地鐵深基坑施工滲漏水原因與防治措施

陳楊

（長(zhǎng)沙市軌道交通集團(tuán)有限公司，長(zhǎng)沙 410000）

1 引言

近年來(lái)，我國(guó)在城市地鐵施工過(guò)程中，深基坑的深度不斷增加，基坑內(nèi)的降水深度也會(huì)隨之增大，基坑內(nèi)部與外部的水頭自然而然地變大，導(dǎo)致深基坑施工存在較大的安全隱患。本文以水文條件、地質(zhì)條件、施工技術(shù)及地下水位等作為切入點(diǎn)，對(duì)深基坑出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象的原因展開(kāi)研究，結(jié)合實(shí)際問(wèn)題提出合理的優(yōu)化措施。

2 工程概況

本文以某車(chē)站建設(shè)工程為研究案例，該車(chē)站設(shè)計(jì)為地下2層島式站臺(tái)車(chē)站，車(chē)站標(biāo)準(zhǔn)段和端頭井采用箱形框架結(jié)構(gòu)，車(chē)站的起止樁號(hào)為YDK27+681.459~YDK27+825.059。中心樁號(hào)為YDK27+752.759，車(chē)站建設(shè)總長(zhǎng)度為143.6 m，站臺(tái)寬度設(shè)計(jì)為11 m，其中，標(biāo)準(zhǔn)段的寬度設(shè)計(jì)為19.7 m，建設(shè)沿線設(shè)計(jì)有3個(gè)進(jìn)出口、5個(gè)風(fēng)亭。車(chē)站的平均回填厚度約為4 m。

3 滲漏原因分析

3.1 水文地質(zhì)因素

該項(xiàng)目建設(shè)所在地位于我國(guó)的沿海地帶，區(qū)域內(nèi)的地下水相對(duì)豐富，地下水的水位偏高，在深基坑施工過(guò)程中，采取降水措施后，基坑內(nèi)部與外部的水頭差異比較大。初見(jiàn)水位保持在0.5~1.0 m，水頭高度保持在5~8 m，當(dāng)深基坑開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的水頭高達(dá)20 m。結(jié)合施工過(guò)程中監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)信息來(lái)看，圍護(hù)結(jié)構(gòu)5~8 m部位的變形狀況尤為嚴(yán)重，假若圍護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生較大的變形，必然會(huì)產(chǎn)生裂縫，進(jìn)而導(dǎo)致深基坑出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象。

3.2 施工因素

通過(guò)深入調(diào)研發(fā)現(xiàn)，對(duì)深基坑滲漏水現(xiàn)象造成影響的施工因素主要是兩方面：圍護(hù)結(jié)構(gòu)與基坑開(kāi)挖。

3.2.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工

現(xiàn)階段，我國(guó)的城市地鐵深基坑開(kāi)挖作業(yè)基本上都是用地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，因施工班組的施工水平有限，或是施工現(xiàn)場(chǎng)的管理力度不夠，導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量無(wú)法得到良好的保證，促使圍護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象。綜合而言，圍護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲漏水的主要原因如下：

1）混凝土的質(zhì)量不滿足設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致地連墻部位的混凝土因開(kāi)裂而出現(xiàn)漏水現(xiàn)象；

2）地連墻接頭管松動(dòng)，使接頭部位出現(xiàn)漏水現(xiàn)象；

3）地連墻的深度不符合要求，未有效地將透水層隔斷；

4）泥漿護(hù)壁作業(yè)不合格，孔壁部位的土體塌落在混凝土內(nèi)，促使地連墻出現(xiàn)孔洞，導(dǎo)致滲漏水；

5）接駁器的數(shù)量過(guò)多，但是接駁器的間距設(shè)置偏小，基本上都是集中在同一個(gè)層面中，這種設(shè)置方式出現(xiàn)隔斷面的可能性比較大，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土骨料無(wú)法深入下層，在混凝土難以振搗密實(shí)的情況下導(dǎo)致滲漏水現(xiàn)象；

6）地連墻的垂直度不達(dá)標(biāo)、接縫加固不合理，以及墻體不均勻沉降也會(huì)導(dǎo)致滲漏水現(xiàn)象出現(xiàn)。

3.2.2 基坑開(kāi)挖

結(jié)合實(shí)際情況而言，我國(guó)目前尚未頒布有關(guān)深基坑開(kāi)挖以及結(jié)構(gòu)施工方面的規(guī)范文件，但是部分城市因地鐵項(xiàng)目開(kāi)發(fā)比較早，積累了一定的施工和管理經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)地鐵深基坑施工頒布了相關(guān)作業(yè)規(guī)程[1]。

1）基坑施工。深基坑施工的流程為：（1）地下連續(xù)墻施工→樁基礎(chǔ)施工→結(jié)構(gòu)柱施工→基坑排水、降水施工；（2）開(kāi)挖土方，設(shè)置第一道支撐；（3）開(kāi)挖土方，設(shè)置第2道支撐；（4）繼續(xù)開(kāi)挖土方至基坑底部，墊層施工；（5）當(dāng)墊層混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，拆除支撐。分析施工流程可以發(fā)現(xiàn)，深基坑的開(kāi)挖基本上都是按照先支撐后開(kāi)挖的原則作業(yè)。嚴(yán)禁在未支撐的情況下直接開(kāi)挖。實(shí)際施工中，鋼支撐的設(shè)置必然會(huì)對(duì)開(kāi)挖作業(yè)造成一定的影響，導(dǎo)致挖掘機(jī)的作業(yè)效率降低。但是部分施工單位為了提高施工效率，縮短施工工期，可能不設(shè)置支撐，進(jìn)而導(dǎo)致深基坑出現(xiàn)安全事故。

2）現(xiàn)場(chǎng)施工存在的隱患。當(dāng)深基坑開(kāi)挖至端頭部位時(shí)，應(yīng)設(shè)置第2道支撐，支撐需深入土層以下5 m。結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，圍護(hù)結(jié)構(gòu)在開(kāi)挖作業(yè)12 h以內(nèi)并未發(fā)生較大的變形狀況，變形最大部位集中在深基坑底板以上5 m部位。假若基坑開(kāi)挖至設(shè)計(jì)深度后未及時(shí)有效地設(shè)置支撐，那么圍護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形的可能性非常大，進(jìn)而導(dǎo)致施工面臨較大的安全隱患。

3.3 水位監(jiān)測(cè)中存在的問(wèn)題

1）埋設(shè)時(shí)間不及時(shí)。從埋設(shè)水位管到真正開(kāi)始水位測(cè)量，周期為17~24 d。如果在土方開(kāi)挖時(shí)才開(kāi)始埋設(shè)水位管，可能會(huì)出現(xiàn)水位監(jiān)測(cè)不及時(shí)，影響基坑安全。如果是基坑開(kāi)挖后才開(kāi)始埋設(shè)水位管，往往還會(huì)錯(cuò)過(guò)基坑開(kāi)挖前的降水階段監(jiān)測(cè)[2]?；咏邓彩撬槐O(jiān)測(cè)的重點(diǎn)，因?yàn)楦鶕?jù)開(kāi)挖前基坑降水過(guò)程中基坑外水位變化的情況，就可以初步分析基坑的滲漏水情況。綜上所述，水位管埋設(shè)的最佳時(shí)間應(yīng)該是圍護(hù)結(jié)構(gòu)完成后基坑降水施工前，將水位管埋設(shè)好，并測(cè)量初始值。

2）隔水層隔水措施不合理。地下結(jié)構(gòu)層中的承壓水水量比較大，且存在較大的水壓，一旦出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，必然會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，因此，承壓水應(yīng)該作為施工單位監(jiān)測(cè)活動(dòng)中的重中之重?，F(xiàn)行管理規(guī)范明確要求，承壓水水位監(jiān)測(cè)過(guò)程中，必須要對(duì)不同的含水層采取科學(xué)有效的隔水措施。標(biāo)準(zhǔn)化的隔水層施工應(yīng)采用勁土球填充在孔內(nèi)，回填高度不得小于隔水層的高度。實(shí)際施工中，大部分的施工單位為了壓縮施工工期，提高施工效率，都是直接在施工現(xiàn)場(chǎng)取土進(jìn)行填筑，毫無(wú)疑問(wèn)，這種做法會(huì)導(dǎo)致監(jiān)測(cè)獲取的數(shù)據(jù)失去價(jià)值，無(wú)法發(fā)揮出指導(dǎo)作用。

3）監(jiān)測(cè)預(yù)警難度大。因地下水的聯(lián)動(dòng)性非常強(qiáng)，當(dāng)局部出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象時(shí)，其他區(qū)域的地下水則會(huì)迅速地流向滲漏區(qū)域，進(jìn)而導(dǎo)致監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示地下水變化不是很明顯，促使水位下降評(píng)估作業(yè)的難度增大，進(jìn)而導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)預(yù)警。

4 滲漏水的預(yù)防處理

4.1 及早發(fā)現(xiàn)滲漏

結(jié)合前文中的介紹，當(dāng)前所掌握的水位監(jiān)測(cè)方法已經(jīng)無(wú)法再有效地滿足實(shí)際施工的需求，只能對(duì)深基坑施工的水位監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行優(yōu)化完善。本文對(duì)幾種常用的水位監(jiān)測(cè)方法做簡(jiǎn)單的介紹。

1）模擬試驗(yàn)分析方法[3]。這種方法主要是根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷出地下水水位的變化。這種水位監(jiān)測(cè)方法對(duì)監(jiān)測(cè)人員的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)有非常高的要求，理論研究方法只能反映出定性水位波動(dòng)狀況。

2）同位素示蹤法。這種監(jiān)測(cè)方法是在地層中設(shè)置示蹤劑，利用示蹤儀監(jiān)測(cè)示蹤劑完成對(duì)目標(biāo)的測(cè)量，其可以精準(zhǔn)地探尋到滲漏點(diǎn)。

3）高密度電法。這種監(jiān)測(cè)方法是以巖土的電性差異作為依據(jù)，結(jié)合地層的傳導(dǎo)電流分布狀況，判斷出地下是否具有多種電阻力的賦存狀態(tài)。這種監(jiān)測(cè)方法大部分都應(yīng)用在山區(qū)或是采空區(qū)，監(jiān)測(cè)的精準(zhǔn)度相對(duì)比較高，但是實(shí)際測(cè)量過(guò)程中非常容易受到地下管線的影響。需要注意的是，這種方法只適用于定性監(jiān)測(cè)中，不能使用在定量監(jiān)測(cè)中。

4）溫度示蹤法。這種監(jiān)測(cè)方法是以滲流熱監(jiān)測(cè)理論為核心依據(jù)，基于該理論創(chuàng)新出的滲流熱監(jiān)測(cè)技術(shù)。這種監(jiān)測(cè)技術(shù)可以精確地展現(xiàn)出土體內(nèi)部的滲流狀況。

當(dāng)鉆孔穿過(guò)滲漏區(qū)域時(shí)，因其會(huì)受到地下水流動(dòng)的影響，溫度分布曲線圖會(huì)呈現(xiàn)出尖峰狀，具體情況可以參見(jiàn)圖1。圖a反映了當(dāng)?shù)讓硬淮嬖趶?qiáng)滲漏地帶時(shí)，鉆孔中的溫度分布曲線，在這種條件下，溫度曲線與鉆孔的深度存在較大的關(guān)聯(lián)性。圖b反映了當(dāng)?shù)讓哟嬖趶?qiáng)滲漏地帶時(shí)，溫度分布曲線的變化狀況。

圖1 地層溫度曲線

溫度示蹤法的操作性不強(qiáng)，監(jiān)測(cè)人員只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的培訓(xùn)即可上崗作業(yè)，借助專(zhuān)用的測(cè)量設(shè)備對(duì)水位管內(nèi)的水溫進(jìn)行測(cè)量，結(jié)合測(cè)量結(jié)果繪制出地下水溫度變化曲線，通過(guò)變化曲線了解地下水滲漏的具體情況。

4.2 滲漏封堵措施

若地連墻接頭部位出現(xiàn)輕微滲漏現(xiàn)象，可以選擇使用先引后堵方式進(jìn)行處理。施工人員沿著地連墻接頭方向，在混凝土表面開(kāi)鑿出一條尺寸為3 cm×3 cm的凹槽，然后將PVC管放置在凹槽中，滲漏水會(huì)沿著PVC管向下流動(dòng)，使用速凝水泥做封堵處理，保證形成滲水暗道。進(jìn)行二次襯砌作業(yè)時(shí)，當(dāng)混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，對(duì)滲水暗道進(jìn)行注入漿液，保證滲水通道能夠在短時(shí)間內(nèi)被填充。

假若滲漏水比較嚴(yán)重，需要對(duì)地連墻外側(cè)的土體進(jìn)行處理，現(xiàn)階段，施工單位經(jīng)常使用袖閥管注漿法或高壓旋噴法進(jìn)行處理。

1）高壓旋噴。該處理方法是將注漿管深入土層中，由噴嘴部位噴射固化劑，對(duì)土層造成沖擊作用。噴射的同時(shí)，作業(yè)人員提升鉆桿，確保固化劑與土層充分混合，在二者混合固化后，將地連墻的裂縫封堵住。這種處理方法具備良好的經(jīng)濟(jì)性、安全性和可靠性。

2）袖閥管注漿。這種處理方法是利用鉆機(jī)鉆孔，當(dāng)鉆頭鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度后，開(kāi)始安裝袖閥管。利用袖閥管完成土體加固作業(yè)。

5 結(jié)語(yǔ)

地鐵深基坑施工過(guò)程中，基坑出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象的頻率較高，面對(duì)這種嚴(yán)峻的問(wèn)題，施工單位應(yīng)該予以重視。本文在經(jīng)過(guò)全面調(diào)研以后，提出以下建議：

1）選擇合適的方法對(duì)地下水水位的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)性；

2）施工過(guò)程中，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并全程記錄，借助監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)探尋出導(dǎo)致滲漏水出現(xiàn)的具體原因，結(jié)合實(shí)際情況提出有效的處理措施；

3）結(jié)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)、水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、滲漏水狀況展開(kāi)科學(xué)的評(píng)估。