深基坑止水帷幕滲漏事故的原因與防治

劉建蘋

河北方澤建筑工程集團有限公司，河北 滄州 061001

某住宅小區(qū)位于市區(qū)中心地帶，占地面積約2萬m2，其地下部分為整體地下室結構，由于四周相鄰多棟已建居民樓和公共建筑，故設計人員采用在場地四周做深層水泥土攪拌樁，使其具止水帷幕和基坑支護的雙重作用，以減輕施工降水和基坑開挖對四周建筑物帶來的不利影響。

該小區(qū)的地質勘察報告顯示的各層工程地質特征，如下表：

土 層 土 層 特 性 平均厚度（m）平均埋深（m）第①層 素填土：灰褐色、松散、由粉質粘土構成 0.60 0.60第②層粘土： 棕褐色、硬塑、干、強度高、土質不均勻 1.17 1.71第③層 粉質粘土：灰褐色，可塑、干、強度中等 0.93 2.62第④層 粉土： 灰黃色、濕、搖震反映迅速，干強度低 2.50 5.09第⑤層 粉質粘土：灰褐色，可塑、干、強度中等 1.66 6.75第⑥層 粉土： 灰黃色、密實、濕、搖震反映迅速，干強度低 0.62 7.37……

設計的止水帷幕樁為雙排咬合六軸格柵式結構，樁徑D=600mm，有效樁長H=12m，樁間的咬合寬度為200mm，水泥采用P0.325普通水泥，每延米樁水泥用量75kg；設計說明該止水帷幕樁起止水作用兼做重力式擋土墻起支護作用；基坑開挖時采取直壁開挖，不作其它支護。

止水帷幕樁工程于2008年11月開始施工，由于各方面的原因，該分項工程直到2009年7月才完成。2009年5月底施工單位采用挖掘機對基坑進行直壁開挖，此時正值雨季，大雨接連而至，造成市政排水困難致使基槽內(nèi)大量積水浸泡；在一次大雨中場地西部止水帷幕樁有多處滲漏，有兩處滲漏量較大，帶出大量的泥漿水，西北角5m～6m長的基坑內(nèi)側單排止水帷幕樁樁體倒塌。事故發(fā)生時，建設、監(jiān)理、設計、施工單位幾方責任主體緊急研究修補加固方案，組織人力物力冒雨搶修，及時堵住滲漏部位，控制住事故的發(fā)展才沒有造成更大的險情出現(xiàn)。

在滲漏部位加固后，建設、施工和監(jiān)理等單位對止水帷幕樁滲漏處的樁體外觀及現(xiàn)場施工環(huán)境進行調(diào)查認為：連續(xù)降雨造成市政排水困難，因而基槽內(nèi)大量積水；止水帷幕水泥土攪拌樁樁設計咬合寬度為20cm，滲水部位沒有咬合，個別部位甚至有5cm～10cm左右的縫隙；水泥土攪拌樁在基槽開挖后的短短的一、二個月時間內(nèi)風化相當嚴重；水泥土攪拌樁自然地坪以下2m的粘土層范圍內(nèi)，水泥含量明顯不足。下面是一組現(xiàn)場止水帷幕樁倒塌、風化情況和現(xiàn)場止水帳幕加固的圖片。

針對此次止水帷幕樁滲漏事故，經(jīng)過專家組的現(xiàn)場調(diào)查分析認為，此次事故主要存在以下幾方面的原因。

1 施工方面原因

1）打樁設備技術不先進，樁位和單樁垂直度難以精確控制

本工程水泥土攪拌樁的打樁機為雙鋼管導軌單軸鉆機，由于現(xiàn)場施工場地平整度不足，鉆桿垂直度由1個5kg線錘擺動控制，其擺動范圍無限定合格范圍，造成樁體垂直度偏差較大；樁的平面位置由滑軌滑動尺寸控制，誤差較大，以致于有相當一部分樁體咬合尺寸不夠，甚至中間有縫隙而沒有咬合。

2）鉆頭直徑不足（設置直徑不足或鉆頭磨損導致直徑不足）沒有及時更換合格鉆頭，導致水泥土攪拌樁的有效樁徑達不到設計值600mm

3）地質土層對攪噴工藝的影響估計不足

本工程水泥土攪拌樁噴攪工藝采用四攪二噴的方式，即：

樁機就位——噴漿攪拌下沉——停噴攪拌提升——重復噴漿攪拌下沉——重復停噴攪拌提升樁頂標高——關閉攪拌機、清洗葉片——移機下一根樁。該施工工藝上下攪動4次，其中二次鉆機下降時進行水泥漿的噴攪。從現(xiàn)場止水帷幕樁經(jīng)水浸泡后的風化情況來看，此種工藝水泥土攪拌對粉土和粘性土、粉粘土的成樁情況存在明顯的差異。在鉆機同樣的提升、下鉆速度的情況下，攪動土的均勻程度會有顯著不同：攪拌樁的粘土和粉粘土部分觀感較粉土土體攪拌明顯不均勻，水泥漿含量明顯較少，而樁頂溢流出大量的水泥漿；水泥土攪拌樁成剪餅狀斷面，一層水泥漿一層土，這種現(xiàn)象反映了攪刀之間的寬度距離土未被攪勻。從同一工藝對不同土層的水泥土成形情況來看，水泥土止水帷幕攪拌樁對粘性土和亞粘性土質來講，不是很適合。但是可以通過適當改變攪刀刀片的數(shù)量和位置，在粘性土層降低鉆頭的提升、下降速率來達到土體攪拌均勻。

改進意見：

1）水泥土攪拌樁機械應選用更先進的雙軸和三軸成孔機械來保證樁體咬合程度滿足設計要求；

2）攪拌樁攪拌施工前要試驗鉆頭直徑是否滿足成樁的設計直徑要求，攪刀刀片的焊接位置不但要保證成孔尺寸也要保證將孔內(nèi)土塊攪拌均勻；每作業(yè)臺班測量一次鉆頭直徑，當鉆頭直徑小于初始鉆頭直徑時，應及時更換合格鉆頭；

3）對不同的地質環(huán)境、不同的土層，噴攪工藝和下鉆提鉆速度要有所變化，對于粘性土質可對試攪拌樁進行挖開，實地檢測樁的強度、咬合寬度和均勻程度，如果發(fā)現(xiàn)成樁不夠均勻，可以適當增加噴攪次數(shù)和降低鉆頭的提升和下降速度，以使土體攪拌均勻。

2 雨季挖槽和止水帷幕樁周邊環(huán)境的影響

1）雨季接連不斷的大雨使直壁開挖后的樁體受雨水沖刷浸泡很快風化、掉皮縮徑，水泥攪拌樁的樁間土被水浸泡脫落；

2）止水帷幕樁與四周已建圍墻距離很近，2.0m左右的距離，在施工現(xiàn)場圍墻與止水帷幕樁之間有一新挖的自來水管道溝未回填，下雨時雨水流入溝內(nèi)，由于連續(xù)降雨，使土層含水率處于飽合狀態(tài)；

3）機械挖槽時，將止水帷幕樁頂?shù)暮襁_30cm～50cm厚的水泥土保護層挖掉，挖掉樁頭水泥土保護層后，雨水直接浸泡樁體，雨水滲透入止水帷幕的格柵中。此時在基槽內(nèi)外6m多的水頭壓差下，地下水透過樁體間隙或咬合的薄弱處滲出，逐漸水沖成孔、成洞，大量的泥漿伴隨雨水一同流出，給已建相鄰建筑物帶來很大隱患。由于樁體上部被水浸泡，在側壓力的狀況下，西北角上半部不斷變形內(nèi)傾，最終到塌。

針對上述情況：

1）經(jīng)各方研究對涌泥漿水的滲漏部位采用PVC管引流、利用水玻璃砂漿進行封堵，然后在該止水帷幕樁腳處用腳手管@1500，豎向@1500進行斜向支擋，在幕墻與圍墻之間埋設鋼管地錨，與鋼管支擋拉結以防止樁體上半部分大幅度內(nèi)傾變形；

2）在基底部位的止水帷幕至地下室外墻之間的位置打入二排2m長腳手管進入槽底500mm，外側支模澆注混凝土 1.5m高，來堵住滲漏部位和形成對帷幕墻體的防內(nèi)傾支護；

3）在樁頂挖去水泥土保護層的部位，做6cm厚混凝土，內(nèi)置配筋6@250mm，并做流水坡或集水井進行抽排水；

4）工地項目部派專門人員對止水帷幕樁的變形、外圍已建建筑的沉降、樓房的垂直度，以及降水觀測進行系統(tǒng)觀測和記錄，發(fā)現(xiàn)異常情況及時預警、解決。

通過此種補強加固后，雖又經(jīng)2～3次大雨，基坑止水帷幕和四周已建建筑物變形監(jiān)測顯示正常變形，變形幅度很小，屬于可控范圍內(nèi)。

經(jīng)過此次質量事故，給了我們經(jīng)驗與教育，在止水帷幕設計日漸增多的形勢下，止水帷幕的施工應該做到：

1）采用先進的二軸或三軸成樁機械嚴格控制好樁位和垂直度滿足設計的咬合尺寸；

2）依據(jù)攪拌樁的攪噴工藝和每延米樁的水泥用量，控制水灰比，使配制出的水泥漿具有良好的流動性、和易性和機械可噴性；

3）“因地制宜”根據(jù)土層實際情況，做試攪樁進行淺層開挖暴露檢測，（一般控制在樁頂至頂部以下1500mm的范圍內(nèi)，水泥土攪拌樁的齡期超過7d）驗證攪噴工藝，保證水泥攪拌的直徑、咬合寬度、樁體攪拌均勻度、噴漿均勻度和樁體強度；

4）根據(jù)土層的工程地質情況，在雨季開挖或帷幕外上部土層含水率很高的情況下，作為技術措施可以考慮在基坑底標高上下1m的范圍內(nèi)增加攪噴次數(shù)，以增強該關鍵部位的強度和抗?jié)B能力；

5）水泥土攪拌樁如不能連續(xù)施工，間隔超過24h以上，應在接茬處外側補打3根樁做裹頭，保證接頭處止水帷幕的抗?jié)B性；

6）基坑直壁開挖后，止水帷幕樁的內(nèi)壁應做噴漿保護，避免長時暴露風化，樁頂及外側規(guī)范排水，避免破壞樁頂水泥土保護層；

7）雨季挖槽時，應加強對基坑監(jiān)測，降水觀測、沉降觀察，進行觀測數(shù)值的預警設置，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。

[1]代聰，宋鵬飛，王愛華.某深基坑工程止水帷幕透水滲漏的防治.青島理工大學學報，2010(1).