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建筑地下工程降水井防排水设计研究

发表时间：2021/4/15 来源：《建筑科技》2021年1月下作者：黄杰

[导读] 处于地下的建筑工程，其防水原理主要是采用柔软、致密不透水的薄膜防水层对结构体进行“不透水包裹”，包裹的部位包括地下室底板、侧墙及顶板。但这样的地下防水系统是一次性设置，后期难以挖开来进行修复，一旦发现问题，可采取的治理措施只能是针对混凝土的缺陷进行补救。

广西六合源建筑安装工程有限责任公司黄杰 530000

摘要：处于地下的建筑工程，其防水原理主要是采用柔软、致密不透水的薄膜防水层对结构体进行“不透水包裹”，包裹的部位包括地下室底板、侧墙及顶板。但这样的地下防水系统是一次性设置，后期难以挖开来进行修复，一旦发现问题，可采取的治理措施只能是针对混凝土的缺陷进行补救。
关键词：地下工程；降水井；排水；防水
        引言
        随着我国土地资源越来越紧张，充分利用地上与地下资源就成为了社会关注的热点。近年来地下空间的利用成为了大部分城市发展的主要目标，地下空间的利用也越来越广泛，比如地铁等，这些都与城市的可持续发展有着密切的联系。
        1地下工程常见渗漏问题
        1.1侧墙渗漏
        （1）侧墙根部渗漏水
        地下工程侧墙根部常出现渗漏水，主要是由于主体结构墙体与砖砌导墙在不均匀沉降时，对防水层产生了拉伸和剪切破坏，从而造成防水层失效。
        （2）施工缝处渗漏
        地下工程侧墙施工缝处渗漏水与底板施工缝处渗漏一样常见，被诟病为“十缝九漏”。造成侧墙施工缝渗漏的原因主要有以下几方面：一是设计原因，如防水层与遇水膨胀止水条的设计不合理；二是施工原因，遇水膨胀止水条固定不到位、基层未清理干净、防水层施工不到位等。
        1.2顶板渗漏
        （1）顶板大面积渗漏
        地下室顶板渗漏水也时有发生的，主要是由于防水设计构造不合理、施工不到位造成的。
        （2）顶板变形缝渗漏
        地下工程顶板在不均匀沉降作用下，变形缝处常常发生防水层、止水带拉断失效以及缝内嵌缝材料开裂而出现渗漏水。变形缝处一旦发生渗漏，后期的堵漏维修投入往往巨大，并且难以根治。
        1.3底板渗漏
        （1）窜水
        目前地下防水工程中混凝土结构与防水层间的窜水难题一直未能得到很好的解决，成为制约地下防水工程质量提升的障碍。其根本原因是防水层与结构层之间存在窜水通道，一旦防水层存在破损点，从结构裂缝处进入到窜水通道中的水就会找到防水层的破损点而形成渗漏。
        （2）变形缝处防水层失效
        地下工程底板变形缝处渗漏水也很常见。原因很多，主要有：一是设计原因，如防水层与止水带的设计不合理、大样图不详细等；二是施工原因，止水带固定不到位、混凝土振捣不密实、止水带未清理干净等。
        2措施
        2.1预设分导流系统
        降水井四周易积水之基坑，埋设导流管，使坑槽可能的积水都能自动导入降水井并及时排除。导流管采用Φ30mm×3mm或Φ40mm×3mm硬质PVC管，埋于垫层内，需弯曲处现场热弯。导流管上游段在混凝土垫层达到要求的强度后开槽埋设；导流管下游段，应与垫层浇筑同时完成，末端插入集降水井；两段用软管连通，扎紧，使不漏水。导流管上游端，预焊4mm厚PVC止水板，平面尺寸不小于300mm，中间圆孔尺寸与导流管对应。止水板与混凝土垫层表面平齐，并在嵌固上游导管的同时，将止水板钉固在垫层上。
        2.2基坑涌水量计算和井点设计
        2.2.1场地水文地质条件
        据场地勘察报告,场地最高稳定水位(潜水位)标高为3.00m。主要含水层③含泥中砂、④含泥砾粗砂为第一含水层,水量非常丰富;⑥含泥砾粗砂和砂卵砾石为第二含水层,水量也非常丰富,由于含泥砾粗砂层(④层)下有相对隔水层(⑤淤泥夹砂层),⑤层以上地层的地下水应为松散岩类潜水,主要补给来源为大气降水及地下水侧向补给。

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        2.2.2基坑降水设计计算
        据基坑形状、大小、开挖深度、周边环境,结合场地水文地质条件与附近已有区域的水文地质条件,参照《建筑基坑技术规程》(JGJ120-99),进行基坑降排水的方案设计。
        2.3基坑排水的控制
        （1）支护结构倒塌。通过降水试验发现连续降水可以引发支护设备倒塌引起事故，为了防止这类事故专家设计了一种支撑墙，在降水的时候起到支撑作用可以防止倒塌。
        （2）地面塌陷。降水经常会引发地面塌陷，降水井会影响到土壤的剪应力所以会造成塌方。
        （3）地下土变形。降水的冲刷导致地下土产生形变，无法确定变形位置。
        （4）隧道变形。降水对隧道的影响会影响到在建项目还会影响到已建项目，通过对上海隧道的盾构试验，研究长期沉降的影响对于地下软土层进行了重点研究，抽取地下水以后都会引起地面严重变形，影响到随到沉降。
        2.4明排水法
        （1）普通明沟排水法
        普通明沟排水法的排水原理即为：在基坑开挖的同时，将排水沟布设在坑底周围或基坑中心位置处，然后为了将排水沟内的水排出，我们还需要安放集水井于坑底处，再用水泵将地下水排到基坑外面。集水井的布设间距可由地下水量、水泵抽水能力的不同来确定，一般为30~40m。集水井的截面尺寸一般为0.6m×0.6m~0.8m×0.8m，它的深度要时刻位于挖土面下方0.8m~1.0m位置处，并逐步增大。集水井壁需要进行简单的加固处理，可采用竹笼、钢筋笼或砖圈等。待到基坑挖到设计标高时，井底应位于坑底1~2m位置处，同时为确保井底的土体不被长时间的抽水过程所干扰，需铺设随时绿水层，层厚为0.3m。基坑排水沟的深度通常是0.3~0.6m，底宽要大于等于0.3m，排水沟的边坡为1.1~1.5m，沟底纵坡坡度为0.2~0.5%，深度逐步增大，同时要确保水流的通畅。基坑周围的排水沟、集水井需布设在基础范围之外、地下水流之上。
        （2）分层明沟排水法
        如若基坑内的土层是由多种土壤构成，并且中间为砂类土壤时，由于其强大的透水性会对下部边坡进行冲刷甚至坍塌，所以我们应采取有效的措施，在基坑边坡上布设2~3层明沟及相应的集水井，将地下水进行分层隔离。以此逐步加深排水沟、集水井，使得基坑断面、坑底标高满足设计的要求，其排水沟与集水井的设置及基本构造基本同于普通明沟排水法。
        3施工中应注意的问题
        3.1支护桩施工
        桩顶标高及钻深度必须符合设计要求。桩体倾斜偏差不可超过1%，位偏差不超过10cm，径偏差小于2cm。为避免混凝土桩头强度提高后截桩不便，同时考虑钻机工作面，故要求清土应及时，每天打桩出土应当天清完，露出锚入桩顶梁中的笼头钢筋。旋挖桩水下灌注砼时使用测绳经常检测砼面高度，尤其在拆管前准确控制埋管深度。保证灌注过程中导管埋深不小于2m，导管埋深不宜大于8米，拆卸下的导管要立即用清水冲掉附着的砼和泥浆。灌注过程要连续紧凑，中途不得中断，要清楚各段砼灌注量与相应孔段体积之间关系，发现两者不相符时，要查明原因，严禁盲目强行灌注。由于桩间距较小，可采用跳打方式施工，以免造成窜孔。
        3.2锚杆施工
        锚杆施工前必须对锚杆钻进范围内场地进行认真调查,并在遇障碍时,须分析、判断清楚后方准继续钻进。锚索所用钢绞线经复试合格后方准使用，锚索下入前应确定其表面无污无锈，以保证杆体与注浆体的紧密结合。锚杆自由段长度不宜小于5m，并应超过滑裂面1.5米。
        结语
        采用分段式降排水系统及端焊钢板止水板，不仅使主防水层在降水井处形成连续防水，也使降水作业至少可持续到底板达到设计强度后，才从容封闭。利用降水井可长时间工作的优势，可将承台等低处基坑处的渗积水实现自动连续排除。进一步的优化，可将排水口提升至±0.00的高度，封闭时间推迟到主体完工、柔性外防及保护、回填完成，实现全程降排水。
参考文献
[1]郑刚,朱合华,刘新荣,等.基坑工程与地下工程安全及环境影响控制[J].土木工程学报,2016(6):1-24.
[2]黄宏伟,顾雷雨.基坑工程风险管理研究进展[J].岩土工程学报，2008，30(S1):651-656.
[3]基坑工程与地下工程安全及环境影响控制[J].周磊.花炮科技与市场，2019(03)
作者简介：黄杰（1979-），男，壮族，广西田东人，工程师，本科，主要从事房屋建筑、房地产开发工作。