深基坑不明涌水管處理關(guān)鍵技術(shù)

金 勇 周 想 張友杰 曹 鵬 魏永朝 欽偉軒

中國(guó)建筑第八工程局有限公司總承包公司 上海 201204

1 工程概況

背景項(xiàng)目位于上海市青浦區(qū)諸光路與崧澤大道交叉口，總用地面積約20 097 m2，總建筑面積約104 500 m2，其中地上建筑面積約50 400 m2，地下建筑面積約54 100 m2。地下3層，基坑開(kāi)挖深度約18.1 m。

根據(jù)本工程勘察報(bào)告，本場(chǎng)地土層主要由黏性土、粉性土和砂土組成。本場(chǎng)地?zé)o⑦層承壓水層，因此承壓水對(duì)本工程基坑無(wú)影響?？拥孜挥冖蹖踊疑倌噘|(zhì)粉質(zhì)黏 土層。

2 涌水情況

在進(jìn)行A2-2區(qū)第3層土方開(kāi)挖時(shí)，挖機(jī)在西北側(cè)（標(biāo)高－9.50 m）碰斷1根PVC管后，地下水不斷涌出（圖1）。經(jīng)測(cè)量，涌水量約1 m3/h。發(fā)現(xiàn)冒水管后，在首道支撐上吊線錘（端部綁鋼筋）探底，可插入深度約在開(kāi)挖面以下5 m。項(xiàng)目立即在管內(nèi)澆筑混凝土進(jìn)行封堵，但由于水流過(guò)大，混凝土尚未凝結(jié)便被水帶出，未能成功。

圖1 冒水管位置示意

3 原因分析

該涌水管為灰色PVC材質(zhì)，并帶有直徑約3 cm的小孔。管道外有濾網(wǎng)包裹，涌水管外側(cè)為直徑約40 cm的黃沙濾層。

在挖出涌水管后采用1根長(zhǎng)2 m的PVC管材將涌水管接高，經(jīng)過(guò)觀測(cè)，水位上升約1.5 m。啟動(dòng)周邊疏干井進(jìn)行抽水，觀測(cè)到水位未發(fā)生明顯變化，此冒水點(diǎn)非潛水層引起。因此判定為一穿透承壓含水層的不明取水井管。

在處理該問(wèn)題前對(duì)前人研究成果[1-3]進(jìn)行分析后，項(xiàng)目部認(rèn)為先疏后堵的總體思路及部分處理方法可作為參考，即插入薄壁鋼管將涌水管的水引入鋼管內(nèi)，再進(jìn)行封堵，并根據(jù)本工程實(shí)際情況，采用鋼管周邊注漿、管內(nèi)清障等施工工藝，保證開(kāi)挖過(guò)程中水頭穩(wěn)定且不產(chǎn)生滲水現(xiàn)象，以此保證基坑及周邊環(huán)境的安全。

4 處理措施

4.1 處理流程

套接PVC管→鋼管打入土層→鋼管內(nèi)鉆機(jī)取芯清障→抽水→土方開(kāi)挖→觀察鋼管周?chē)鷿B水→注漿→澆筑底板→鋼管止水→封井

4.2 處理方法

4.2.1 鋼管套入止水

1）用1根直徑比冒水管稍大的PVC管套住冒水管，并立即組織人員進(jìn)行抽水。抽水采用φ10 cm水泵放入井管內(nèi)，每3 min抽水1次，將水抽至基坑外市政管網(wǎng)，并控制井管內(nèi)水頭在開(kāi)挖面以下。

2）在坑外采用SY600型液壓振動(dòng)打樁機(jī)將鋼管（φ400 mm薄壁鋼管）打入土層，過(guò)程中有專(zhuān)人對(duì)鋼管垂直度進(jìn)行觀測(cè)。為使鋼管能進(jìn)入坑底以下5 m，鋼管長(zhǎng)度應(yīng)不小于23 m。本次共用2根鋼管，每段鋼管長(zhǎng)12 m。將2段鋼管接口處切割成坡口以便焊接。

4.2.2 管內(nèi)清障

由于鋼管打入土層過(guò)程中存在擠土效應(yīng)，管內(nèi)承壓水因擠土效應(yīng)無(wú)法從鋼管內(nèi)上升而從鋼管周?chē)鷿B出，影響開(kāi)挖作業(yè)，因此在鋼管打入土層后用地質(zhì)鉆機(jī)在鋼管內(nèi)清障，使承壓水可以順利地從鋼管中流出。清障前需在支撐梁上搭設(shè)型鋼平臺(tái)，型鋼選用2根18#工字鋼，用于架設(shè)地質(zhì)鉆機(jī)。

4.2.3 坑底注漿

土方開(kāi)挖至第5層土方時(shí)，發(fā)現(xiàn)由于不明水管傾斜導(dǎo)致鋼管切斷涌水管，有大量地下水從鋼管外側(cè)冒出，發(fā)現(xiàn)后立即在鋼管周圈打入注漿管注漿止水。

注漿參數(shù)為：半徑為冒水管周?chē)?.5 m，注漿管間距0.5 m，注漿深度為開(kāi)挖面以下16 m。水泥摻量20%，水灰比0.55。

插入深度t≥（kh'rW－r'h'）/（2r'），其中：k為抗管涌安全系數(shù)1.5～2.0，取1.5；h'為地下水位至坑底的距離，根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，冒水點(diǎn)附近勘探孔15-81A的⑧2層承壓水標(biāo)高為－48.5 m，坑底標(biāo)高－13.2 m，h'＝50.46－13.2＝ 35.3（m）；rW為地下水重力密度10.0 kN/m3；r'為土浮重，取8 kN/m3。計(jì)算得樁長(zhǎng)需不小于15.44 m，最終決定樁長(zhǎng)取值為16 m。

施工工藝為：注漿采用地質(zhì)鉆機(jī)成孔，鉆孔由外至內(nèi)跳孔進(jìn)行，鉆孔完成后，在孔內(nèi)插入注漿射管，在射管與套管間用砂填塞，地基表面空隙用黏土、麻絲填塞，然后拔出套管，用壓漿泵將水泥漿壓入注漿射管，水泥漿必須連續(xù)一次壓入，不得中斷。

注漿應(yīng)先從稀漿開(kāi)始，逐漸加濃。壓漿時(shí)把注漿射管一次沉入到底后，自下而上分段連續(xù)進(jìn)行注漿，分段拔管至孔口為止。在注漿過(guò)程中詳細(xì)記錄注漿壓力、時(shí)間、水灰比等。每次分段拔管的高度不得大于0.5 m。壓漿宜間歇進(jìn)行，第一組注漿孔壓漿完成后，再進(jìn)行第二組壓漿。壓漿完成后，拔出注漿管，留孔用1∶2水泥砂漿進(jìn)行堵口。

4.3 封井

4.3.1 封井前準(zhǔn)備

1）底板施工前在底板厚度一半位置，沿鋼管外壁焊燒1道厚3 mm、寬250 mm環(huán)形止水鋼板。

2）底板混凝土澆筑前在井管周?chē)? m×1 m的范圍內(nèi)預(yù)留100 mm的混凝土凹口。當(dāng)?shù)装暹_(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，從井內(nèi)下入抽水泵，用抽水泵將井內(nèi)水位抽至最低，觀察水位變化情況，經(jīng)過(guò)2 d觀察，確認(rèn)水位漲幅緩慢，水位上漲速度約3 cm/h，開(kāi)始封井。

4.3.2 封井措施

1）割除井管使井口低至基坑底板頂面以下100 mm。

2）人工清除管內(nèi)泥漿等障礙物至底板底以下100 mm，填筑厚約600 mm的水泥，壓實(shí)后，焊接第1塊厚3 mm的φ400 mm止水鋼板。要求焊縫必須連續(xù)、飽滿(mǎn)、無(wú)砂眼。

3）觀察無(wú)滲水現(xiàn)象后，進(jìn)行厚600 mm水不漏封堵密實(shí)，焊接第2塊φ400 mm的厚3 mm止水鋼板。

4）采用C40微膨脹混凝土抹平井口，至此封井完畢（圖2）。

圖2 封井示意

5 結(jié)語(yǔ)

在深基坑開(kāi)挖過(guò)程中，隨著基坑開(kāi)挖越來(lái)越深，對(duì)于前期無(wú)法預(yù)見(jiàn)的、植入承壓水層的不明涌水管，如何妥善處理，關(guān)系到基坑、地鐵的安全以及底板的形成。通過(guò)該處理方法，無(wú)需等待漏水處理完，基坑可持續(xù)施工，不影響挖土進(jìn)度，且操作便捷、處理成本較低、止水效果好，可以為類(lèi)似基坑搶險(xiǎn)提供借鑒。