柳东新区南庆安置房项目 (二期) 工程由9, 10, 20, 21, 22号5栋主楼及整体2层地下室组成, 总建筑面积151 401m²。项目于2016年4月28日开工, 目前处于竣工收尾阶段。

由于项目施工场地有岩溶裂隙发育, 且富含承压水, 水位随季节变化而变化, 对施工有较大影响。传统的承压水地下室底板抗浮措施有增加底板厚度、回填毛石混凝土、设置抗浮锚杆或锚桩等, 这些措施要耗费大量的材料、人力和工程成本, 并不能解决承压水导致的底板渗漏、电梯井道积水等问题。

为较为经济地解决此类问题, 项目拟采用底板盲沟水疏导, 导入集水井后收集净化利用, 地下承压水得以排泄, 使建筑物在使用阶段基础底板不会承受巨大浮力, 建筑结构稳定性得到有效保证;而承压水收集后得以净化利用, 节约水资源, 降低施工成本。

通过在底板下部设置盲沟, 承压水通过盲沟流入地下室底板明沟, 汇入地下室底板预留的集水井;在集水井中设置水泵, 通过水泵将承压水抽至地面“全装配式净化水池”中进行过滤净化后回收利用。待施工完毕后, 将集水井水泵的抽水管道接入地下室永久消防水池中, 作为消防供水储存利用 (见图1) 。

1) 装配式污水净化回收池构造净化回收水池由2个净化池、1个集水池、2个过滤机构组成。净化池和集水池包含壁板、底板和连通板;过滤机构由净化笼和净化池壁板组成;水池各构件采用螺栓连接, 连接缝内注入防水胶, 防止池水外溢。

2) 装配式污水池工作原理利用钢制结构构件制作, 通过螺栓连接、拼装成污水净化回收水池;过滤机构安装在净水池内, 内置净化笼, 净化笼内含有过滤芯, 可用于非细菌污染的污水净化处理, 以及施工现场泥浆污水、碱性污水、雨水等污水净化和处理;污水处理完毕后储存于集水池内回收利用。

1) 承压水涌水量的计算

式中, Q为基坑涌水量 (m³/d) ;k为土的渗透性系数;H为潜水含水层厚度 (m) ;S为基坑水位降深 (取基础底面0.5～1.0m) ;R为降水半径 (m) ;r₀为基坑等效半径 (m) 。

2) 降水半径的确定

对潜水含水层, 降水半径式中, k为土的渗透性系数。

对承压水含水层, 降水半径

3) 基坑等效半径的确定

当基坑为圆形时, 基坑等效半径取圆半径;当基坑为矩形时, 基坑等效半径:r₀=0.29 (a+b) ;式中, a, b分别为基坑的长、短边。

当基坑不规则形状时, 基坑等效半径式中, A为基坑面积 (㎡) 。

在基坑中横向和纵向每隔30～40m设置1个小型中转集水井, 集水井略比排水明沟截面大, 一般长宽为0.6～0.8m, 深度比排水明沟深0.3～0.5m;将整个基坑划分区段, 每个区段设置集中集水井, 集水井的容量按区段内基坑容水量设计。

抽水泵选用的排水量为基坑区域涌水量的1.5～2.0倍, 排水所需的水泵功率计算值为:式中, K₁为安全系数, 一般取2;Q为基坑涌水量 (m³/d) ;H为设计的杨程高度 (包括扬水、吸水及各种阻力造成的水头损失在内的总高度) 浊₁为水泵功率, 0.4～0.5;浊₂为动力机械效率, 0.78～0.85。

排水明沟与排水盲沟的截面积按照所排区域的基坑涌水量1.10～1.25倍确定;排水沟的截面积式中, A₁为排水沟截面积 (m²) ;Q为区域的基坑涌水量1.1～1.25倍 (L/s) ;v为官网中的水流速 (m/s) 。

基坑涌水排水路径为:独立柱、基础梁四周排水沟→底板排水盲沟→地下室排水明沟→中转集水井→地下室排水明沟→集中集水井。

水净化回收路径为:集中集水井→全装配式净化水池→楼层施工供水管道。

开挖集水坑→坑底人工整平→加工净化池→拼装净化池→净化池吊入集水坑内→连接入水口和抽水管道→净水池上部盖好→周边土方回填并做好防护措施。

集水坑中的集水池采用“装配式施工用污水净化回收池及蓄水池” (已申报发明专利, 专利申请号:201810477318.7) 。净化回收水池由2个净化池、1个集水池、2个净化笼组成;在集水池上设置连通管道, 可实现多个净化回收池互相连通, 也可单个净化水池使用, 既能够满足施工用水要求, 又能够满足高层周转水池设置要求, 空间占用小, 随拆随装, 有利于现场施工根据施工环境改变而改变, 节约成本, 降低能耗, 满足绿色施工要求 (见图2) 。

在集水池中分别设抽水装置 (已获实用新型专利授权, 专利号:CN201621360333.6) 及自动控水浮球阀进行抽水, 确保基坑内施工不受地下水影响。电梯井、坑中坑等局部较深处单独设置排水措施。

1) 底板加工 焊接底板网架, 并将钢板与钢架焊接连接, 并在底板网架边缘上开螺栓孔。

2) 壁板加工 池壁板按照含过滤芯净化笼 (或入水口) 的尺寸进行开槽, 支撑肋与净化池壁板两侧边缘焊接牢固, 支撑肋和壁板开槽侧边开螺栓孔。

3) 有连接侧壁板加工 焊接侧壁板网架, 网架底部和侧壁板底部开槽, 开槽尺寸按连接管道确定, 开槽后两侧壁板与连接管道焊接牢固, 形成整体连通板块。

4) 含过滤芯净化笼加工 净化笼外板可采用钢筋或带孔钢板焊接制作而成, 下端封闭, 上端开口;连接耳板中间开螺栓孔, 与净化笼外板焊接牢固;内铺滤布, 中间放置滤芯。

安装净化池底板→安装净化池壁板→安装侧壁板→安装入水口壁板和净化池壁板→安装含过滤芯净化笼→注入防水胶。

排水明沟施工工序为:基坑土方至开挖至底板以上300mm→排水明沟开挖→周边基础开挖、垫层及砖模施工→排水明沟卵石回填→基础底板施工。

排水沟主要根据工程地下室基础底板施工顺序自东向西进行施工, 基坑开挖完成至底板以上300mm后, 首先开挖地下室排水明沟, 沟深根据设计确定, 沟宽600mm, 分段采用粒径20～40mm卵石回填。

底板排水盲沟施工工序为:基坑土方至开挖至底板以上300mm→排水盲沟开挖→盲沟卵石回填→基础底板施工。

地下室排水盲沟根据设计确定, 上口宽1 000mm, 下口宽700mm。采用粒径20～40mm卵石回填, 碎石内含泥量小于3%。各排水沟交接处设置1.5m×1.5m×2.0m的中转集水井。

独立基础、基础梁底四周排水沟施工工艺流程:基础基坑土方至开挖至基底以上300mm→基底四周排水沟开挖→基础基坑开挖→基础垫层施工及排水沟回填。

独基基础基坑土方开挖至基底以上300mm时, 于基底四周砖胎模外侧设置深300mm (相对基底面) 、宽300mm排水沟。基础垫层施工时, 排水沟采用C15素混凝土回填。

根据盲沟疏导与净化利用竖向系统图和施工现场实际进度, 在集中集水坑中设置水泵, 抽水装置采用“施工用抽水装置” (已获实用新型专利授权, 专利号:201621360333.6) , 回收水通过水泵, 抽水至施工用水净化水池, 水池设置为三级沉淀集水池, 采用“全装配式施工用污水净化回收池” (已申报发明专利, 专利申请号:201810477318.7) 。通过沉淀净化后, 请第三方进行水质检测, 检测符合GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》后方可用于施工作业用水和进出场车辆冲洗用水。

施工完毕后对整个管道进行检查和验收, 确保输水管道无漏水情况, 对集水池、沉淀池的过滤芯需及时更换, 及时清洗过滤芯, 保证水资源洁净。

项目结合工程水文地质条件, 采用底板设置盲沟疏导, 并利用全装配式集水池进行净化回收, 实现施工降水、底板抗浮、地下水净化利用的实施效果。该工艺施工可与基础同时进行, 有效节约工期;并在不扰动地下生态环境的基础上, 将承压水经有效处理后用于工地现场的日常冲洗、喷淋、降尘等非生活用水方面, 合理利用水资源, 并节省用水费用, 达到“节水与水资源利用”的绿色施工实施目标。