基础施工地下水导排新方法

基础施工地下水导排新方法

何耀成

（中铁九局集团有限公司大连分公司 辽宁 大连 116000）

  【摘要】随着经济的全球化，中非之间的经济合作、贸易往来也越来越紧密，为了实现互利共赢和优势互补，中资企业在非洲的参与矿业开发越来越频繁，于是采矿工业项目土建工程也扮演着越来越重要的角色。矿区尤其是在地下水发育等地质相对复杂条件下，做好干地施工技术应用，对于环境保护、节约成本和缩短工期有着关键作用。本文重点介绍，在无冻胀地区-刚果金KOLWEZI地区的2个单位工程的基础施工过程中采用的一种新型的导排地下水的施工方法，希望为同行业遇到同样问题的从业者提供借鉴。

【关键词】无冻胀地区   矿业土建  基础施工  干地环境   地下水导排

引言

笔者在刚果（金）KOLWEZI市矿建项目土建工程中从业10多年，参与的矿建工程大大小小近5座，下部结构都采用钢筋混凝土基础，上部结构大都采用钢结构，这种结构形式大大提高了工程施工进度和标准化施工。

由于不同地基基础的地质条件非常复杂，特别是在有地下水情况下，部分单体工程基础占地面积非常大。在基坑开挖后，虽然在基础四周开挖了集水明渠，明渠底部比基底低1m，渠端设置集水井，采用潜水泵不停往基坑外抽水，保证集水明渠集水厚度不大于10cm的情况下，但在基底范围还有大量的细小泉眼不断涌水，地基涌水连成一片、且基础占地面积很大，地基软化甚至形成淤积物，承载力达不到要求，出现了人和机械无法施工的情况，因此如何创造干地施工条件成了工程施工建设中的重大难题。相较于传统的降排水方法，笔者采用新方法在很大程度上节约了成本、加快了施工进度、保证了施工质量，更好地保护了环境，具有很强的操作性和可实践性。

1、降低地下水位的目的

在地下水位较高的地区开挖基坑后，土体的含水层被切断，地下水位之上的覆土压力被卸载之后，地下水会不断地渗流入基坑内，进而造成基坑积水、基底被浸泡，出现流砂、边坡失稳和地基承载力下降，因此必须做好基坑的降水工作。其主要目的是在有水条件下，创造干地环境，确保土方和进行基础施工等作业在干地上进行。

2、常用降低地下水位的方法

常用的降低地下水位法是在基坑开挖前，沿开挖基坑的四周、或一侧、二侧、三侧埋设一定数量深于坑底的井点滤水管或管井，以总管连接或直接与抽水设备连接从中抽水，使地下水位降落到基坑底0.5~1.0m以下。井点分为轻型井点(包括电渗井点及喷射井点)和管井井点(包括深井点)。各类降低地下水位法应根据土的渗透系数、降水深度、设备条件及经济性等的要求来选用。

3、常用降低地下水位的方法存在的问题

降水井点一般需要专业的设备和人员来实施，且还易引起流沙，为了防治流沙又得采用挡水帷幕等举措。这在供应链齐全、供应周期短和各种专业设备和人员充足的国内是很容易实现且高效的，但在非洲地区低下的供应链、超长的采购周期和落后基础设施条件下实施，无疑会延长施工周期、推高工程施工成本、延缓整个项目施工进度，给基础施工增加难度。

4、新型的地下水导排方法简介

在开挖后，地勘单位确认已经到达持力土层，只是基底范围内大面积泉眼泛水，致使基底表面为水浸泡，导致承载力降低，甚至积淤，且短期内渗水没有减少。笔者从堆码石块过溪流中得到启发与灵感，观察到水流从碎石间隙中流过，间隙密集且小时，降低流速的水流充满孔隙后反而产生孔隙水压力进一步稳定了堆码的石块，且保证了堆码石表面的干地空间。受到启发后，想在基底范围内按一定形式抛投块石，让块石之间形成稳定结构、利用结构间的孔隙排水的新方式。具体如下：

1）根据勘察设计文件取得水文地质资料后，根据基底的排水需要，按规定进行放坡；在距基础边线1m之外，开挖一圈环形集水明渠，渠底起坡点标高比基底至少矮1m，在渠终端设置集水井，采用潜水泵将井中水抽出外排，且保证渠底集水厚度不大于10cm；

2）挑选质地坚硬、浸水后硬度不明显降低的石块，在基底范围内抛填块石，采用钩机挤压的方式在基底范围内按照梅花形抛填块石,挤出淤泥，使块石牢固嵌入地基，形成按照块石间点状接触的石钉，人工配合清掉石钉间的淤泥，石钉间隙提供水流排泄的通道；块石的挤压须用水准仪进行检测，石钉地面标高前后两侧碾压水准尺读数不大于2mm即判定合格。

3）在石钉上堆码块石，使块石间形成具有稳定结构的缝隙，形成块石透水层，便于疏散水流；透水层块石堆码厚度一般宜在40cm~100cm之间，堆码完成后，安排水车在块石透水层上进行洒水润湿，随后安排履带式重型机械在其面上来回行走碾压，同时，以便减小块石之间的摩擦力，进一步密实，水分流失以后，块石间的碎屑胶凝材料使之发生粘连，使整个堆码结构更加稳定。

4）在堆码块石顶部铺一层碎石反滤层，以确保地下水位上升时不使基底松软，地下水位下降时不携出泥沙，致使地基空鼓；碎石反滤层的设置厚度宜为10cm~40cm，铺设完成后，宜洒水碾压，静压1~2遍后，振动碾压2~3遍。

5）碎石反滤层设置完毕后，至此干地环境创建完成，待上部结构施工标高露出地下水位线2m以后，方可进行回填。回填时，在水位线以下应尽可能选用透水性材料，可采用水冲法等提高密实度。

6）回填完毕后，进行地下回灌水，水在渗入地下后，充盈在碎石透水层和碎石反滤层的间隙中，形成脉管压力和张力进一步增加了地基密实度，提高了地基承载力。在注水过程中，要控制好注水速度和注水量的变化，注水量宜为排水总量的10%~25%为宜。

7）在施工期间和工程完工沉降稳定前，要进行沉降观测，及时对数据进行处理，由异常产生，要进行研判，提出有针对性的解决措施。

5、新方法在基础工程中的应用实例

2014年在某刚矿建工程加筋土挡墙和粗细碎车间中首次使用，该工程基础占地面积2438m2，处于原美国某矿的尾矿下游，挡土墙总高度21.5m，在基底以上3.5m处开始出现地下水，基底范围内出现大量的泉眼泛水，采用该方法成功创造了干地施工条件,加快了施工进度、节约了成本、有效地保护了环境，实现了沉降量最下且沉降达到稳定时历时最短，投产后工程运营状况良好，该项目还曾获得过境外鲁班奖。

2022年在某金矿建工程尾矿排洪系统600m3混凝土水池施工中再次使用，该水池占地面积336m2，该单体工程处于尾矿库边上，库边截渗沟中常年集水厚度15cm左右，该基底以上1.5m处开始出现地下水，地下水补给来源主要为降水和尾矿库坝体内渗水，基坑开挖后也在基底范围内出现大量的泉眼泛水，同样采用该方法以最短的工期和最低的成本创造了干地施工条件，工程投入运营后，经过观测，沉降量极小，质量可靠，成功地通过了竣工验收，在运营中工程状况良好，无异常产生。

1、沉降观测结果

对某刚矿建工程加筋挡土墙工程竣工前后及运营过程中进行了为期半年共计观测16次，累计沉降量为25mm，到达目标要求的0.01～0.04mm/d，具体如下图：

图1.某刚加筋土挡墙沉降观测

对某金尾矿库600m3混凝土水池竣工前后及蓄水前、中、后进行历时5个月18次的沉降观测，随着生产运营的正常进行，整个沉降曲线舒缓，最终沉降值为20mm，具体如下图：

图2.某金尾矿库600m3水池沉降观测

【结束语】经过工程实例验证表明新型地下水导排方法能够更好适用于无冻胀地区、占地面积较大、存在地下水发育情况的的地基排水施工，对节约成本、缩短工期和保护环境有着很重要的意义。但在具体施工中必须做好地质勘察设计，结合地质勘查结果制定和优化施工方案，加强施工质量，以确保新型地下水导排技术的应用效果。

参考文献：

[1]罗宇生,汪国烈.湿陷性黄土研究与工程[M].北京:中国建筑工业出版社,2001.

[2]GB50025–2004.湿陷性黄土地区建筑规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2004.

[3]JGJ79-2012.建筑地基处理技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.