某臨河深基坑止水帷幕漏水原因分析與處理

宋 珪 劉紅霞 江建華

(江西省地質(zhì)工程(集團(tuán))公司，江西 南昌 330029)

1 工程概況

擬建項目位于常州市武進(jìn)區(qū)中部，地塊區(qū)位條件優(yōu)越，交通便捷;周邊主要為商業(yè)、辦公、居住用地。地塊東倚湖塘河，南臨延政路，西靠常武路，北為加油站。地塊總用地約為31 958.4 m2(47.938畝)，其中500 kV陵武5292線高壓走廊用地面積約為7 344.4 m2。

本工程由A棟辦公樓、B棟SOHO住宅樓及裙房(商業(yè)樓)和外擴(kuò)地下室組成。

1)A棟辦公樓地上預(yù)計72層，地下3層，建筑總高度約318 m，采用框架—筒體混合結(jié)構(gòu);

2)B棟SOHO住宅樓地上預(yù)計47層，地下2層，建筑物高度約158 m，采用框支剪力墻結(jié)構(gòu)，底部5層為框支層，擬采用梁式轉(zhuǎn)換;

3)裙房(商業(yè)樓)地上4層，地下2層～3層，建筑物高度約24.5 m，采用框架結(jié)構(gòu);

4)地下室為2層～3層，北部的純地下室與南部帶上部結(jié)構(gòu)的整體地下室擬采用沉降縫分開;在1層以上主樓與裙樓之間設(shè)置抗震縫。A棟辦公樓基底埋深約為18.0 m，B棟SOHO住宅樓基底埋深約為12.0 m?；悠矫嫒鐖D1所示。

圖1 基坑平面圖

2 基坑漏水描述

2010年9月25日開始－5.6 m以下土釘施工。在施工同層面土釘時發(fā)現(xiàn)，東側(cè)湖塘河側(cè)的土釘在成孔時出現(xiàn)大量流水，而同層北側(cè)和西側(cè)沒有發(fā)生這一現(xiàn)象。成孔后，進(jìn)行土釘安放，并立即進(jìn)行第一次注漿。當(dāng)一次注漿水泥漿液流出孔口后，立即對孔口進(jìn)行封堵。但待孔口封堵完成后發(fā)現(xiàn)，此時孔口流出的不是水泥漿液，又變成清水，隨即又進(jìn)行一次注漿。在該次注漿完成后6 h～8 h，進(jìn)行第二次注漿。在第二次注漿過程中發(fā)現(xiàn)，水泥用量為同層西、北側(cè)土釘注漿量的3倍左右，但無注漿壓力。

2010年10月20日早晨7:00左右開挖－8.5 m處土釘施工作業(yè)面時發(fā)現(xiàn)，在開挖后不久，東側(cè)止水帷幕樁上面－7.9 m左右處出現(xiàn)裂紋，長度25 m～30 m，裂紋最大寬度3 mm。

他手下的一個人說，現(xiàn)在是這種樹換葉子的時候吧。我聽了感覺好笑，我更換葉子可是在春季啊，現(xiàn)在已經(jīng)是盛夏了。

2010年10月21日凌晨2:00左右，現(xiàn)場巡視人員發(fā)現(xiàn)裂紋變大并開始漏水，同時基坑頂部出現(xiàn)裂縫。

3 漏水原因分析

3.1 現(xiàn)場實(shí)際情況分析

東側(cè)土釘自開始成孔時，孔內(nèi)即出現(xiàn)大量流水，直至一次、二次注漿完成后尚有水流出，而這一現(xiàn)象在同層西、北側(cè)土釘施工中基本未發(fā)生。同時，東側(cè)土釘水泥注漿量為同層西、北側(cè)土釘注漿量的3倍左右。

根據(jù)這一情況分析，基坑?xùn)|側(cè)湖塘河底下土層與現(xiàn)場內(nèi)土層存在較大差異，河床底淤泥層太厚或河床土層為透水層，使得土釘在進(jìn)入該部分土層后，河床中的水進(jìn)入土釘孔道，形成大量流水。同時由于孔內(nèi)流水的存在，使得第一次注入的水泥漿液無法進(jìn)行初凝，全部被稀釋后帶走。當(dāng)孔口進(jìn)行封堵后，第二次注入水泥漿由于孔內(nèi)水壓力的存在無法對整個孔道進(jìn)行充填，而由其他通道流出或在孔道某一部位形成擴(kuò)大包，從而無法使土釘與周邊土體形成整個加固體，失去土釘本身的作用[1]。

3.2 拉拔實(shí)驗數(shù)據(jù)分析

為了摸清東側(cè)土釘?shù)某休d力情況，特別進(jìn)行了土釘拉拔試驗，同時也和西側(cè)土釘拉拔試驗結(jié)果進(jìn)行了比較。試驗按隨機(jī)選取，土釘試驗結(jié)果如表1所示。

表1 土釘試驗結(jié)果

上述各試驗土釘?shù)腜—S曲線如圖2～圖6所示。

從圖4和圖5中可以看出，該兩道土釘?shù)某休d力都相當(dāng)高，但是土釘位移很小，說明土釘位移主要是土釘筋體的彈性變形[2]，土釘錨固體的變形只占很小部分，由此可以推定，土釘注漿極不均勻，可能在土釘?shù)哪硞€位置形成大的混凝土包裹體，該包裹體至基坑面間的土釘變形主要是鋼筋的彈性變形，包裹體至桿末端變形很小[3]，根據(jù)計算，如包裹體位于桿末端，錨桿彈性變形約為20 mm。其中也有因為注漿效果極差，大量喪失承載力的錨桿，如M2-E3承載力不到43.41 kN。這和各成孔注漿階段涌水串孔的施工記錄一致。

圖2 土釘M1-W1的P—S曲線

圖3 土釘M2-W1的P—S曲線

圖4 土釘M3-W1的P—S曲線

圖5 土釘M2-E1的P—S曲線

圖6 土釘M2-E2的P—S曲線

而對比西側(cè)錨桿，土釘變形均較大。說明西側(cè)土釘注漿沿土釘長度較為均勻，無大直徑的水泥漿包裹體。

4 處理方法

4.1 現(xiàn)場應(yīng)急措施

在發(fā)現(xiàn)止水帷幕樁上面出現(xiàn)裂紋后，項目部立即停止后續(xù)作業(yè)面的開挖，突擊加快對已開挖面的施工，并安排專人對裂紋的變化及基坑周邊環(huán)境的變形進(jìn)行跟蹤巡視，同時向設(shè)計單位報告該情況。

設(shè)計單位到場后，立即對情況進(jìn)行了了解，同時對施工現(xiàn)場進(jìn)行了觀測后決定:

1)對已經(jīng)開挖的作業(yè)段加快施工速度，以爭取在最短時間內(nèi)完成;2)繼續(xù)安排人手對出現(xiàn)的裂紋進(jìn)行跟蹤觀察，以確定其發(fā)展趨勢;3)立即安排進(jìn)行土釘?shù)睦螌?shí)驗，分析裂紋形成的原因;4)根據(jù)實(shí)驗結(jié)果，制定下一步處理方案。

項目部立即將設(shè)計單位意見交付給建設(shè)單位及監(jiān)理單位，同時將意見內(nèi)容落實(shí)到現(xiàn)場。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)裂紋變大并開始漏水，同時基坑頂部出現(xiàn)裂縫后，項目部立即對整個東側(cè)進(jìn)行回填。經(jīng)過回填，基坑得到了穩(wěn)定，同時漏水變得越來越小，直至停止，為設(shè)計單位進(jìn)行施工設(shè)計爭取了寶貴的時間。

4.2 施工措施

根據(jù)拉拔試驗的數(shù)據(jù)分析結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況并組織相關(guān)專家進(jìn)行咨詢后，決定采用:“坑內(nèi)止水樁+外支撐”方案，如圖7所示。

圖7 坑內(nèi)止水樁+外支撐方案剖面圖

在東側(cè)基坑內(nèi)側(cè)，設(shè)一排φ850的三軸水泥土攪拌樁，內(nèi)插500×300的H型鋼，隔一插一，長度是12 m。淺層設(shè)置三排土釘φ48×3.0@1 200，長度根據(jù)現(xiàn)場放樣確定。然后設(shè)置兩道錨索外支撐，采用3(1×7)鋼絞線預(yù)應(yīng)力錨索，水平間距是2 700 mm，孔徑500 mm，長度22 m，水平角25°，采用鉅聯(lián)專利技術(shù)[4]。

之后對基坑進(jìn)行密切監(jiān)測，采用“坑內(nèi)止水樁+外支撐”方案不僅很好的維護(hù)了基坑的安全穩(wěn)定，而且解決了原先基坑漏水情況。

5 結(jié)語

1)臨河深基坑容易產(chǎn)生土壓力不平衡問題，如果選擇的支護(hù)方式不得當(dāng)，勢必會影響基坑整體的穩(wěn)定性和工期。

2)根據(jù)東側(cè)土釘施工階段的異常情況記錄和試驗結(jié)果，東側(cè)土釘墻中土釘事實(shí)上并未起到加固土體的作用，而是按土錨的方式發(fā)揮作用，由于圍護(hù)墻并不考慮按受力擋土墻來設(shè)計，結(jié)果三軸攪拌樁抗彎嚴(yán)重不足，導(dǎo)致墻體折斷，發(fā)生漏水。

3)經(jīng)過對基坑支護(hù)監(jiān)測分析可知，此次事件發(fā)生后采取的現(xiàn)場應(yīng)急措施和之后采取的“坑內(nèi)止水樁+外支撐”方案，效果較為明顯，對于類似工程事件的預(yù)防和處理具有借鑒作用。

[1] 劉景政，楊素春，鐘冬波.地基處理與實(shí)例分析[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，1998.

[2] 王曙光.深基坑支護(hù)技術(shù)事故處理經(jīng)驗錄[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[3] 趙志縉，江 帆.建筑施工手冊[M].第4版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[4] JGJ 120-99，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].