深基坑中心局部承壓水外泄處理措施與技術研究

孟召虎 何 路 李舉輝 李元昊 葉 雷 許 勝

中建三局集團有限公司 陜西 西安 710065

承壓水存在于地下2個隔水層之間，受外界水文、氣候影響小，具有動態(tài)穩(wěn)定性，受較高的靜水壓力[1]。承壓水一旦觸發(fā)，常表現(xiàn)為突涌并伴有泥沙，易造成上層隔水層破裂等危害，發(fā)生時無任何前兆[2-3]。發(fā)生承壓水突涌后，若不及時采取有效措施，將會使基坑因長期受浸泡而導致底部承載力不足，周邊土體失穩(wěn)，嚴重影響基坑安全。

1 工程概況

蘭州市城關區(qū)清華小學綜合樓建設項目位于甘肅省蘭州市城關區(qū)酒泉路，地處鬧市區(qū)。項目規(guī)劃為1棟綜合性教學樓，地下3層（含隔震層）、地上6層，結構類型為框架結構（圖1）。工程基坑設計深度達－14.85 m，地下水位在－3.00 m位置。基坑南北兩側各為1棟5層建筑物，離基坑邊緣平均距離為3 m，東西兩側均有道路及市政管網(wǎng)。地下結構外墻離基坑側壁平均距離1 m，基坑底部筏板邊緣與基坑側壁無富余。因此，施工場地較為狹小，且周邊環(huán)境復雜，同時深基坑也是項目風險較高的危險源，必須最快速度完成地下結構施工，進行基坑回填工作。

2 項目承壓水觸發(fā)原因

在前期地質(zhì)勘探報告中未顯示有局部承壓水的存在，在抗浮錨桿施工過程中無預兆性發(fā)生。

項目在深基坑開挖施工過程中，在開挖至9.00 m位置，土層結構由砂夾石變?yōu)椴煌杆揖哂幸欢◤姸鹊募t泥巖，紅泥巖是典型的符合承壓水存在條件的地質(zhì)構造。項目在基坑開挖至－14.85 m設計標高后，進行抗浮錨桿施工，錨桿最大深度7 m，孔徑為10 cm。在鉆機鉆孔過程中先后遇到三處承壓水突涌情況，承壓水外泄過程中，水量大、水流急，不含泥沙（圖2）?；拥壮Y構外無富余面積，在承壓水外泄發(fā)生后，項目立即將水引至已開挖的集水坑內(nèi)，投放2臺7.5 kW的水泵（1臺備用）不間斷抽水，避免大面積浸泡基坑，影響基坑穩(wěn)定，然后采取進一步措施，處理承壓水外泄，以保證正常施工。

3 承壓水外泄處理方法

承壓水外泄后對基坑底部的施工造成很大的影響，導致現(xiàn)場無法正常施工，對進度影響較為突出。因此，項目部在經(jīng)過研究后采取先排后堵的方式處理承壓水，使現(xiàn)場盡快恢復施工，完成筏板基礎，降低承壓水外泄產(chǎn)生的風險，然后徹底將承壓水外泄封堵。

圖1 清華小學綜合樓效果

圖2 承壓水突涌

具體方案為：根據(jù)泄水孔的直徑及突涌水的流量，在泄水孔內(nèi)植入帶有閥門、法蘭接口的排水管，通過法蘭接口直接接入自吸泵，將水有組織地排出坑外，不在坑內(nèi)漫流，以免影響基礎施工，直至筏板施工完畢。筏板混凝土達到強度后關閉排水管閥門，拆除水泵，完成封堵。

3.1 測定泄水孔流量

在處理方案實施前，必須測得泄水孔的出水量，以匹配合適的排水管及吸水泵。由于該承壓水是由抗浮錨桿鉆孔時觸發(fā)的，因此泄水孔直徑應跟鉆桿直徑相同，再通過某時間段內(nèi)收集的水量，即可計算出該泄水孔水流的速度。項目部通過將水引至一個預先挖好的集水坑內(nèi)，通過計算集水坑的體積，并記錄放水時間，排除滲水的誤差，可基本確定水的流速以及單位時間的流量。

3.2 插入排水管

排水管直徑根據(jù)泄水孔孔徑確定，可以比泄水孔孔徑略大，以保證排水管周邊不漏水，排水管插入泄水孔深度大于1 m。排水管設有閥門，上端為法蘭接口，管身帶有膨脹止水環(huán)；混凝土澆筑時，止水環(huán)位于筏板1/3～2/3處，筏板澆筑后，排水管上的閥門與法蘭接口位于筏板上留置的操作坑內(nèi)（圖3）。排水管在插入前，預先將閥門及法蘭接口加工安裝好，閥門處于開啟狀態(tài)；并在排水管端部綁扎過濾網(wǎng)，防止在排水過程中帶出泥沙。排水管安裝后，要保證水流盡量從排水管流出，若在排水管周圍有明顯漏水，則需進行堵塞處理。

3.3 有組織排水

排水管植入后，通過在排水管的法蘭接口接入水管，將承壓水引至基坑內(nèi)開挖好的集水坑內(nèi)，再接入水泵排出坑外。工程場地較小，在基坑側壁與筏板間無富余空地，無法設置明排的集水坑，因此直接在排水管法蘭接口接入吸水泵（圖4），吸水泵的功率可根據(jù)排水管出水的流量進行計算。自吸泵功率偏大或偏小都會影響排水效果。

3.4 關閉閥門封堵排水管

承壓水泄水孔外泄的水在有組織排水后，將基坑底部水浸泡過的地方重新清底，立即組織筏板施工。筏板混凝土澆筑后3～5 d，筏板具有一定強度之前，自吸泵一直處于開啟狀態(tài)，以防止承壓水外泄時對筏板質(zhì)量造成影響。筏板混凝土達到強度后關閉泄水管閥門，拆除自吸泵。

圖3 排水管插入

圖4 自吸泵

自吸泵拆除后，用封堵板將排水管的法蘭接口封堵，并使用與筏板同強度等級的混凝土將筏板留置的操作坑填充，則該處承壓水外泄將徹底封堵。

4 關鍵點總結

承壓水外泄時直接封堵較困難，目前沒有有效的黏合劑可在有水的情況下與土壤迅速固化，因此必須進行有組織的排水，盡快恢復施工，完成筏板混凝土的澆筑，是處理承壓水外泄的重點。如果使用自吸泵，則須選擇功率與出水量匹配的水泵，以免影響排水效果?；炷廖催_到一定強度前，自吸泵不能停止抽水，以防止承壓水繼續(xù)突涌對筏板混凝土質(zhì)量產(chǎn)生影響，同時影響泄水孔封堵效果。

5 結語

承壓水作為一種常見的地下水存在形式，在地下工程施工中較為常見，一旦遇到后，對施工、基坑安全的影響較大。因此，在河流周邊、山地丘陵等地質(zhì)構造復雜的地域，在進行前期勘探時，需著重考慮承壓水的存在，提前勘明、提早處理、提早防范。

同時，承壓水外泄對基坑底部承載力、基坑穩(wěn)定性會產(chǎn)生較大影響，必須及時排水，進行筏板施工，以減小對基坑安全的影響。另外，承壓水具有較大的靜水壓力，無法直接封堵；承壓水的影響范圍也常在基礎施工期間。因此，必須先進行有組織的排水，然后封堵，才能起到較好的處理效果。