水坑采用钢板桩＋膨胀抗渗混凝土底部及侧壁垫层＋降水井降水的方式施工。由于基础标高在-6.10m，集水坑及电梯井标高在-8.50～-9.70m，两者相差2～4m 的高差，所以采用12m 拉森钢板桩在原土面层-6.0m 处打至-18.0m，超过集水坑及电梯井基坑深度的2～3 倍，同时在集水坑及电梯井坑内设施降水井抽水，以延长水位回流时间，防止土方坍塌，保证施工安全，加快施工进度。

8 应用成效

晋中田森蕴华街（新晋玖里）项目通过在降板区域局部设置钢板桩+降水井进行局部降水，灵活使用降水设施，代替整体降水系统，达到局部降水效，将整体降水系统，化整为零变为零散并能重复利用的降水系统，大大减少了降水井的设置及降水的其他配套设置，实施在各个需要降水的区域降水；由原来大面积设置69 口降水井，改为集中在主楼的电梯井集水坑中设置降水井，共计10 个；大大缩短了施工时间，提高了效率，节约了成本。

9 结论

在建筑基坑施工中降水技术是施工中的重要工作，合理的选择降水技术可以有效的降低在建筑基坑中的土体含水量及地下水位，晋中田森蕴华街（新晋玖里）项目采用的局部降板区域钢板桩止水围堰+降水井降水方案，本着“以止水为主，降水为辅”的方针，保证了基础土方在开挖工程中，无任何塌方或流沙现象，保证了施工安全，缩短了工期，节约了成本。