深基坑反滤层抗浮滤水集水施工技术

深基坑反滤层抗浮滤水集水施工技术

郑良飞

广西建工集团第五建筑工程有限责任公司广西柳州545001

摘要：在高水位地区的深基坑施工中，一般的办法是设置抗浮锚杆和传统的基坑降排水结合，但这种方法成本高，施工工期长，且不能在建筑物工作阶段排水泄压，不能保证建筑物足够稳定，因此，为能科学、高效、经济、长期解决深基坑的排水和降压问题，通过总结多年的施工经验，并经过技术攻关，最终提出了一种深基坑排水泄压的新方法、新技术，命名为“深基坑高水位底板泄压抗浮施工技术”。而本文便是经过对此技术相关资料的详细总结，希望能够促进其得到推广应用。

关键词：深基坑；排水降压；反滤层；抗浮滤水集水；施工技术

地下空间开发过程通常会形成深基坑，由于其开挖深度大，且很多地区地下水位高，对基础底板产生巨大的浮力，使施工难度增大，建筑结构不足够稳定，可能对建筑造成严重破坏，而深基坑高水位底板泄压抗浮施工技术的发现与应用使得上述难度得到了有效的解决。

1.技术特点

1.1长效排水,动态平衡泄压

传统降排水施工方法属于临时性措施，一旦封堵停止工作后，地下水位上升，基础底板将承受巨大的浮力，可能造成结构不稳定。本工法采用的降水方法长期有效，实现水压的动态平衡，建筑物在使用阶段基础底板不会承受巨大浮力，使建筑结构的稳定性得到有效保证。

1.2工艺简单、缩短工期、节省造价

抗浮锚杆施工慢、造价高，本工法操作简单、材料费用低、施工速度快、人工费少，且在达到良好的排水降压效果的同时缩短了施工工期和节约了工程造价。

1.3保障工程质量和结构安全

传统的深基坑降排水施工方法无论是在施工阶段还是在建筑使用阶段，都会使基础底板承受巨大浮力，基础底板和深井降水口封堵处易出现裂缝、渗漏或突涌等质量问题，造成钢筋锈蚀，影响结构安全和使用。本工法利用压力平衡原理，“化堵为疏”，即通过将基础底板下方的水疏导出去，缓解基础底板所受水压力，减少裂缝、避免渗漏、提高了结构安全性。

1.4减少基础板底不均匀沉降

根据工程地质勘察报告，经过计算，并综合考虑多方面的因素合理设计排水泄压管的布置位置、长度、直径和管上的孔距及孔径，使用时通过基础底板承受的地面垂直荷载和地下水浮力之间的相互作用，自动调节基础底板承受的水压力，免除基础底板因承受过大的水压力而不能正常工作。在不过度降排水的前提下，减少了底板混凝土裂缝和降低了建筑物不均匀沉降。

1.5维修简便、维护费用低

滤水管配件制造简单，材料无特殊要求，购买容易、更换简单、价格便宜，并且在工程交付使用后，降排水设备运转无需支付高昂费用即可轻松、高效解决丰水期建筑物基础地下水降排问题。

1.6绿色环保、节省用水费用

将排出的地下水经有效处理后用于工地、小区的日常冲洗、喷淋、灌溉，合理利用了水资源，并节省了用水费用，达到了绿色环保效果。

2.适用范围

本工法适用于具有以下特点的工程：①基础埋深在地下水位线以下、地下水丰富和疏排复杂工程；②工程地质勘查报告中提出基础施工要采取降排水措施；③基础结构为筏板基础；④工程地质勘查报告中分析出基础底板以下土层透水率高，且土质符合排水降压系统要求。

3.工艺原理

3.1设计及工作原理

根据地质勘察资料报告，经过降排水设计计算，在建筑物基础底板设置滤水层（级配卵石）、盲沟，在盲沟内设置导流管，在基础外围设置集水井，地下水通过滤水层流入盲沟，再通过导流管排出至集水井，集水井内设自动抽水泵，将地下水集中抽至地下水收集系统内合理利用。从而将地下水的承压水头降低到合理区间，使基础底板所承受的水压力处于合理范围，减轻基础底板承受的水压力，防止了底板因水压力过大产生裂缝和降低建筑不稳定性。

3.2建筑使用阶段

封堵预留的临时集水井顶部，在完成地坪后，接长滤水管管道，将承压水排出到指定地点，达到基础底板长期排水降压的效果。排出的水有效经处理后用于小区日常喷淋、卫生间等，节约了水资源浪费和降低了用水成本。

4.施工工艺流程及操作要点

4.1施工工艺流程

抗浮滤水免锚杆系统的施工工艺流程如图1所示：

图1

4.2操作要点

4.2.1滤水泄压系统的设计

根据地质勘查报告中地下水位、地下土层和基础承受的地面垂直荷载、基础形状及大小等相关资料进行滤水泄压系统设计。

设计中主要确定滤水管口径、数量、长度及滤水管上面的滤水孔间距和孔径，并对滤水泄压系统设计方案进行深化设计，使滤水泄压系统工作效果达到最佳。施工阶段的排水泄压量较建筑使用阶段的大，因此设计滤水泄压系统时以施工阶段的基本情况确定其各基本数据。

4.2.2盲沟设计

4.2.2.1排水量的确定

设计水位高于盲沟的水头高差为5m，管底坡度i不宜小于1%，初步确定盲沟间距=20m。根据《公路排水设计规范》JTG/TD33-2012第9.4.1条和第9.4.2条，则单位长度盲沟一侧沟壁的地下水渗入量：

4.2.3滤水泄压系统的加工制作

滤水泄压系统必须严格按照设计书进行加工制作，制作过程必须精细，主要由预埋螺栓固定件、滤芯、芯管固定盖组成，芯管采用不锈钢无缝钢管和钢板制作，钢管成孔、打磨、抛光和各构件连接等必须做到精细化加工，保证其质量达到设计要求。

①不锈钢无缝钢管的加工。不锈钢无缝钢管成孔由广西建工集团第五建筑工程有限责任公司（以下简称广西建工五建）钢加工厂机床加工，其严格按照图纸施工，保证成孔大小及成孔间距与设计一致。芯管上孔洞按梅花状布置，成孔后使用砂轮机打磨，去除成孔毛刺，并做抛光处理。

②芯管固定盖加工，由6mm和12mm厚钢板加工组合而成。由广西建工五建钢加工厂机床加工，加工要严格按照图纸加工，成孔位置必须精确，便于安装。

③加工预埋螺栓固定件。根据设计尺寸，由一组预埋螺栓焊接形成整个滤水管的预埋固定件。

④垫圈加工。垫圈有两种，一种大小为内直径140mm，为空心，外圆直径为300mm，成四个孔，孔直径为16mm，相邻孔与圆心的连线形成的角度90°，孔圆心离内圆边界50mm。另一种为内圆直径为600mm，为空心，外圆直径为802mm，成8个孔，相邻孔与圆心的连线形成的角度45°，孔直径为22mm，孔圆心离内圆边界51mm。

⑤芯管各部件的组装。

⑥芯管外部设置3层密目滤网。在成孔钢管上设置3层密目滤网，包裹位置上端高出最上一排孔的30mm，底部全部包裹，滤网固定必须牢固，防止时间过久脱落而造成管堵塞。

⑦滤水管采用高密度聚乙烯PE管,直径125,壁厚10mm。并在滤水管上开孔?10@100mmx100mm，呈梅花形布置。

4.2.4施工准备

完成基坑支护的相应工作，土方开挖至坑底，准备好施工材料、机械设备和滤水系统各构件，并完成安装滤水系统的预留孔洞定位工作，其定位和孔径必须精确无误，以免影响施工质量和增加施工难度。

4.2.5盲沟布置

根据滤水泄压系统的设计书、地质勘查报告和操作方案等资料对盲沟、滤水管进行布置。

操作要点：当土方开挖至滤水层底标高后，按设计图纸放出盲沟边线，用人工开挖至盲沟底标高，减少基底土层扰动。

4.2.6滤水管及滤水井安装

4.2.6.1滤水管安装

根据施工图纸，在盲沟底部填100mm卵石，并按设计坡度放坡，完成后铺设滤水管。

操作要点：使用塔吊、吊料斗将卵石吊运至盲沟，人工摊平至设计滤水管底标高，并按设计坡度放坡。PE管接长采用焊接连接。

4.2.6.2滤水井泄压系统安装

滤水安装流程（见图2）：

操作要点：

①滤水井的构造。滤水井为内直径500mm的预制混凝土管，井管内安装内直径为140mm滤水芯管，在含水层段呈梅花状开?10＠20进水孔，外缠3层60～80密目滤网。滤水芯管与井孔之间填1～2mm粗砂滤料，井深约1.4m。

②埋设预埋件。预埋件埋设于基础筏板滤水井处，与芯管固定盖之间设置胶垫圈。

③填粗砂。从井管周围均匀填粗砂滤料，防止将井管挤偏，洗井补填粗砂滤料。

④安装滤水泄压系统芯管及芯管固定盖。按照预设的螺栓孔固定安装，并将螺栓旋紧，以免松动，发生漏水。

⑤安装排水管道。排水管是道根据建筑使用阶段设计的，施工阶段与建筑使用阶段通用，其沿着柱子边缘安装至指定的使用位置。

⑥根据现场条件确定排水管道数量，排出的水经过处理后用于工地日常冲洗或排往市政排水沟，每口井施工完毕即装泵试抽水，要求一泵一电箱，电箱设保护装置，为保证滤水泄压系统的可靠性和连续性，现场应设抽水专业电路，若发生出水量与泵排量不平衡时，加设回流管。

图2

4.2.7铺设虑水层

先用塔吊配合人工填出一片区域，满足轻型铲运机回转需求的场地及堆料场，再用轻型铲运机从一端逐步推进，避免大型机械对滤水管的破坏。再用人工修整至设计标高，满足平整度要求。为防止浇筑垫层混凝土时，混凝土流入滤水层缝隙内，引起混凝土失水开裂，需在滤水层与垫层之间敷设隔离层（塑料薄膜）。

4.2.8滤水泄压系统的运行与维护

由于基础板底水受压，地下水经过滤水层排至盲沟，由盲沟内滤水管排至滤水井，当水位到达滤水井一定水位时，水位启动器启动滤水井内抽水机，自动抽水。达到排水抗浮的目的。

使用过程中需注意以下注意事项，并进行必要的维护：①定期对滤水系统运行情况进行监测，主要是滤芯，发现问题及时处理，保证滤水泄压系统正常工作；②滤网投入运行后，应定期进行检查、清理和维护，除不锈钢外的黑色金属应每年涂刷防腐漆一次。

4.2.9滤水井的施工

滤水井（钢筋混凝土结构）需随着施工进度，施工时埋设钢筋爬梯，逐步加高至地面，并设置活动盖板，施工时注意保护井内抽水设备。

4.2.10合理处理泄压的地下水

滤水管排出的地下水用于砼养护、绿化等，需经过净化，并检测合格后再进行利用。泄压后地下水经过引流管引到消防水池、中水系统、再通过二次加压供日常绿化或公共卫生间及道路清洗，实现水资源的有效利用。

结束语：

深基坑高水位底板泄压抗浮施工技术在高水位地区的应用不仅成功解决了深基坑施工阶段的排水降压难题，而且很好的解决了建筑在长期使用阶段基础底部排水降压难和结构稳定性在丰水期不能完全保证等关键性问题，其应用加快了施工速度、降低了工程成本，并将排出的水经处理利用于日常生活，节约了水资源，收益颇丰，应用效果好。

参考文献：

[1]裴熊伟.钻孔压水试验水压式栓塞排水泄压问题研究[J].探矿工程:岩土钻掘工程,2016,43(3):56-59.

[2]王满旺.综放面端面注水泄压技术应用分析[J].中国煤炭工业,2016(12):48-49.

[3]汪维,刘瑞朝,吴飚,等.建筑物内爆泄压口冲击波参数工程算法研究[J].振动与冲击,2015(9):48-54.

[4]张荣杰.刍议建筑工程深基坑降排水施工技术控制[J].建材与装饰,2016,15(8):8-9.

[5]吴聃.建筑工程深基坑降排水施工技术控制要点分析[J].建材与装饰,2016(1).

[6]袁光辉,刘勇,诸葛仲彦,等.大型深基坑分区封闭降排水施工技术[J].施工技术,2017,46(14):22-24.