軟土地區(qū)深基坑帷幕缺陷處理方法探討

丁向東，張海發(fā)，馮京京

(1．江蘇省建苑巖土工程勘測(cè)有限公司，江蘇南京210019;2．水利部珠江水利委員會(huì)珠江水利綜合技術(shù)中心，廣東廣州 510611)

隨著工程建設(shè)規(guī)模的增加、城市用地越來越緊張，而基坑深度越來越深，發(fā)生事故的后果越來越嚴(yán)重，基坑開挖對(duì)周圍建筑、管線的影響越來越大，基坑安全性也越來越得到重視；據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國約有90%以上的基坑工程事故中都與地下水有不同程度的關(guān)系，而地下水的變化也是導(dǎo)致基坑周圍土體及建筑、管線等產(chǎn)生變形破壞的重要因素，因此，對(duì)基坑開挖過程中地下水的控制，在基坑工程中顯得尤為重要。

目前的基坑工程中，主要應(yīng)用止水帷幕作為隔斷坑內(nèi)外水力聯(lián)系的措施，常用的方式有：雙軸深攪樁、三軸深攪樁、高壓旋噴樁、TRD等各種方式。帷幕的質(zhì)量成為基坑工程的關(guān)鍵影響因素，土質(zhì)情況一般較為復(fù)雜，施工水平也參差不齊，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致帷幕搭接不全或漏水，對(duì)基坑的安全極其不利。

帷幕質(zhì)量問題在基坑開挖前，可采用補(bǔ)打深攪樁或旋噴樁的方式進(jìn)行加固；但在開挖后發(fā)現(xiàn)帷幕質(zhì)量問題，處理起來就較為困難，深攪樁及旋噴樁壓力較大，流漿現(xiàn)象比較嚴(yán)重，只能采取低壓注漿或雙液注漿的方式。目前帷幕的檢測(cè)一般采用試塊強(qiáng)度或靜力觸探法，開挖前很難全面檢測(cè)出是否有缺陷及缺陷位置，只有開挖后才能詳細(xì)檢測(cè)出帷幕質(zhì)量。本文從南京河西軟土地區(qū)某基坑開挖后基坑漏水并采取有效措施對(duì)帷幕進(jìn)行加固的實(shí)例，探討了基坑開挖后帷幕的補(bǔ)強(qiáng)措施，對(duì)基坑施工有較好的借鑒作用。

1 工程概況

1.1 工程概況

某基坑位于南京市鼓樓區(qū)。屬長江漫灘地貌單元。場地西側(cè)為長江，距場地僅1.50 km。

擬建建筑為一幢地上22層的商場及辦公樓，下設(shè)兩層地下車庫。±0.00相當(dāng)于渤海高程8.20 m，基坑實(shí)際挖深為14.55～15.15 m。

周邊場地環(huán)境較復(fù)雜。場地北側(cè)為現(xiàn)有道路，距用地紅線約7.3 m；場地西側(cè)為已建小區(qū)，地下室外墻距用地紅線約為5.3 m，距樓房最近處約10.0 m；場地南側(cè)地下有兩條城市供水管線，距離地下室外墻最近處約6.1 m，管線埋深約3.5 m；場地東側(cè)為現(xiàn)有道路，距用地紅線最近處約6.4 m。

1.2 工程地質(zhì)條件

擬建場地表層為填土?；又ёo(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)所涉及的土層自上而下分述如下：

①-1雜填土(Q4mL)：灰色、灰黃色、灰褐色，稍濕-很濕，主要由粉質(zhì)黏土夾碎石、石子、磚塊等雜物組成，硬質(zhì)物含量40%～60%，結(jié)構(gòu)松散。堆填時(shí)間<5 a。

①-2素填土(Q4mL)：灰色，灰黃色，濕-很濕，軟～可塑，主要由粉質(zhì)黏土夾碎磚石及零星植物根莖組成，結(jié)構(gòu)松散。回填時(shí)間小于5 a。

②-1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土：灰黃-灰色、灰黑色，飽和，軟～流塑，中偏高壓縮性，局部夾薄層粉土、粉砂。無搖振反應(yīng)，刀切面較光滑，干強(qiáng)度中等，韌性中等。

②-2淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土、粉砂：灰色、灰黑色，飽和，軟～流塑，高壓縮性，夾少量薄層狀粉土、粉砂，含少量腐殖物及白色螺殼。搖振反應(yīng)緩慢，刀切面稍具光澤，干強(qiáng)度中等偏低，韌性中等偏低。分布穩(wěn)定。

②-3粉質(zhì)黏土夾粉土、粉砂：灰色，飽和，軟塑，高壓縮性。搖振反應(yīng)緩慢，刀切面具光澤，干強(qiáng)度中等偏低，韌性中等偏低。具較清晰的水平狀沉積微層理，夾薄層粉土、粉砂。分布穩(wěn)定。

③粉質(zhì)黏土混礫石 (Q3al)：灰色、雜色，飽和，軟～可塑，中壓縮性，無搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等。粉質(zhì)黏土中混雜較多的砂礫石，大小不一，分布不均，局部較富集，礫石含量20%～30%，粒徑多為0.10～3.00 cm，少數(shù)大于8.00 cm，呈次棱角狀～次圓狀，成分多為石英質(zhì)，硅質(zhì)，局部充填中粗砂。該層全場區(qū)分布。頂板埋深57.50～59.80 m，層頂標(biāo)高-52.28～-50.03 m，層厚0.40～1.50 m。

④-1強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖(K2P)：棕紅色、褐紅色，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，結(jié)構(gòu)大部分破壞，礦物成分顯著變化，裂隙極發(fā)育，風(fēng)化巖以密實(shí)砂土狀為主，局部夾碎塊狀，碎塊手捏易碎，錘擊易散，局部夾硅化巖脈，巖脈強(qiáng)度高、硬度大。該層遇水易軟化，干鉆難以鉆進(jìn)。頂面局部起伏變化較大。頂板埋深58.70～60.50 m，頂板標(biāo)高-52.98～-51.23 m。層厚0.50～2.80 m。

④-2中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖(K2P)：棕紅色、褐紅色，粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，巖體較完整，巖芯呈中～短柱狀，局部碎塊狀，采取率≥70%～85%，錘擊聲較啞，輕微回彈，有凹痕，易擊碎，有輕微吸水反應(yīng)，在空氣及水中不穩(wěn)定。巖石裂隙節(jié)理較發(fā)育，沿裂隙充填寬1～2 mm石膏細(xì)脈，巖石受力后易沿裂隙面或?qū)永砻媪验_。巖石軟化系數(shù)0.22，屬軟巖～極軟巖，巖體較完整，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ～Ⅳ級(jí)。巖芯中局部夾含礫石，粒徑0.5～3 cm，含量5%～15%，以硅質(zhì)、石英質(zhì)為主。頂板埋深63.00～64.50 m。

表1 各土層的設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)表Table 1 Design and calculation parameters table of each soil layer

1.3 水文地質(zhì)條件

擬建場地位于南京市河西地區(qū)，屬長江漫灘地貌單元。場地西側(cè)為長江，距場地僅1.50 km。

擬建場地屬長江漫灘地貌單元，根據(jù)勘探揭示的地層結(jié)構(gòu)，勘探深度范圍內(nèi)的地下水主要為淺層潛水。潛水含水層由①層人工填土、②層新近沉積的淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土構(gòu)成。場地填土厚度普遍較大，由于密實(shí)度差，其間的大孔隙往往成為地下水的賦存空間，且連通性較好，富水性及透水性較好，屬中透水地層，雨季水量較豐富。新近沉積的②-1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、②-2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土、②-3層粉質(zhì)黏土，為飽水地層，但給水性較差、透水性弱，屬微～弱透水地層。

場地內(nèi)地表水及孔隙潛水對(duì)混凝土具微腐蝕，對(duì)鋼筋混凝土中的鋼筋具微腐蝕；土對(duì)混凝土及鋼筋混凝土中鋼筋具微腐蝕。

設(shè)計(jì)時(shí)水位按整平后地表下1.0 m考慮。

1.4 基坑支護(hù)及降、隔水方式

基坑采用鉆孔灌注樁(φ1 300@1 500)加兩層混凝土支撐的支護(hù)型式，樁頂冠梁標(biāo)高為-1.60 m，第一層支撐中心標(biāo)高為-2.10 m，第二層支撐中心標(biāo)高為-8.60 m(-0.40 m)，樁頂與地面間砌磚墻。

基坑支護(hù)樁后設(shè)置一排φ650@900三軸深攪樁帷幕，帷幕深約26 m；基坑內(nèi)布置16口降水管井進(jìn)行降水。具體支護(hù)及隔水方式見圖1。

圖1 基坑支護(hù)及帷幕剖面圖Fig 1 Sectional drawing of foundation pit support and curtain

2 施工中帷幕滲漏及處理措施

由于施工原因，帷幕存在一定的缺陷，基坑內(nèi)土方開挖至地面下12.0 m左右時(shí)，部分區(qū)域樁間滲水，情況較為嚴(yán)重，外側(cè)地下水位降低3.5 m，周邊地面沉降達(dá)12 cm，出現(xiàn)大面積裂縫。樁間漏水情況見圖2。

圖2 支護(hù)樁間漏水情況Fig 2 Water leakage between supporting piles

出現(xiàn)漏水后，施工單位及時(shí)采取了措施，在樁間用快干水泥進(jìn)行封堵，樁內(nèi)側(cè)用磚墻封堵，在滲漏點(diǎn)處預(yù)留泄水孔，欲將滲漏之水引流出來。

樁間及樁內(nèi)封堵后，暫時(shí)控制住了滲漏情況，但不久后其余未封堵區(qū)域及坑內(nèi)地面又出現(xiàn)了大面積漏水的情況。

經(jīng)討論及專家評(píng)審，決定對(duì)帷幕滲漏處進(jìn)行雙液注漿封堵。注漿漿液中摻入適量水玻璃，使其能盡早凝結(jié)。為防止施工對(duì)墻體產(chǎn)生的壓力生成圍護(hù)樁體較大的側(cè)向位移，在施工前對(duì)坑內(nèi)局部反壓回填土，待注漿達(dá)到止水效果后再重新開挖。雙液注漿簡要施工順序及要求如下：

(1)配制化學(xué)漿液；

(2)將配制拌和好的化學(xué)漿和水泥漿注入儲(chǔ)漿桶內(nèi)備用；

(3)注漿時(shí)啟動(dòng)注漿泵，將漿液注入孔底的土體內(nèi)；

(4)注漿過程控制流量和壓力，防止?jié){液流失。

(5) 施工參數(shù)：注漿壓力0.3～0.8 MPa ；注漿流量25～35 L/min；注漿量：0.375 m3/延米。

(6)漿液配比：A液—水∶水泥∶膨脹土∶外摻劑=0.7 ∶1 ∶0.03 ∶0.03，水泥采用PO42.5水泥 ；B液—水玻璃選用35～40°Be′，A液 ∶B液=1 ∶1； 初凝時(shí)間：45 s；凝固強(qiáng)度3～4 MPa/(2 h)。

該方案經(jīng)專家論證，認(rèn)為可行，于2016年6月開始注漿。

3 帷幕加固補(bǔ)強(qiáng)結(jié)果

雙液注漿時(shí)，由于水玻璃初凝時(shí)間很短，漿液流出后迅速凝固，現(xiàn)場觀察，漿液很快就將滲水口堵住，現(xiàn)場流出的漿液大約1 h就有一定強(qiáng)度。

經(jīng)現(xiàn)場注漿試驗(yàn)，注漿深度為地面下10.0～18.0 m；對(duì)所有漏水區(qū)域及可疑區(qū)段均進(jìn)行雙液注漿。

待雙液注漿達(dá)到一定的強(qiáng)度后，在發(fā)生過滲漏的區(qū)域?qū)σ呀?jīng)產(chǎn)生的空腔進(jìn)行補(bǔ)充注漿，將已經(jīng)產(chǎn)生的孔洞填實(shí)，防止道路及地面繼續(xù)下沉。

經(jīng)注漿處理完成后，基坑繼續(xù)開挖，漏水情況得到了徹底解決，后期施工時(shí)，支護(hù)體系及周邊沉降及位移均在安全范圍內(nèi)，直至順利完成基坑施工。

4 結(jié)論

(1)經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，許多深基坑開挖至12.0 m左右時(shí)，帷幕發(fā)生滲漏等問題，證明現(xiàn)有深攪樁在地面下12 m以下，成樁質(zhì)量會(huì)有一定幅度的下降，另外，本基坑根據(jù)水頭壓力計(jì)算，12 m處帷幕強(qiáng)度僅達(dá)到0.1～0.2 MPa，小于水頭壓力，導(dǎo)致樁間產(chǎn)生滲漏。

(2)經(jīng)歷了坑內(nèi)封堵、導(dǎo)流等方式，未能有效修復(fù)帷幕，證明坑內(nèi)封堵的方式并不適用于已開挖基坑帷幕的加固，必須從外側(cè)進(jìn)行加固。另外，從坑底冒水說明帷幕加固必須深入開挖面以下，據(jù)本工程經(jīng)驗(yàn)，深入開挖面以下約3～4 m能很好地起到隔水的作用。

(3)雙液注漿可有效地在帷幕外側(cè)對(duì)缺陷帷幕進(jìn)行修復(fù)，但施工時(shí)要注意控制水玻璃的摻入量及注漿時(shí)間，摻入量過少、漿液會(huì)流失，摻入量過多，初凝時(shí)間較早，可能會(huì)堵管。

(4)雙液注漿對(duì)帷幕進(jìn)行修復(fù)后，須對(duì)已滲漏區(qū)域帷幕外側(cè)進(jìn)行補(bǔ)充注漿以填實(shí)空洞，防止地面及道路因掏空而繼續(xù)產(chǎn)生沉降。