淺談工程地下水在底板局部預(yù)留未封堵如何處理

邵建兵

通州建總集團(tuán)有限公司金沙分公司 江蘇 通州 226300

地基基礎(chǔ)是整個(gè)建筑物的根本，控制好地下水位是基礎(chǔ)施工的必要條件，同時(shí)因地下管涌造成的施工困難致使施工質(zhì)量好壞也直接影響著整個(gè)工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量生命，甚至是建筑的結(jié)構(gòu)安全與使用壽命。地基承擔(dān)基礎(chǔ)傳遞下來的建筑物的全部荷載。在施工過程中，由于地質(zhì)條件、基坑支護(hù)類型、降水等原因，會(huì)出現(xiàn)地基隆起，流沙，冒水翻砂（管涌）等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成地基土質(zhì)失穩(wěn)，地下水流失引起已完成結(jié)構(gòu)的開裂和破壞。特別嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成建筑的整體沉降、傾斜。實(shí)踐表明，建筑物事故的發(fā)生，很多與地基基礎(chǔ)問題有關(guān)，而且地基基礎(chǔ)事故一旦發(fā)生，補(bǔ)救并非易事。由此可見，地基基礎(chǔ)至關(guān)重要，使得地基穩(wěn)定安全，必須對(duì)地下土質(zhì)、水系分布進(jìn)行充分的分析。在深基坑工程建設(shè)中，對(duì)地下水問題的處理，與水、土體的基本性質(zhì)與運(yùn)動(dòng)原理有很密切的聯(lián)系。所以，有關(guān)技術(shù)人員在處理這類問題時(shí)，必須清楚了解各種現(xiàn)象發(fā)生的原理，以便在制定處理計(jì)劃時(shí)能做到有的放矢。

1 泥土的滲遺性破壞及透水性原理

泥土的透水性，是指水源透過泥土中間隙的難易度，是泥土本身的一種性質(zhì)。通常情況下，泥土顆粒越大，其透水性就越好。在條件相同的情況下，水的滲透速度與泥上的透水性成正比。地下水具有紊流與層流兩種運(yùn)動(dòng)形式。水在泥土裂縫或空隙中互不混雜、有序流動(dòng)的形式，稱為層流;在泥土寬大縫隙或裂縫中混雜、無序流動(dòng)的形式，叫做紊流。

地下水流動(dòng)對(duì)每單位體積中骨架產(chǎn)生的壓力叫做滲透壓力,可用公式表示幾個(gè)變量之間的關(guān)系:GD=T=γwτ

式中:T=水滲透時(shí)遇到的土骨架阻力

γw=水重度,近似取10kN/m'

τ=水力坡降

以上公式中，水力坡降，是指水在單位距離上產(chǎn)生的落差，一般用萬分比、千分比、百分比表示。在砂土環(huán)境下，當(dāng)土體從下到上的滲透能力大于土浮重度時(shí)，土各個(gè)單位顆粒之間壓力很快消失，土顆粒就呈現(xiàn)懸浮狀況，該狀況叫做流砂。在粘士環(huán)境中，因?yàn)橛姓尘哿Υ嬖冢虼水?dāng)粘聚力較大時(shí)，流砂現(xiàn)象不易出現(xiàn)。在開挖深基坑時(shí)，一且遇到流砂狀況，邊坡土體在滲透作用下，極易發(fā)生滑坡現(xiàn)象。在基礎(chǔ)開挖時(shí)如遇到降水，可能會(huì)造成大規(guī)模的水力坡降，一且所采取的止水方法不恰當(dāng)?shù)脑挘敲椿又獾牡叵滤蜁?huì)很快涌向坑中，造成突涌泥沙狀況，導(dǎo)致基坑外地面的大規(guī)模下陷，最終破壞基坑周圍的市政工程及建筑物。

2 基坑降水導(dǎo)致地面下陷的原理

基坑出現(xiàn)降水時(shí)，可造成周邊一定區(qū)域內(nèi)土體出現(xiàn)不規(guī)則的固結(jié)與沉降，基坑降水可導(dǎo)致四周出現(xiàn)降水漏斗區(qū)域，漏斗中不管那兩點(diǎn)之間都具有水位差，正因?yàn)樗徊钏斐傻膲毫Γ乓鸬孛娉霈F(xiàn)不規(guī)則下陷現(xiàn)象，該下陷可跟隨漏斗變化作出相應(yīng)變化。在研究中，我們可將降水漏斗區(qū)域中任意兩點(diǎn)之間降水原因造成的地面下陷量的差與兩點(diǎn)間水平距離的比，成為不均勻下陷率,用公式可表示為Cij=（Si- -Sj）/Lij

公式中:Cij=i點(diǎn)和j點(diǎn)間的不均勻沉降率

Si=i點(diǎn)的沉降值

Sj=j點(diǎn)的沉降值

Lij=i點(diǎn)和j點(diǎn)間水平距離

從公式的變量關(guān)系我們可以知道，Cij和i點(diǎn)與j點(diǎn)之間的水力坡降關(guān)系密切，成正比例關(guān)系，因此在確定基坑降水設(shè)計(jì)方案時(shí)，可依照基坑具體環(huán)境特點(diǎn)，核定在確保安全前提下，水力坡降的最大值，以優(yōu)化降水計(jì)劃，確?？訖C(jī)四周市政工程及建筑物的下陷程度都在標(biāo)準(zhǔn)許可的范圍內(nèi)，進(jìn)而有效保障周圍建筑物安全。

3 工程概況

桑夏總部大廈位于南通市通州區(qū)行根路以北，新世紀(jì)大道東側(cè)，大唐世紀(jì)豪庭河南、北側(cè)鄰河道，在名人世家小區(qū)以西。由一棟高層塔樓、裙房及滿鋪地下室組成，建筑面積約42349.8m2，地上建設(shè)面積32827m2，地下建筑面積9522.8m2，地下1層。裙樓、塔樓開挖深度4.85m，塔樓地上22層，裙樓地上3層。基坑支護(hù)形式為自然放坡，噴坡支護(hù)加止水帷幕。

4 工程特點(diǎn)

（1）開挖深度較大，整個(gè)基坑開挖至基礎(chǔ)底標(biāo)高-6.900m (開挖深度4.85m)；（2）基坑周圍環(huán)境較復(fù)雜,尤其北側(cè)的河道寬度27 .4米，水位較高、地下水位豐富，東側(cè)名人世家小區(qū)，距離基坑圍護(hù)地墻約18.91m,南側(cè)道路及南通四建大樓,基坑圍護(hù)施工及開挖施工對(duì)其均有影響；（3）本場地淺部地下水按其埋藏條件,主要為潛水、微承壓水和承壓水。潛水主要賦存于①填土層中。微承壓水主要賦存于④粉土層中，該層夾粉質(zhì)粘土，富水性、透水性一般。承壓水主要賦存于⑦粉土夾粉砂層中(頂標(biāo)高-38.69 ~-32.65， 底標(biāo)高-45.36~ -36.47),補(bǔ)給來源主要為承壓水的越流補(bǔ)給及地下徑流補(bǔ)給，其富水性及透水性均較好。而且本工程在基坑開挖階段處于汛期，水位較高，容易破壞表面水壓覆蓋層。

5 出現(xiàn)管涌

本工程采用一臺(tái)T100塔吊進(jìn)行垂直吊運(yùn)，因塔吊基礎(chǔ)設(shè)計(jì)位置在主樓筏板接近放坡面上，所以塔吊基礎(chǔ)頂面與墊層上標(biāo)高平齊，降低塔吊基礎(chǔ)的埋深，保證基礎(chǔ)底面同筏板墊層面距離縮小，控制塔吊傾覆系數(shù)。在工程基本完成拆除塔吊后由于降水井全部封閉，停止降水，在塔吊基礎(chǔ)范圍出現(xiàn)了管涌現(xiàn)象，而且管涌點(diǎn)大小幾處，無法完成筏板的整體補(bǔ)澆工序。

管涌的特點(diǎn)：由于天然或人為的因素，土層被破壞。在汛期高水位時(shí)，滲流的流速和壓力加大。當(dāng)滲透力大于表層弱透水層的允許滲透坡降力時(shí)，即發(fā)生滲透破壞，形成管涌，此工程因取土、基坑開挖等原因破壞表層覆蓋，在較大的水力作用下沖破土層，將下面地層中的粉細(xì)砂顆粒帶出而發(fā)生管涌。本工程與北側(cè)河道距離較近，汛期水位較高，地下水壓較大，剛開始對(duì)于小的僅冒清水的管涌，可以加強(qiáng)觀察，暫不處理;對(duì)于流出渾水的管涌，不論大小，均必須迅速搶護(hù)，決不可麻痹疏忽，貽誤時(shí)機(jī)，造成潰口災(zāi)害。

6 管涌封堵方法

6.1 工藝特點(diǎn)

（1） 所需材料簡單，技術(shù)合理，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，施工操作方便；（2）施工速度快，施工質(zhì)量較容易得到保證；（3）不影響后期找平層施工，效果好。

6.2 適用范圍

本工法適用于樁基礎(chǔ)及筏板基礎(chǔ)地基預(yù)留口出現(xiàn)管涌的處理施工 。

6.3 工藝原理

預(yù)制鋼套管型的套筒，焊結(jié)最少兩道止水環(huán)，下部一定高度進(jìn)行打眼處理，并包裹鐵絲網(wǎng)，在套管外按打眼的高度填上鵝卵石，在套筒內(nèi)放至一定功率的吸水泵，要保持水位在鵝卵石厚度以下，將水排走，使預(yù)留口后澆筑混凝土無水浸泡，達(dá)到可澆筑抗?jié)B膨脹混凝土是本工法要達(dá)到的目的。主要的思想就是在管涌處埋設(shè)預(yù)制工具式積水桶，采用水泵將水排至預(yù)留口設(shè)置的集水井內(nèi)，再通過抽水設(shè)備在澆筑的混凝土未達(dá)到強(qiáng)度時(shí)一直保持水位將水抽至基坑外，防止因地下水上壓力引起混凝土的開裂。 根據(jù)筏板厚度可選項(xiàng)混凝土澆筑的厚度分層，及止水環(huán)的道數(shù)。

6.4 施工工藝流程和操作要點(diǎn)

6.4.1 工藝流程

查看管涌位置-制作套筒-固定套筒-放置吸水泵-填充卵石濾水-澆筑防水混凝土-二次澆筑防水混凝土-封堵止水套筒-保護(hù)層澆筑。

6.4.2 施工準(zhǔn)備

a、查看現(xiàn)場，確定管涌的位置，確認(rèn)冒水原因，是否為勘探孔引起地下水涌出。b、查看地質(zhì)報(bào)告，了解管涌處的地質(zhì)情況。c、查看水流大小，以及距基坑底集水井或排水溝的距離，為材料的選用做好準(zhǔn)備。

6.4.3 積水桶制作

a、根據(jù)冒水的大小，確定積水井的大小，直徑一般為30～50cm。b、積水桶可采用薄鋼板焊接圍成，亦可采用成品的鐵桶或塑料桶制作，但要保證一定的深度。c、在積水桶的底面?zhèn)让妫g隔約5cm，設(shè)置大小為2cm的孔眼，用于排水。d、在離桶面大約20cm處，設(shè)置一大小比所用的PVC排水管直徑稍大的圓孔。e、在積水桶的底面和側(cè)面包裹一層過濾網(wǎng)，防止泥沙通過孔洞流失，引起基底面下陷。過濾網(wǎng)用16#鐵絲綁緊、扎牢。

6.4.3 管涌處填充卵石

a、根據(jù)現(xiàn)場情況、預(yù)留洞口的深度，一般底層的卵石層要大于25cm。在止水套筒的相應(yīng)位置開孔直徑3-5cm,側(cè)面包裹一層鋼絲過濾網(wǎng)，用水準(zhǔn)儀測好標(biāo)高，固定止水套筒。

b、采用一定功率的吸水泵，保持水位控制在透水的卵石層下面。同時(shí)做好臨時(shí)停電的準(zhǔn)備，安排好發(fā)電機(jī)，備用一臺(tái)水泵，在封堵抽水過程中必須保持不間斷。

6.4.4 卵石上澆筑墊層 墊層上綁扎底板鋼筋 澆筑抗?jié)B混凝土

a、比原設(shè)計(jì)圖紙高一級(jí)的抗?jié)B混凝土要分層澆筑，振搗密實(shí)，同時(shí)在澆筑前對(duì)新舊混凝土交接處進(jìn)行鑿毛，清理干凈。同時(shí)采用強(qiáng)度等級(jí)相同的水泥漿進(jìn)行接漿處理，在振搗密實(shí)時(shí)注意要二次振搗。施工中制作混凝土同條件試塊。b、混凝土初凝后進(jìn)行保養(yǎng)，同條件試塊達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)進(jìn)行封筒施工。

6.4.5 封井施工

混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行套筒封筒施工，如水壓較大可進(jìn)行分兩次封堵。鋼結(jié)構(gòu)封堵可采用鐵板焊接。套筒快速焊接完成，上部再采用同標(biāo)號(hào)混凝土澆筑封堵，工藝要求同筏板混凝土澆筑一樣。

6.5 材料與設(shè)備

6.5.1 原材料

10mm厚鋼套筒，過濾網(wǎng)，16#鐵絲，φ12鋼筋，卵石。

6.5.2 機(jī)具設(shè)備

泥漿泵，發(fā)動(dòng)機(jī)，振動(dòng)棒，鐵鏟。

6.6 質(zhì)量控制

（1）施工前，要計(jì)算好標(biāo)高，安裝好后的鋼套筒要平穩(wěn)，高度要大于等于平面。（2）回填的卵石控制含泥使用量，略高于地下水位。（3）套筒安裝后，管涌周圍還有水冒出，原因是套筒上設(shè)置的孔眼間距過大，而冒水量過大，水不能及時(shí)通過孔眼排出，水越積越多，又從管涌周圍冒出。（4）采用密目過濾網(wǎng)，且接口要封堵好，防止泥沙通過過濾網(wǎng)和縫隙流出。（5） 選用的水泵要滿足管涌流量的要求，否則達(dá)不到排水的目的。（6）安裝的鋼筋網(wǎng)保護(hù)層為5cm。（7）混凝土澆筑過程中，振搗要密實(shí)，且要防止鋼筋偏位。

6.7 安全措施

（1）施工現(xiàn)場的機(jī)具、設(shè)備等落實(shí)專人進(jìn)行維修和保養(yǎng)。（2）施工現(xiàn)場臨時(shí)用電線路、電氣設(shè)備的安裝、維修、保養(yǎng)和拆除應(yīng)由專業(yè)人員進(jìn)行。（3） 移動(dòng)機(jī)具和照明的使用應(yīng)實(shí)行二級(jí)漏電保護(hù)，并經(jīng)常進(jìn)行檢查。（4） 臨時(shí)用電施工人員應(yīng)由具備崗位證書的專業(yè)電工操作完成。

6.8 注意事項(xiàng)

（1）切忌使用不透水材料強(qiáng)填硬塞，以免截?cái)嗯潘苈罚斐蓾B透減弱。（2）反濾導(dǎo)滲的材料，級(jí)配要合理，既要保證滲流暢通排出，又不讓下層細(xì)顆粒土料被帶走，此外，反濾層的分層要嚴(yán)格掌握，不得混雜。

6.9 效益分析

本工藝簡單，操作方便，對(duì)于地下室底板局部預(yù)留未封堵遇管涌處理非常有效，處理速度快，效果明顯。材料、工具及機(jī)械要求低，處理成本低。施工速度快，對(duì)施工進(jìn)度幾乎無影響，具有很強(qiáng)的使用性和推廣意義。

7 結(jié)束語

在深基坑建設(shè)中，處理地下水的方法還有很多種，根據(jù)降水類型的不同可將其分成排水法與止水法。

止水法，是指借助基坑四周布設(shè)的止水帷幕，把地下水隔絕在基坑外，應(yīng)用最廣泛的止水法有連續(xù)墻、灌漿法、沉井法等。通常情況下，止水帷幕利用高壓噴射的灌漿方法建成，根據(jù)結(jié)構(gòu)形式上的差異，可將其分為水平結(jié)構(gòu)及豎向結(jié)構(gòu)的止水帷幕。豎向帷幕也可分為兩種:帷幕未嵌進(jìn)下部不透水結(jié)構(gòu)的懸掛帷幕和防滲帷幕深入下部不透水結(jié)構(gòu)的落底防滲帷幕。平面結(jié)構(gòu)也有兩種形式:由噴射凝結(jié)結(jié)構(gòu)自身形成的帷幕和噴射凝結(jié)結(jié)構(gòu)和支護(hù)樁組成的止水支護(hù)帷幕。豎向形態(tài)的止水帷幕可有效阻擋基坑外圍透水層內(nèi)地下水因基坑內(nèi)外水平面差異引起坑外水向坑內(nèi)滲透狀況的發(fā)生，進(jìn)而引起流砂等不利現(xiàn)象的發(fā)生。水平方向的止水帷幕可在基坑一定深度區(qū)域中，借助旋噴體連接方式制作成水平方向的水底板，其與豎直方向的帷幕共同構(gòu)建成一個(gè)完全封閉的箱式結(jié)構(gòu)，用來屏蔽地下水滲透到基坑中，該箱式結(jié)構(gòu)還可叫做止水五面體。水平封底不僅可預(yù)防承壓水對(duì)土層產(chǎn)生突發(fā)性破壞作用，還可優(yōu)化支護(hù)結(jié)構(gòu)的承壓形式，減少支護(hù)結(jié)構(gòu)中的壓力，提升坑底的抗浮能力及穩(wěn)定性，優(yōu)化土質(zhì)的理學(xué)指標(biāo)，增強(qiáng)樁基的承受力。

排水法，是降水與排水兩種方法的結(jié)合形式。對(duì)于土層上部的降水、積水及滯水，可選擇集水明排及明溝排水兩種方法。在降水中所選擇的井點(diǎn)降水法通?？捎迷谒粶\的粉土類及砂土類土層中，以排除基坑中的潛水。井點(diǎn)降水，是指在準(zhǔn)備施工的基坑四周布設(shè)數(shù)目眾多的井點(diǎn)管道，同時(shí)在地面布置抽水線路，借助水泵將地下水不間斷地抽取出去，最終使基坑中水位降到基坑之下，確保施工作業(yè)點(diǎn)都在水面之上。井點(diǎn)降水適用不同結(jié)構(gòu)的基坑，可有效降低或緩解基坑結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的滲透壓力及靜水壓力，以提高土層強(qiáng)度及邊坡的穩(wěn)定性，避免地下水滲透而出現(xiàn)管涌及流砂現(xiàn)象，最大限度地降低施工難度。但是，在降水過程中，因地下水在允許范圍內(nèi)降低，所以土體的浮力會(huì)增大，基坑周圍的建筑物及地面會(huì)出現(xiàn)附加沉降，對(duì)市政設(shè)施及周圍建筑會(huì)產(chǎn)生一定的安全隱患。

通過對(duì)止水法與排水法的分析，我們可比較出兩種地下水處理方法的優(yōu)劣性。所以，在具體的深基坑工程建設(shè)中，應(yīng)依據(jù)詳細(xì)的投資預(yù)算、周邊環(huán)境、土質(zhì)條件等詳細(xì)情況，恰當(dāng)選取地下水的處理方法。