段 俊

(上海軌道交通十四號(hào)線發(fā)展有限公司 上海 200433)

0 引言

隨著城市發(fā)展，城市用地緊缺帶動(dòng)了地下空間的開發(fā)，使得深基坑工程數(shù)量大幅增加。眾所周知，地下水對(duì)基坑開挖期間的安全性影響極大，地下水問(wèn)題引起基坑工程安全問(wèn)題的工程實(shí)例不在少數(shù)。雖然引發(fā)這些事故實(shí)例的原因都與地下水相關(guān)，但是其引發(fā)機(jī)理方式并不相同，其中包括的類型有：基坑隆起、潛蝕、管涌、流土(砂)、基坑突涌、圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏引起基坑外地面沉降等[1-3]。

針對(duì)這些深基坑常見工程問(wèn)題，采取的常用手段包括：①在基坑內(nèi)部降低承壓水、降低潛水等具有威脅性的水原體[4]；②加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的止水能力，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題的部位進(jìn)行注漿加固、止水堵漏等措施[5-6]。深基坑工程處于地表之下，地下情況極為復(fù)雜，前期的工程勘探不可能將地下地層的每一個(gè)部位探查得非常明確。地下工程水文地質(zhì)情況的不確定性，可能會(huì)對(duì)某些深基坑工程引發(fā)工程事故。

針對(duì)基坑隆起、流土、管涌等所采取的措施，是在全面了解基坑地下水情況的前提下做出的決策，一般能做到有的放矢。然而，某些由地下水引起的工程事故，即使發(fā)生了也很難查出地下水是怎么引發(fā)工程事故的，甚至連水源都很難查清。針對(duì)這樣的情況就很難制定出卓越有效的處理措施。

上海某深基坑工程施工過(guò)程中，其深基坑底部一處同樣也存在未探明涌水問(wèn)題，經(jīng)過(guò)注漿加固封堵、承壓水降水手段無(wú)果后，采用池水孔處理基坑坑底涌水問(wèn)題，處理效果良好。基于此，本文以上海某深基坑工程為實(shí)例，探索在不知水源的前提下論述深基坑涌水問(wèn)題的施工處理方法。

1 工程概況

1.1 工程場(chǎng)地水文地質(zhì)情況

上海某地鐵車站為地下兩層車站。車站基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，對(duì)周邊環(huán)境保護(hù)要求較高。為了盡量減少對(duì)周邊環(huán)境的影響，開挖期間擬嚴(yán)格控制降水，制定的降水標(biāo)準(zhǔn)為：潛水隨開基坑挖深度隨挖隨降，降水深度處于開挖面以下1m；承壓水也隨基坑開挖隨挖隨降，降水水頭時(shí)刻處于水土平衡高度偏下位置。工程施工場(chǎng)地地層特征如表1和圖1所示。

表1 施工場(chǎng)地地層特性描述

圖1 基坑剖面及地層分布圖

工程場(chǎng)地內(nèi)潛水層分布②3-2、②3-1等淺部土層，承壓水層主要分布在第⑦、⑧1j層粉性土、砂土層中，水位埋深一般在3～12m，低于潛水水位，并呈周期性變化。第⑦、⑧1j層中間存在⑧1灰色粉質(zhì)粘土層將⑦、⑧1j層隔斷。基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻，深度37.5m，地墻并未隔斷⑦、⑧承壓水層。

1.2 基坑滲漏水情況說(shuō)明

基坑開挖深度18.3m，開挖面處于⑤1-1灰色粘土層，其下為⑤1-2灰色粉質(zhì)粘土層，此兩層均為不透水層。在基坑開挖時(shí)期，嚴(yán)格按擬定的降水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行降水。當(dāng)基坑開挖到地下16m時(shí)，發(fā)現(xiàn)基坑中一處部位持續(xù)單點(diǎn)涌水，涌水流量約為3m3/h，致使基坑坑底積水，不僅嚴(yán)重影響了正?；娱_挖施工，而且不明涌水問(wèn)題對(duì)基坑安全性產(chǎn)生威脅，需要緊急處理此基坑涌水問(wèn)題。涌水部位的主要情況和特點(diǎn)如下：

(1)開挖面為黏土，屬于隔水層。

(2)冒水地點(diǎn)距離西側(cè)地下連續(xù)墻9.8m，距離西側(cè)地下連續(xù)墻2.9m，距離東側(cè)地下連續(xù)墻17m，距離南側(cè)地下連續(xù)墻大于50m。

(3)涌水部位涌出的全部為清水，沒有摻雜絲毫泥沙。

(4)發(fā)生涌水情況后，周邊環(huán)境沒有異常，沉降、變形均正常，基坑坑底沒有觀察到明顯的沉降和隆起現(xiàn)象。

(5)涌水壓力較大，封堵不住。

1.3 施工方應(yīng)對(duì)措施和效果

從上述情況可以得出兩條重要信息：

(1)涌出的水為清水，說(shuō)明涌水位置土層穩(wěn)定性良好，涌水通道暫時(shí)沒有擴(kuò)大的風(fēng)險(xiǎn)。

(2)涌水部位的水源不能確定，水源有可能來(lái)源于深層承壓水或者更深層的承壓水，也有可能來(lái)源于地墻缺陷繞流，抑或來(lái)源于基坑內(nèi)部某處富水區(qū)域。

出現(xiàn)此問(wèn)題后，施工單位對(duì)涌水位置先后進(jìn)行注漿加固、降低承壓水等措施來(lái)控制涌水，注漿加固后涌水點(diǎn)發(fā)生了短距離偏移，偏移量不足1m，部分水泥漿從西側(cè)地下連續(xù)墻墻趾而出。單點(diǎn)涌水量雖然略有緩減，但降低幅度很小。同時(shí)，為了排除水源從西側(cè)地墻可能存在的缺陷而來(lái)，施工方在西側(cè)地墻外圍注漿，但注漿后單點(diǎn)涌水流量沒有絲毫變化，說(shuō)明水源并非穿越西側(cè)地墻而來(lái)。

經(jīng)過(guò)諸多處理措施，均不能解決涌水問(wèn)題，其后果直接阻礙了土方開挖施工，造成局部停工，而且此問(wèn)題一日不解決一日就不能復(fù)工。如果讓這種情況繼續(xù)下去，還可能會(huì)使得涌水流量加大，最終威脅到基坑的安全性，因此必須尋找新的處理措施。

2 深基坑涌水處理施工技術(shù)

深基坑中涌水問(wèn)題分類兩類，一類是帶有泥沙的濁水噴涌，另一類便是不含泥沙的清水噴涌。在基坑安全性上，濁水噴涌是一個(gè)危險(xiǎn)信號(hào)，水流攜帶的大量泥沙，地層中土體流失使得水力通道越來(lái)越大，最終威脅到基坑安全。清水噴涌不含泥沙，地層不發(fā)生損失，水力通道并不發(fā)生改變，中短期基坑局部少量涌水對(duì)基坑安全并沒有太大威脅?；诖耍诨佑克y以封堵的情況下，可不必將基坑涌水完全封堵住，只需采取措施使得涌水點(diǎn)只涌水而不夾帶泥沙，保持地層土骨架完整。基于這樣的原理，對(duì)于該工程實(shí)例處理涌水問(wèn)題，設(shè)置泄水便可[7]。

2.1 泄水施工技術(shù)

深基坑底部施工泄水孔較為簡(jiǎn)單，這里不做詳細(xì)介紹。深基坑底部泄水孔結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。

圖2 泄水孔結(jié)構(gòu)示意圖

泄水孔具體施工流程為：準(zhǔn)備材料，包括基坑應(yīng)急回填材料→將基坑明水抽干，并在涌水位置處快速挖到地下結(jié)構(gòu)底標(biāo)高→以涌水位置為中心開挖3.5m×3m矩形槽，槽深度0.5m→尋找涌水點(diǎn)，以涌水點(diǎn)為中心人工挖直徑約0.8m的圓坑，深度0.5m→在直徑0.8m圓形坑中放入長(zhǎng)度1m的封底井管，并在坑中回填粗砂(濾料)做濾層→在3.5m×3m矩形槽中回填粒徑小于5mm的碎石，同時(shí)在井管周圍回填粗砂，將3.5m×3m矩形槽填平→在井管中下泵抽水，碎石回填區(qū)域鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片并施工混凝土墊層→將井管接高，并施工地下工程底板結(jié)構(gòu)。

2.2 泄水孔施工工藝控制要點(diǎn)

(1)雖然涌水點(diǎn)涌出的是清水，初步判定風(fēng)險(xiǎn)性并不大，但是為了安全仍按照最壞打算準(zhǔn)備基坑回填材料和措施。

(2)土方開挖挖到底板結(jié)構(gòu)標(biāo)高底部，如果3.5m×3m矩形槽區(qū)域存在下翻梁等下翻結(jié)構(gòu)，開挖深度增加，至少開挖到下翻結(jié)構(gòu)底部標(biāo)高位置。

(3)濾料(粗砂、5mm碎石)回填區(qū)域開挖完成后，在冒水處放置Φ273井管做為泄水孔，井管底部鋼板封底，井管放置完成后，采用粗砂回填，回填粗砂需將整個(gè)濾頭全部包住。粗砂層全部回填完成后，再回填5mm碎石將整個(gè)濾層回填區(qū)域填滿。濾層回填完成后，立即下泵抽水，并觀察濾層的冒水情況。

(4)泄水孔抽水啟動(dòng)后，5mm碎石濾層無(wú)冒水情況時(shí)，表明泄水孔施工成功，施工方立刻在濾層區(qū)域施工雙層鋼筋網(wǎng)片，完成后立即澆筑混凝土墊層。

(5)墊層施工完成達(dá)到強(qiáng)度后，將泄水孔井管接長(zhǎng)，施工結(jié)構(gòu)底板，結(jié)構(gòu)底板施工和混凝土養(yǎng)護(hù)期間泄水孔適當(dāng)保持抽水狀態(tài)；當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的70%后，停止抽水，但不封堵泄水孔。封堵泄水需要經(jīng)過(guò)專門調(diào)查研究后才可。

(6)第一節(jié)井管設(shè)置濾孔。第二節(jié)井管最終處于底板混凝土中，全長(zhǎng)不設(shè)置濾孔，并且在井管中部設(shè)置兩道止水鋼板。

3 結(jié)論

涌水是深基坑工程最為敏感的問(wèn)題，這是因?yàn)橐呀?jīng)發(fā)生的深基坑工程安全事故實(shí)例中，地下水問(wèn)題是最主要的幾個(gè)原因之一。

地下水引發(fā)的工程問(wèn)題通常有潛蝕、管涌、流土，坑底隆起等，而這些常見的地下水引發(fā)的工程事故都能找到地下水源頭，如此可以做到有的放矢，容易對(duì)工程事故做出針對(duì)性質(zhì)措施。

但是，如本文述及的工程實(shí)例卻難以找到地下水源頭，這就導(dǎo)致應(yīng)對(duì)措施無(wú)的放矢，大大增加了應(yīng)對(duì)措施的盲目性。此外，基坑開挖即將見底，此時(shí)對(duì)基坑開挖面以下進(jìn)行水泥漿(或者其它固化劑)固化封堵加固存在重大風(fēng)險(xiǎn)，處理不當(dāng)可能導(dǎo)致深層承壓水與基坑底部聯(lián)通、不得不將基坑回填的風(fēng)險(xiǎn)。這是因?yàn)樯虾５貐^(qū)地下水較高，承壓水頭通常在地下5m左右，此時(shí)基坑開挖已經(jīng)達(dá)到16m，地基加固設(shè)備在加固時(shí)先引孔，直接聯(lián)通了承壓水層與基坑坑底的聯(lián)系，如果處理不當(dāng)承壓水直接順著設(shè)備引孔部位冒出，導(dǎo)致基坑坑底被淹沒，同時(shí)注入地下的漿液也會(huì)隨著地下水流動(dòng)而流失。面對(duì)較大壓差的承壓水，除了長(zhǎng)時(shí)間抽取地下水之外，工程上幾乎沒有其它較好封堵手段。在地面進(jìn)行加固時(shí)，由于承壓水頭低于地面標(biāo)高，無(wú)論引孔設(shè)備如何引孔，地下承壓水都不可能涌出地面，注漿加固時(shí)就不存在水力壓差問(wèn)題，注入的漿液也不會(huì)流失。

在注漿加固等措施無(wú)效的前提下，本文研究了泄水孔處理深基坑坑底涌水難題。該方法可操作性強(qiáng)，容易實(shí)施，處理效果良好，可為同類工程積累工程經(jīng)驗(yàn)，但該方法可用于處理基坑清水噴涌問(wèn)題，對(duì)于基坑濁水噴涌問(wèn)題需慎重采用。