市政地鐵深基坑穿越臨江斷裂帶涌水及處理對策

韋桂軍

摘要：市政地鐵工程施工環(huán)境較為復(fù)雜，工程施工中會涉及很多風險工程，特別是深基坑施工中容易發(fā)生涌水問題，若不采取有效措施進行處理會造成非常大的損失。文章結(jié)合工程實例，分析了地鐵深基坑穿越臨江斷裂帶所發(fā)生的涌水問題及成因，并提出了相應(yīng)的處理對策，供相關(guān)類似工程施工參考。

關(guān)鍵詞：地鐵;深基坑;涌水;處理對策

中圖分類號：U231 文獻標識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.07.040

文章編號：1673-4874（2019）07-0132-04

0引言

近些年我國很多城市都在進行市政地鐵建設(shè)，其已經(jīng)成為了市政工程建設(shè)中最為重要的項目之一。市政地鐵工程施工環(huán)境較為復(fù)雜，工程施工中會涉及很多風險，特別是深基坑施工中容易發(fā)生涌水問題，若不采取有效措施進行處理會造成非常大的損失。本文主要以某工程為例闡述地鐵深基坑穿越臨江斷裂帶涌水問題，同時提出了相應(yīng)的處理對策，供同行參考。

1工程實例

某市政地鐵車站處在長江一級階地崗以及長江漫灘平原的過渡地區(qū)，主體呈現(xiàn)出南北向的布置，屬于地下三層車站。其基坑的總體長度達到了212.5m，平均開挖深度為24m，基坑深度范圍內(nèi)地層屬于第四紀覆蓋層，基巖主要是中風化灰?guī)r以及白云巖，主要以粉細砂和粉質(zhì)黏土為主。此車站處在城市主干道的正下方，基坑一側(cè)相鄰4根大口徑的供水管道，另一側(cè)相鄰居民樓。在此地質(zhì)鉆孔揭露有巖溶發(fā)育段，在鉆孔的內(nèi)部存在著漏漿的問題，溶巖發(fā)育埋深都在20 m之內(nèi)。車站地下水類型主要為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水。

2地鐵基坑斷裂帶涌水情況以及原因分析

2.1地鐵基坑斷裂帶涌水情況及特性

（1）地鐵基坑斷裂帶主要采取的是臺階法、短進尺以及弱爆破的施工工藝進行施工。車站基坑土方在實施開挖到18m深時，距離西部地下連續(xù)墻內(nèi)壁4m處發(fā)生了涌水情況，出水量大約在30m/h，并且因水內(nèi)含有2%～3%的泥沙而造成水質(zhì)渾濁。發(fā)生涌水危險之后，施工現(xiàn)場立即采取了相應(yīng)的治理方案，通過涌水點袋裝水泥反壓的方式基本上控制了基坑涌水問題。另外，在基坑的西部對地下連續(xù)墻背后進行豎向鉆孔補償注漿，對建筑物進行調(diào)平注漿。

（2）通過對基坑的勘察得知，其存在著一條橫穿基坑的斷裂破碎帶和大量的巖溶分布。同時斷裂破碎帶從西向東逐漸增大并且呈喇叭狀。斷裂破碎帶屬于白云巖性質(zhì)，具有非常強的透水性，這是基坑發(fā)生涌水最主要的通道。斷裂破碎帶分布如圖1所示。

（3）從相應(yīng)分析結(jié)果可知，絕大多數(shù)鉆孔揭露存在著大小不一的溶洞，直徑范圍在13～20 cm。巖溶填充物是較強可塑性的灰黃色粉質(zhì)黏土，但是溶洞的上下表面存在著較為厚重的溶蝕帶，巖芯呈現(xiàn)出碎塊狀，屬于基巖裂隙水連通的通道。

（4）深基坑臨江斷裂帶涌水具有瞬時性以及突發(fā)性的特點，基巖具有大量的裂隙水并且具有較好的補給徑流條件。

2.2涌水原因分析

地鐵基坑斷裂帶涌水原因主要包括如下幾個方面：

（1）此地鐵基坑區(qū)域處在火山斷坳帶的中間區(qū)域，兩種巖層的接觸位置以及斷層帶因為受到了后續(xù)幾次構(gòu)造運動影響造成了中風化灰?guī)r以及白云巖接觸位置節(jié)理裂隙發(fā)育而形成富水構(gòu)造帶。另外，基坑所在區(qū)域的靜水壓力較高，也是造成涌水問題的重要原因。

（2）從地質(zhì)縱斷面的情況進行涌水位置分析可知，涌水位置處在斷層帶位置，斷層具有壓扭性構(gòu)造的特點，斷裂帶的寬度大約在113m左右。中風化灰?guī)r以及白云巖的接觸位置形成了非整合巖性接觸帶，兩種巖性接觸帶為基巖地下裂隙水的儲存提供了條件。

（3）不良地質(zhì)對于深基坑工程的影響。從原有勘察資料能夠得知，原有設(shè)計圍護結(jié)構(gòu)嵌入到中風化巖大約2.5m左右。由于巖溶以及破碎帶的影響造成了圍護結(jié)構(gòu)實際嵌固的深度不夠，若是繼續(xù)開挖容易造成圍護結(jié)構(gòu)失穩(wěn)?；觾?nèi)部斷裂破碎帶屬于沿江主斷裂的次生斷裂，具有非常強的透水性，同時和長江具有一定的水力聯(lián)系。

3地鐵深基坑臨江斷裂帶涌水處理對策

3.1深基坑斷裂帶涌水處理的基本原則

按照斷裂帶所在工程水文以及地質(zhì)情況，結(jié)合工程實際施工條件，在深基坑斷裂帶涌水處理時可以遵循如下原則進行：

（1）在水位降低到一定程度后可以通過砂包對其實施回填處理，同時要利用埋設(shè)管道將水流引出，要在管口安裝閥門。

（2）要對斷面實施注漿加固圍巖堵水，對于坍體實施預(yù)加固。

（3）進行止?jié){墻的施工（可以采用c35鋼筋混凝土澆筑），止?jié){墻區(qū)域要進行擴挖處理，同時要在接觸面周邊設(shè)置砂漿錨桿錨住。止?jié){墻的鋼筋設(shè)置在外部，保證止?jié){墻的穩(wěn)定可靠。止?jié){墻設(shè)置如圖2所示。

（4）止?jié){墻混凝土強度滿足設(shè)計標準后實施帷幕注漿施工。鉆孔布置以及終孔位置要按照施工現(xiàn)場的具體情況進行調(diào)整，但是一定要確保注漿范圍和效果達到規(guī)定要求。在注漿時可以采取分段式方式進行，注漿過程中要實時監(jiān)測水壓、注漿量等參數(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)壓力較大時就要及時打開閥門進行泄壓。

3.2地鐵深基坑臨江斷裂帶涌水處理對策

涌水處理的基本思路為：要對基坑的內(nèi)外部同時進行處理。在涌水的初始階段可以在基坑內(nèi)部堆壓砂袋以及填砂反壓，在一定程度上降低涌水量的同時能夠避免涌水帶有砂顆粒流出，保證基坑的安全性。在基底沒有明顯涌流的基礎(chǔ)上，對于基坑內(nèi)部實施鉆孔注漿進行處理。對于基坑外側(cè)來說，在涌水量降低后可以通過鉆孔壓降等方式對涌水實施封堵，最后完全封堵涌水，保證后續(xù)開挖施工的安全性。

3.2.1涌水處理施工對策

對于斷裂帶涌水段進行加固時可以通過短臺階法進行開挖，采取鋼架實施支護加強，并且初期支護時要噴射混凝土，可以通過鋼筋混凝土進行二次襯砌結(jié)構(gòu)處理。在開挖過程中要對進尺實施嚴格控制，每次開挖應(yīng)≤0.8m。加固區(qū)域可以用全封閉防水板制作防排水系統(tǒng)，同時要在防水板的外側(cè)布設(shè)盲溝，并加密環(huán)向盲溝，間距為2m/環(huán)。

3.2.2對于巖溶進行有效處理

從案例工程具體的勘察分析情況來看，要對巖溶發(fā)育的圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)外側(cè)都實施必要的加固處理。要按照基底是否入巖的情況采取不同的加固措施，例如對于基底沒有入巖的區(qū)域，可以通過鉆孔鋼花管進行注漿。設(shè)定加固區(qū)寬度為5m，加固區(qū)深度要達到完整基巖面以下0.5m左右。對于基底已經(jīng)入巖的區(qū)域來說，可以通過Ф650mm的雙重管旋噴樁實施加固，要保證墻內(nèi)平面6m寬的加固區(qū)域，加固的深度要保證在基底以上0.5m，向下到基巖面之下0.5m。

3.2.3對于破碎帶實施必要的加固處理

對于斷裂破碎帶區(qū)域可以通過鉆孔分層注漿加固的方式實施涌水處理，要保證深入到基坑以下5m。

（1）注漿材料以及相應(yīng)參數(shù)設(shè)置

①注漿材料。所用的注漿液主要為水泥單液漿，同時采用水泥-水玻璃雙液漿進行輔助。這兩種液漿中的水泥基材料采用普通的硅酸鹽水泥（確保水泥等級在32.5R之上）即可。所用注漿材料的具體配比如表1所示。

②注漿參數(shù)。注漿參數(shù)如表2所示，在實際注漿施工過程中，注漿參數(shù)可以按照具體情況進行動態(tài)調(diào)整。

（2）注漿結(jié)束參考設(shè)定

①單孔結(jié)束的設(shè)定。單孔注漿結(jié)束時可以參考如下標準：注漿壓力上升到設(shè)計壓力同時能夠保壓10 mln以上;注漿量達到80%設(shè)計注漿量以上，進漿速度達到初始進漿速度的25%。

②全段結(jié)束的設(shè)定。全段注漿結(jié)束時可以參考如下標準：全部的注漿孔都要滿足單孔結(jié)束的設(shè)定標準，同時不會發(fā)生漏漿問題;檢查孔涌水量<0.2L/（m min）;檢查孔鉆取巖芯并且漿液充填飽滿;漿液有效注入范圍超出設(shè)計值。

（3）監(jiān)控量測。在進行注漿時一定要加強對止?jié){墻變形情況、注漿巖盤后邊完成施工段圍巖的監(jiān)控量測力度，要制定出完善的施工預(yù)案，防止因為前邊注漿堵水造成后邊水壓升高而導(dǎo)致的隱患。

3.2.4格構(gòu)柱基礎(chǔ)加固

需要在存在問題的格構(gòu)柱基礎(chǔ)樁外周邊打設(shè)微型鋼管樁實施必要的補強。開挖過程中要將微型鋼管樁和格構(gòu)柱通過鋼板實施焊接，使其成為統(tǒng)一的整體。具體方案如圖3所示。

微型樁主要采取Ф108m、壁厚6mm的無縫鋼管進行制作?？梢酝ㄟ^地質(zhì)鉆機進行豎向鉆孔，保證鉆孔直徑達到130 mm，鉆孔深度達到底板以下15m。另外，要在每一根格構(gòu)柱周圍均勻地設(shè)置8根微型樁，要確保樁中心到格構(gòu)柱管壁距離為400 mm左右，同時要在微型樁內(nèi)部填充水泥一水玻璃雙液漿。

4結(jié)語

城市地鐵工程施工環(huán)境較為復(fù)雜，工程自身的施工過程會引發(fā)周圍環(huán)境風險，例如地下管線、構(gòu)筑物等。地鐵車站施工過程中最為主要的施工風險之一就是深基坑風險，特別是基底管涌問題更是重中之重，所以需要采取必要的加固措施確保其安全性。本文主要以某城市地鐵深基坑工程為例，分析了深基坑穿越臨江斷裂帶過程中的涌水治理、基坑支護體系加固等關(guān)鍵技術(shù)。希望通過本文的介紹能夠?qū)︻愃乒こ逃克卫硖峁┮欢ǖ膮⒖己蛶椭?/p>