以钻孔桩+止水帷幕为围护结构的基坑
在富水且地质不良地区开挖渗漏技术处理措施
【摘要】南京市宁天城际TA04标长芦站～六合区政府站明挖区间位于宁六公路东侧河塘内，结构东侧是周边二层居民楼，南段与区间高架段连接，由北往南横跨规划龙腾东路、蒋湾路、万盛路。围护结构型式为Ф1000mm@800mm钻孔桩+Ф850mm@600mm三轴搅拌桩止水帷幕，基坑开挖深度为12-16m。因基坑内土层多为淤泥、粉土夹粉砂、淤泥质粉质粘土与粉砂互层，为软土地基，地质条件差；施工止水帷幕过程中又多处遭遇未改迁地下管线，造成了止水帷幕施工连续性欠缺、尚有机械施工误差导致的上下开叉，这一系列的原因造成了围护结构并未达到设计预期的止水效果。由此而引发的基坑渗漏严重影响了预定工期，项目部在这次基坑开挖中采取了综合治理措施，由内而外的全面封堵，最终让工程步入正轨。
【关键词】明挖基坑 渗漏 降水 堵漏
一、工程概况
（一）工程地质
根据该段地质钻孔揭示，基坑开挖范围内的地层主要有：①-1杂填土、①-2素填土、①-3淤泥、②-1c2-3粉土、②-1cd2-3粉土夹粉砂、②-1bd4淤泥质粉质粘土与粉砂互层、②-1d2-3粉砂。这种地层在富水的情况下就会成为典型的不良地质。
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（二） 水文地质
1.地下水类型
该场地地下水的类型主要有上部松散层中孔隙潜水、孔隙承压水和基岩风化带裂隙水三类。其中潜水含水层有填土、新近沉积粘性土、粉砂层，拟建场地②-1c2-3层粉土、②-1cd2-3层粉土夹粉砂、②-1d2-3层粉砂、②-1bd4淤泥质粉质粘土与粉砂互层及②-1bc4淤泥质粉质粘土与粉土互层透水性较强，且分布厚度大，是孔隙潜水的主要含水层。孔隙承压水主要含水层为③-2d1层粉砂及④-4e层中粗砂混卵砾石层，其透水性较强。基岩风化裂隙水含水层主要有白垩系上统赤山组（K2c）砂岩、泥岩、泥质砂岩组成，裂隙水主要存在于强风化岩顶部，与上部砂、卵砾石层相连，富水性较好。
2.地下水水位
勘察期间实测场地孔隙潜水初见地下水位埋深2.10m～2.20m，平均高程7.72m，地下水稳定水位埋深1.59m～3.60m，平均高程7.42m，场地地下水位年变化幅度1.5m左右。根据调查，场地历史最高地下水位接近地表。设防水位取地面。实测承压水水头埋深为5.56m（绝对高程4.36m）。
3.地层渗透性
拟建场地浅部松散层中①-1层杂填土透水性较好，①-2层素填土透水性不均匀，一般为微-弱透水；②-1c2-3层、②-1d2-3层富水性好，透水性较强，多为中层透水；②-1bd4层水平层理发育，水平向透水性明显强于垂直向，总体属于弱透水性；下部②-2b4、②-2b3-4、②-3a2、②-3b3-4、②-4b2、③-1a1-2、③-1a1-2、④-1b2、④-1b2层为隔
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水层，属微透水层。③-2d1-2、④-4e层富水性强，因粘性土夹层较为发育，透水性不甚均匀，总体属中-强透水层。
二、基坑开挖之前的施工和开挖后的渗漏情况
长芦站～六合区政府站明挖区间在基坑开挖之前采取的是坑内降压、疏干降水，在基坑开挖之前一个多月就开始了降水运行，水位一直未到达预期的效果。
为了能在预定的时间节点开挖，不影响既定工期，我项目部采取了加密原定的坑内降水井间距，抽水泵也换成了大功率潜水泵的措施。在上述措施见效后，我项目部开始了明挖区间的土方开挖作业。先期开挖的两小施工段只能开挖到8m的深度，再深挖就会出现因涌水涌砂量增大、面积分布变广而导致人力堵漏跟不上开挖的速度。强行开挖会因渗漏而造成的坑外空洞会越来越大，最后导致坑外塌陷，两侧围护结构失稳。
三、解决措施
（一）基坑内开挖面以上封堵
1.堵漏材料
堵漏材料简单，包括导流水管、速凝混凝土、填充物。导流水管：可以根据渗漏水量大小选择管径，一般可以选择直径4分到1 英寸的橡塑管、胶管或钢管，导流管长度根据渗漏空间情况选择，配套16号细铁丝或木塞若干。速凝混凝土：S型瞬凝水泥（初凝时间 1~2min，终凝时间 2~3min。早强发挥迅速，水灰比W/V=0.4时，抗压强度：4h≥20MPa，1d≥40Mpa，具有微膨胀等特性）配套黄砂，碎石（粒径 5~15mm）。填充物：旧棉絮
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或废旧布料若干。
2.堵漏施工工艺
清理出桩间漏水孔道→充填背后空洞→安装钢筋网片→固定导流管→立模板→拌制速凝混凝土→封堵缝隙→混凝土养护→封堵导流管。清除渗漏部位松散泥土和杂质，露出渗漏孔道或缝隙。有时由于渗漏时间过长缝隙背后的泥沙已经流失，出现较大空洞，可以使用旧棉絮或废旧布料先填塞空洞。旧棉絮及废旧布料既可以阻止泥沙流失，又可以透水，不像泥砂那样容易被水冲散流失。如果缝隙较大，应在缝隙外立模板，以防止混凝土流失。使用瞬凝水泥拌制混凝土，封堵缝隙。封堵时要保持导流管畅通，并将导流水管固定在封堵混凝土当中。混凝土养护4小时以上后，强度达到一定值，即可封堵导流管。使用钢管做导流管，可用木塞或者堵头封堵；使用橡塑或者橡胶软管做导流管的，只要将露出一定长度的导流管弯折绑扎即可。当渗漏水压力较大时，使用这种办法虽然渗漏点被堵住了，带压力水又可能从其他薄弱部位突涌出来。出现这种情况时应对其他被压力水突破的部位继续封堵，同时为了避免这种情况没完没了的重复发生，再次堵漏时可以不封堵导流管，这时应当在导流管入口处增加过滤材料，如安装过滤网、过滤布等，以阻止桩体背后流失过多的泥沙，形成新的空洞。
（二）基坑内开挖面以下突涌封堵
1.堵漏材料
注浆花管、42.5MPa普通硅酸盐水泥、水玻璃。
2.堵漏施工工艺
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找准漏水通道，直接用挖掘机堆土反压。之后采用基坑内注浆固结基坑底部土体，即对漏水部位基底以下、漏水范围内土体进行加固，使基坑底部成为一个整体后再开挖坑内土体。
（三）基坑外漏点范围注浆
1.堵漏材料
注浆花管、42.5MPa普通硅酸盐水泥、水玻璃。
2.堵漏施工工艺
开挖过程中会出现水压过大、坑内人工封堵根本无法阻止漏水造成的泥沙流失，从而在围护结构背后形成大空洞，对基坑安全造成极大隐患。为了阻止泥沙流失，保证基坑安全，我方采取的措施是在坑内漏水处用挖掘机倒土反压漏水点，让基坑背后的空洞不再扩大。紧接着就是在坑外漏水点对应的里程范围打设注浆管，一般采用梅花形布置注浆管，两边分别超出漏水点里程，采取扇形包围的方式布管注浆。注浆孔平面中心距离控制在0.5米以内，使用 42.5MPa普通硅酸盐水泥，水玻璃浓度模数在 2.8～3.4，水泥浆的水灰比控制在 0.6～1，水泥浆与水玻璃的体积比控制在0.5～1之间。施工过程中，要求严格控制注浆压力，保证注浆后形成的加固体有足够的有效半径。注浆顺序由远离漏水点，到逐渐向漏水点靠近，并且要求间隔跳跃施工，即完成一个注浆孔后，要远离刚施工完成的孔位施工，防止两孔或多孔之间联通，扰动已注浆体，使凝结时间与控制时间不符。
（四）坑外降水
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因开挖所需的基坑降水造成了坑内水头高度比坑外要低很多，这种情况就直接导致了止水帷幕的薄弱点成为了内外连通的便捷通道，从而导致了坑内开挖时的大面积涌水涌砂。
在工期只有正常地铁项目一半的宁天城际，为了减少因大量的坑内堵漏和填塞孔洞而造成的工期延误，同时保证基坑本身及周边环境的稳定性，我项目部果断增加了第三项措施---坑外降水。具体做法是：在两基坑外横向5m左右的地方打设疏干降水井，纵向布设间距为8-10m，井深与坑内疏干井一样。在基坑大开挖前就启动坑外降水系统，使基坑内外水头基本持平时再进行开挖，避免开挖时出现因坑外水压高造成的大面积涌水涌砂。
上述三种方法综合运用后，立刻取得了喜人的效果，坑外降水使基坑堵漏和坑外填塞空洞工作量大大减少，加快了原本停滞的施工步伐，形成了一段接一段结构施工的流水作业形式，为工程的顺利完成打下了坚实的基础。
四、结束语
在本次基坑开挖施工过程中，我项目部投入了大量人力、物力，在围护结构止水帷幕未起到应有止水作用的情况下安全完成了基坑开挖和主体结构施作。由此工程得出的经验是：以钻孔桩加止水帷幕为围护结构的基坑，在开挖之前先对引起基坑渗漏的内外部条件做出正确评估，如地下水水量、围护结构的施工状况、地质条件、外部环境等。在正式大开挖之前最好先开挖一小段作为试验段，对其开挖中遇到的渗漏范围、水量大小、坑外水土流失等情况做一个评判，然后决定是采用单纯的边挖边堵漏还是采用多种方式综合处理，以达到安全施工的目的。在此过程中还得每天对各类基坑监测数据进行实时分析，对基坑安全状态要了如指掌。
参考文献：
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(1)长芦站～六合区政府站明挖区间围护结构设计图。
(2)《地下防水工程质量验收规范》（GB50208-2002）
(3)《建筑与市政降水工程技术规范》（JBJ/T111-98）
(4)《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）
(5)《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）（2003版）
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