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深基坑侧壁渗漏水成因分析及治理措施

时间:2018-05-05 15:59

□北京城乡建设集团有限责任公司马海燕  陈振溢

    摘要:北京地处干旱少雨地区,工程施工降水造成的地面沉降所带来的危害已经十分严峻,为了稳定地下水位,目前工程施工多采用堵水+抽排方式控制地下水。在深基坑工程施工过程中,需保证基坑侧壁无渗漏水。我公司在轨道交通某明挖区间施工中,通过对深基坑侧壁渗漏水成因进行分析,采取切实可行的堵水及引流导排治理措施,保证了基坑施工的安全和稳定。

关键词:深基坑;侧壁;渗漏水;治理措施

 

1 工程概况

    轨道交通新机场线北航站楼站~永兴河区间含新机场线和R4线两条并行轨道交通线路,位于河北固安和北京行政区交界位置。新机场线区间施工长度839.098m,R4线区间施工长度859.099m,两线施工总长度1698.197m(中部预留卫星厅,本次暂不施做),结构形式均为单洞双线双跨箱型结构。

区间基坑采用明挖法施工,标准段宽14.6m,基坑开挖深度约16.5m~18.7m;围护结构采用Ф1000钻孔灌注桩+锚索支护体系,局部为桩撑体系;围护桩间距1.6m,局部为1.5和1.4m,嵌固深度9.0~9.9m;锚索为一桩一锚,竖向间距2.8~4.5m。

图1 新机场线平面图

沿线地层自上而下依次为:粉质填土、粉细砂、粉土、粉质粘土等,结构顶板位于粉细砂层,底板位于粉质粘土层。工程施工时涉及2层地下水,分别为潜水(二)、层间潜水(三),水位位于结构底板底标高上约3.77~4.66m。

 

图2 水文地质剖面图

    地下水控制采取桩间帷幕止水结合坑内疏干方案,围护桩间打设2根Ф600高压旋喷桩形成隔水帷幕,进行隔水处理,疏干井采用Ф400无砂混凝土管井。

    由于水位位于结构底板上约3.77~4.66m,由此形成了基坑内外较大的水头差[1],对于基坑土方开挖到第三道锚索后,基坑侧壁渗漏水存在隐患。

2 基坑侧壁渗漏水情况

    由于基坑土方开挖处于冬期施工,随着土方的逐步开挖(卫星厅北侧基坑开挖至第三道锚索,卫星厅南侧开挖至第四道锚索),已支护完成的基坑东侧壁出现渗漏结冰,局部喷锚面脱落、网片钢筋锈蚀和侧壁背后空洞等现象。

另外,基坑支护期间先期预埋的侧壁导流管冻结,导致侧壁后地下水未能完全进行导流引排,出现导流水冻结情况。

             

图3 基坑侧壁渗漏水结冰                       图4 局部喷锚面脱落

3 渗漏水成因分析

3.1 隔水帷幕施工质量差

    围护结构采用Ф1000@1.6m钻孔灌注桩,桩间打设2根Ф600高压旋喷桩形成隔水帷幕,进行隔水处理,如图5钻孔灌注桩与旋喷桩咬合平面图所示。高压旋喷桩施工质量(夹渣、断桩)、垂直度、桩位、旋喷桩与钻孔灌注桩咬合度等控制因素,是影响隔水帷幕隔水效果的重要因素。

 

图5 钻孔灌注桩与旋喷桩咬合平面图

3.2 喷锚护壁不及时

    基坑土方按照“竖向分层、水平分段”的原则进行开挖,竖向分层厚度根据钢腰梁位置为每层2~3m,水平开挖长度结合流水段划分确定,桩间喷锚护壁根据土方开挖情况随挖随喷。

由于地下水位较高,且土方机械开挖施工速度较快,喷锚护壁没有及时施工,导致桩间出现渗漏水现象,局部涌水、涌砂。

3.3 冬期施工保温措施不到位

    基坑土方施工处于冬期,日间中午气温较高,夜晚气温最低达到-10℃,地下水呈冻融循环现象。土方开挖及喷锚护壁应在日间进行施工。由于工期紧,土方开挖连续作业,夜晚气温低,喷锚护壁保温措施不到位,混凝土受冻,出现喷锚护壁局部露筋、松散、脱落现象。

4 渗漏水治理措施

4.1 注浆封堵

    (1)人工清除基坑侧壁冰挂,对于位置较高的冰挂,采用搭设脚手架的方式进行人工凿除,不得使用机械凿除。喷锚护壁背后结冰也要进行人工凿除,防止春季气温升高,结冰融化造成涌水、涌砂。

    (2)在侧壁桩间渗漏区域静压注浆封闭渗漏点,浆液为1:1水泥-水玻璃双液浆,水泥采用P.O32.5普通硅酸盐水泥,水玻璃模数2.2~2.8,浓度不低于35Be'。注浆管采用钻孔顶入法施工,长度不小于1.2m,内插角度10°~15°,外露20cm,注浆孔竖向间距不大于1m。

    (3)对于单处渗漏量较大的部位,护壁渗漏面处完成静压注浆后,人工钻孔安设Ф32导流花管,花管末端切削成斜面,并用80目滤网包裹,防止泥浆溢流;导流管安装前外露端管口用棉絮填塞,待混凝土喷射完成后取出棉絮;导流管与侧壁的空隙用双快水泥充填;导流管将侧壁水引入基底排水沟,采用集水明排的方式将水排出。

4.2 空洞填补

    (1)将围护桩间泥土清理干净,露出桩表面混凝土。

    (2)桩间较大的空洞划分成小的区域自下而上分层处理,每层用沙袋填实,钢筋固定。

    (3)挂网喷射混凝土,待混凝土达到强度后,通过预埋的注浆管进行注浆加固处理。

    (4)土方开挖严格按方案执行,开挖长度和开挖深度根据土层稳定情况调整,遇渗漏水较大的粉细砂、粉土等不稳定土层时开挖长度不大于6m,深度不大于2m,开挖后及时喷锚护壁。

4.3 锚喷面修补

    (1)现场排查,用油漆喷出需要处理的区域,分区分块人工凿除受冻及松散混凝土,自下而上分层补喷。

    (2)喷锚护壁网片搭接部位开裂处,人工凿除接缝混凝土,露出钢筋网片,对搭接部位网片进行绑扎后重新补喷混凝土。

    (3)补喷的混凝土严格按冬施配合比拌制,补喷后做好混凝土保温措施。

4.4 盲沟导流

    在基底四周开挖300×200mm导流盲沟,坡度3‰,盲沟和集水坑内铺设透水性好的碎石,同时在盲沟内埋设一根Ф80的排水盲管,确保排水畅通,侧壁水通过导流管流入盲沟,最终汇集到坑内集水井,采用抽水机或泥浆泵集中抽排到坑外。

 

图6 导流盲沟横断面图

4.5 空洞普查

    采用探地雷达对基坑周边10m范围内地层进行探测,发现地质疏松区、地质异常区、地下空洞等区域后,及时采用地面静压注浆方法进行处理,消除安全隐患,确保区间后续施工和周边环境的安全。

4.6 加强监控量测

    对基坑侧壁出现渗漏水区域,在漏水点半径50m范围内,监测点增加监测频率(监测频率由每天观测一次增加到每天两次),对基坑深层土体水平位移、支护结构水平位移、支护结构垂直位移、锚索轴力、周边建(构)筑物和施工道路的动态变化进行监测,及时报告监测结果,派专人24h值班。

5 渗漏水预防措施

    (1)严格按经过审批的土方开挖方案施工,分层开挖时,靠近围护桩侧壁处,边开挖边注意观察,发现渗漏水,及时封堵处理,并缩短开挖长度,开挖后及时喷锚护壁,加强冬季施工混凝土保护措施;

    (2)严格把控旋喷止水桩施工质量,制定相应环节的控制性措施和必要的工艺加强措施,严格控制止水桩施工的水泥参合量、提升速度、喷浆压力、外加剂含量等因素[2],使帷幕连续、闭合,保证止水效果;

    (3)基坑局部侧壁发生渗漏水情况,应积极采取快速、高效的封堵及治理措施,基坑侧壁渗漏水没有封堵好,不向下继续开挖,防止流砂、涌泥事故发生;

    (4)基坑开挖前加强水位监测,基坑开挖过程中加强基坑变形监测,及时对监测数据进行分析,确保信息化施工;基坑侧壁有渗漏水发生时,需提高监测频率,扩大监测范围,有监测值预警时需及时向上级部门报告。

    (5)制定应急预案及应急处理机制,在突发事件发生时,反映迅速,及时处理,遏制事态扩大,避免造成严重后果。

6  结语

    深基坑侧壁渗漏水产生原因十分复杂,影响因素众多,基坑侧壁渗漏水防治对围护结构施工的各个环节都有较高要求,本工程深基坑侧壁渗漏水发现及时,方法得当,措施到位,取得了较好的效果,避免了事故的扩大,确保了基坑主体工程的施工质量和工期,积累了深基坑侧壁渗漏水的治理经验。

 

参考文献:

[1] 赵云非,王晓琳.城市地铁深基坑施工渗漏水原因分析与预防[J].隧道建设,2013 (3):242-246.

[2] 徐宁.某排桩支护基坑渗漏水的事故处理及原因分析[J].广州建筑:2007(3),3335.

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