不規(guī)則形狀基坑止水帷幕滲漏問題分析與解決方案

高強

(江蘇建院營造股份有限公司，江蘇 蘇州 215021)

近年來，隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，建筑結構地下空間的開發(fā)需求日益加大。受用地范圍和工期所限，傳統(tǒng)形狀規(guī)則、結構簡單的基坑圍護體系逐漸被異形、多樣、復雜的形式所取代，在含水豐富的軟土地區(qū)進行基坑止水帷幕施工面臨著更加嚴峻的防滲堵漏的考驗[1]。

軟土地區(qū)的基坑止水帷幕施工，經(jīng)常由于不規(guī)則的基坑結構形式而產(chǎn)生易于滲漏的薄弱區(qū)域[2]。工期壓力導致設計單位采用施工速度較快的高壓旋噴樁替代原本止水效果更好的水泥土攪拌樁，加大了基坑滲漏的可能[3]。

本文結合華東地區(qū)某異形基坑工程，對如何采取堵漏措施保證基坑安全等相關問題進行分析總結，給類似工程提供一定的借鑒。

1 工程概況

1.1 工程簡介

華東地區(qū)某深基坑工程，基坑開挖面積約9000 m2，開挖深度如下：A區(qū)為6.70 m(地下一層)，B區(qū)為10.50 m(地下二層)，C區(qū)為13.35 m(地下二層)，A、B區(qū)高差為3.80 m，A、C區(qū)高差為6.65 m。基礎形式為樁+承臺+閥板結構，樁基礎采用鉆孔灌注樁?；又苓叚h(huán)境較為寬松，地下室外墻距離用地紅線約40 m?；油獍喞愃啤靶茇堫^像”，如圖1所示。

圖1 工程概況簡圖(單位：m)

1.2 工程地質條件

基坑開挖影響范圍內(nèi)，上部為填土及黏性土，中部為砂性土，下部為黏性土，其中第④1層為粉砂夾粉土，黃灰色至灰色，飽和，中密，厚度為4.80～8.00 m，加權平均厚度6.14 m，分布于地表下5.8～13.6 m?；訃o設計參數(shù)詳見表1。

表1 基坑圍護設計參數(shù)一覽表

注：括號內(nèi)為經(jīng)驗值。

1.3 水文地質條件

影響本工程基坑的地下水主要為富存于第①層素填土中的潛水和第④1層粉砂夾粉土中的承壓水。

第④1層粉砂夾粉土含水層上部以黃色粉砂為主，下部以灰色粉砂夾粉土為主，富水性良好，承壓水頭標高為地表下3.0 m，第④1層底部深度、開挖深度和止水帷幕關系如圖2所示。

圖2 開挖深度與地層關系示意圖(單位：m)

1.4 基坑圍護設計概況

根據(jù)周邊環(huán)境及基坑自身特點，設計方案選擇如表2。開挖后滲漏嚴重區(qū)域分別位于A區(qū)和B區(qū)高差交界處、A區(qū)和C區(qū)高差交界處，以及C區(qū)內(nèi)部。圍護設計剖面如圖3—5所示。

表2 不同位置支護體系一覽表

圖3 C區(qū)典型剖面示意圖(單位：mm)

圖4 A、C區(qū)高差交界處典型剖面示意圖

圖5 A、B區(qū)高差交界處典型剖面示意圖

1.5 止水帷幕施工中遇到的問題

1)C區(qū)灌注樁外圍止水采用樁間落低式止水旋噴樁，因已施工圍護灌注樁存在不同程度的擴徑和偏位現(xiàn)象，旋噴樁精準定位難度非常大，存在重大安全隱患[4]，但考慮成本因素未能調整為水泥土攪拌樁。

2)在A和C區(qū)高差交界處，外圍三軸攪拌樁止水帷幕受已施工主體結構工程樁影響，存在大量避讓轉角，施工前建議在可能滲漏點外圍增設降水備用管井[5]，但未得到有效響應。

3)在A和B區(qū)高差交界處，原圍護設計無止水措施，僅靠坑內(nèi)管井降水處理地下水，施工前建議采用有效的止排水措施[6]，但未得到響應。

2 滲漏情況概述及原因分析

2.1 土方開挖流程

受項目工期影響，確定對A、B、C區(qū)按照“整體開挖、先淺后深”原則進行土方開挖。具體順序為：第一階段，將基坑整體開挖至地下一層底(坑深6.70 m)，對A、B區(qū)高差交界處和A、C區(qū)高差交界處的冠梁進行施工；第二階段，開挖B區(qū)深度6.70～10.50 m范圍內(nèi)的土方；第三階段，開挖C區(qū)深度6.70～13.35 m范圍內(nèi)的土方。詳見圖6。

圖6 土方開挖流程示意圖(單位：m)

在地下二層土方開挖后，基坑南側整個負二層區(qū)域發(fā)現(xiàn)大量流砂涌入基坑，致使土方后續(xù)開挖工作無法進行。

2.2 滲漏情況分析

雖然基坑四周采用了全封閉式的三軸攪拌樁止水帷幕，但因基坑形狀的特殊性，三軸攪拌樁的圓形基坑止水帷幕存在一定的缺陷，即轉向搭接困難[7]，故實際開挖后的止水效果未達到全封閉的預估設計要求。在A區(qū)和C區(qū)高差交界處、A區(qū)和B區(qū)高差交界處，以及C區(qū)內(nèi)部出現(xiàn)大量滲漏點。

1)C區(qū)滲漏點

原高壓旋噴樁止水處的圍護灌注樁施工在砂性土中有不同程度的擴徑現(xiàn)象，導致落低式止水旋噴樁在地面施工時無法實現(xiàn)精準定位，致使作為備用止水措施的旋噴樁近乎失效，如圖7所示。

圖7 C區(qū)滲漏點現(xiàn)場圖

2)A、B區(qū)高差交界處滲漏點

A、B區(qū)高低差交界處的止排水設計方案主要依靠坑內(nèi)外管井降水，但因外圍止水帷幕止水效果不足，致使B區(qū)深坑管井降水無法滿足需求，高差交界處側壁滲漏情況嚴重，如圖8所示。

3)A、C區(qū)高差交界處滲漏點

圖8 A、B區(qū)高差交界處滲漏點現(xiàn)場圖

A、C區(qū)高差交界處具有工程樁密集且存在大量基坑陽角區(qū)域等不利因素，三軸攪拌樁需多次避讓工程樁而產(chǎn)生大量施工轉角，止水帷幕和坑內(nèi)管井降水效果均無法滿足預期要求，故在該類區(qū)域出現(xiàn)不同程度的側壁滲漏點，如圖9所示。

圖9 A、C區(qū)高差交界處滲漏點現(xiàn)場圖

3 滲漏處理措施

因工期緊張，上述滲漏問題初期處理不及時，加之施工搭接不協(xié)調，處理效果不理想，導致工程后期一度出現(xiàn)險情。具體處理措施分為以下三個階段。

第一階段為滲漏前期，有滲漏情況，但不明顯。采取的措施：坑內(nèi)外增設降水管井和增加樁間土噴射混凝土掛網(wǎng)。處理效果不明顯，尤其是管井降水作用更為有限(第④1層粉砂夾粉土含水層層底標高與坑底標高相近，且下部土性為砂土和粉土互錯)。

第二階段為滲漏中期，滲漏比較嚴重，但圍護樁外側未發(fā)生大面積水土流失現(xiàn)象。采取的措施：坑內(nèi)增設輕型井點強降水和加大樁間土噴射混凝土掛網(wǎng)力度。采用上述措施后，輕型降水效果明顯，有效解決了A、B區(qū)高差交界處和A、C區(qū)高差處滲漏問題，但C區(qū)滲漏問題嚴重，該處理方案未能遏制水土流失。

第三階段為滲漏后期，主要表現(xiàn)在C區(qū)旋噴樁止水區(qū)段滲漏嚴重，圍護樁外側水土流失嚴重。采取的措施：坑外增設超深降水輕型井點和圍護樁內(nèi)側加打小趾口拉森Ⅳ鋼板樁，樁間采用素砼回填，同時結合坑外局部雙液注漿處理(因圍護樁外側水土流失嚴重，且基坑已開挖到底，無法直接采用注漿措施)，如圖10和圖11所示。在采取上述措施后，終于很好地解決了C區(qū)側壁滲漏問題，底板得以順利施工。

圖10 C區(qū)堵漏設計方案

圖11 C區(qū)堵漏方案實施現(xiàn)場圖

4 結論

1)在基坑施工過程中，滲漏問題應引起足夠的重視。首先在設計上應考慮到止水帷幕施工的適用性、影響因素及后期效果；其次在施工過程中若遇到異常情況，應采用有效預防措施；最后在開挖階段，應早發(fā)現(xiàn)早處理，以免錯過最佳處理時間，造成更為嚴重的后果和損失[8]。

2)對于嚴重的基坑圍護側壁滲漏問題，堵漏措施往往為多種工藝的結合，包括基坑內(nèi)外的管井、輕型井點強降水，重點區(qū)域雙液壓密注漿，基坑內(nèi)側的掛網(wǎng)噴砼，小趾口拉森鋼板樁封堵等方式，需根據(jù)現(xiàn)場實際情況適當組合選用[9]。

3)在止水帷幕設計過程中，宜慎用高壓旋噴樁，尤其對于無法形成連續(xù)封閉式止水體系的樁間樁。高壓旋噴樁在止水帷幕施工時，應嚴格控制樁位精度、樁體垂直度和施工速度(鉆桿提升速度宜控制在10～15 cm/min)[10]。

4)對于三軸水泥土攪拌樁止水帷幕遇到環(huán)形基坑或轉角較多的基坑的情況，施工過程中應尤為注重質量控制，并建議將轉角區(qū)域設計為多排搭接結構，以實現(xiàn)基坑開挖止水效果。

[參考文獻]

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