深基坑滲漏流及透水事故處理技術(shù)與實(shí)例分析

昌偉偉 顧東平

(1.北京建工環(huán)境發(fā)展有限責(zé)任公司，北京 100192;2.宜興市建邦環(huán)境投資有限責(zé)任公司，江蘇宜興 214200)

0 引言

深基坑開(kāi)挖施工是一項(xiàng)復(fù)雜的巖土工程，在實(shí)際開(kāi)挖過(guò)程中，要充分考慮基坑的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的要求，還要涉及到止水的問(wèn)題。深基坑滲漏流是影響基坑邊坡、坑壁及坑底的主要因素，也是危害坑槽附近已建成建筑物及管線安全的原因之一[1]。正確快速的處理深基坑滲漏流及透水事故對(duì)保障施工作業(yè)人員安全、保障施工進(jìn)度、減少工程投資有重要的意義，通過(guò)對(duì)官林污水廠粗格柵深基坑透水事故的綜合分析，可以對(duì)類似工程事故起到借鑒的作用。

1 工程概況與場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

江蘇省宜興市官林污水處理廠位于宜興市官林鎮(zhèn)，建成后日處理污水1萬(wàn)t。粗格柵深基坑為圓形基坑，深11m，直徑22m?；又車械叵氯?xì)夤芫€、高壓線桿、排污管井、電纜、有線電視光纜等，基坑周圍管線復(fù)雜，施工難度大。

根據(jù)水文地質(zhì)勘驗(yàn)報(bào)告，廠區(qū)內(nèi)地質(zhì)土層分布見(jiàn)表1。

表1 場(chǎng)地地基土層分布mm

2 基坑透水事故概況與原因分析

2.1 基坑透水事故概況

2010年10月18日，粗格柵及提升泵井深基坑開(kāi)挖至黃海標(biāo)高－3.55m(地面標(biāo)高為黃海標(biāo)高5.03m)時(shí)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)4號(hào)降水井處涌出大量水，同時(shí)基坑外地面出現(xiàn)沉陷，大約4h后，涌水水位已達(dá)黃海標(biāo)高1.2m，水量大約2000m3，而后水位緩慢上升，至黃海標(biāo)高1.3m時(shí)水位基本處于平衡狀態(tài)，水位不再上漲。該次透水事故涌水量大、時(shí)間快，常規(guī)堵漏措施無(wú)法達(dá)到封堵的目的，為保證作業(yè)人員安全，基坑發(fā)生透水后，及時(shí)撤離基坑內(nèi)工作人員。

透水事故發(fā)生后，4號(hào)降水井西北方向發(fā)生不均勻沉降，沉降范圍約為5m×6m，該處有地下燃?xì)夤芫€、電纜、有線電視光纜等管線且燃?xì)夤芫€處發(fā)生沉降，危險(xiǎn)性極大，為保證周圍管線和基坑的安全，施工單位及時(shí)與管線所屬單位、勘察設(shè)計(jì)單位等相關(guān)單位協(xié)商分析，提出首先對(duì)燃?xì)夤芫€上覆土進(jìn)行人工開(kāi)挖，管線底部進(jìn)行清理后及時(shí)注漿加固，同時(shí)密切監(jiān)測(cè)管線的下沉量，然后查明事故原因，提出合理方案處理透水的深基坑。透水事故示意簡(jiǎn)圖及高壓旋噴樁布置圖見(jiàn)圖1。

2.2 事故原因分析

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，透水事故原因?yàn)榛油馕鬯艿榔屏眩斐苫油馑^過(guò)大，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)與止水帷幕薄弱處不能抵抗過(guò)高的水頭，造成圍護(hù)結(jié)構(gòu)與止水帷幕失效，繼而發(fā)生透水事故。

3 透水事故處理方案的比較與選擇

3.1 基坑滲漏水常用處理技術(shù)

1)堵漏方法1:在滲漏處插入引流管引流，然后采用雙快水泥封堵滲漏處，等封堵水泥形成一定的強(qiáng)度后再關(guān)閉導(dǎo)流管(見(jiàn)圖2)。該方法速度快、費(fèi)用低，適用于滲漏水量少，水壓力小的基坑滲漏。

2)堵漏方法2:當(dāng)滲漏較為嚴(yán)重直接封堵困難時(shí)，則應(yīng)首先在坑內(nèi)回填土封堵水流，然后在坑外打孔灌注聚氨酯或雙液漿等封堵滲漏處，封堵后再繼續(xù)向下開(kāi)挖基坑(見(jiàn)圖3)。該方法速度較慢、費(fèi)用較高，適用于滲漏水量大、水壓力大的基坑滲漏。

3.2 基坑透水事故處理方案的確定

本次基坑透水事故的特點(diǎn)是水量大、水頭高、速度快且水源為污水，堵漏方法1無(wú)法滿足封堵滲漏點(diǎn)的要求;若直接使用堵漏方法2，則需要提前抽取基坑內(nèi)約2000m3的污水，然后進(jìn)行土方回填，但如果將基坑內(nèi)積聚的污水抽取后，必然導(dǎo)致基坑內(nèi)外水的壓力差增大，基坑外的污水極有可能再次進(jìn)入基坑，這樣就會(huì)導(dǎo)致基坑外沉陷區(qū)的沉陷量增大，對(duì)地下管線的保護(hù)極為不利。

綜上分析，本次基坑透水事故處理方案確定為:1)與相關(guān)單位協(xié)商處理破裂的污水管，保證污水管不再漏水;2)與燃?xì)夤芫€，所屬公司協(xié)商加固處理燃?xì)夤芫€附近土體，使燃?xì)夤芫€沉陷量保持在安全的范圍內(nèi);3)在不抽取基坑內(nèi)污水的情況下，沿基坑透水點(diǎn)四周采用兩排高壓旋噴樁封閉透水點(diǎn)，旋噴樁呈弧形布置(見(jiàn)圖1);4)待樁身強(qiáng)度達(dá)到要求后，抽取基坑內(nèi)污水，并加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，發(fā)生突發(fā)事件及時(shí)撤離施工人員;5)若抽水完成后，透水點(diǎn)仍有微小滲漏，則采用堵漏方法1進(jìn)行處理，即插入導(dǎo)流管，同時(shí)用雙快水泥封堵滲漏點(diǎn)，待水泥達(dá)到強(qiáng)度要求后，關(guān)閉導(dǎo)流管。

4 透水事故處理方案的實(shí)施

4.1 準(zhǔn)備工作

1)基坑周圍的降水井連續(xù)抽取地下水，同時(shí)觀測(cè)地下水水位，保證地下水水位符合施工要求;2)聯(lián)系管線所屬單位，采取措施保護(hù)地下管線，修補(bǔ)已破裂的污水管，保證事故處理過(guò)程中污水管線不再破裂;3)加固處理燃?xì)夤芫€周圍土體，密切監(jiān)測(cè)燃?xì)夤芫€的沉陷量;4)使用素土回填4號(hào)降水井附近的沉陷區(qū)，回填至地面，并使用人工夯實(shí)。

4.2 施工技術(shù)要點(diǎn)

高壓旋噴樁施工時(shí)，各施工參數(shù)如下:水流壓力:20mPa～25mPa;提升速度:15cm/min～20cm/min;氣流壓力:0.5mPa～0.7mPa;氣流風(fēng)量:0.80m3/min ～1.00m3/min;鉆孔鉆速:15轉(zhuǎn)/min～30 轉(zhuǎn)/min;水灰比:1.0;樁徑:800mm。

本次高壓旋噴樁施工采用三重管旋噴施工工藝，施工時(shí)首先使用振動(dòng)打樁機(jī)將帶有活動(dòng)樁靴的套管打入土中，然后將套管拔出一段，拔出地面的高度要大于擬旋噴的高度，然后拆除上段套管，安放樁基和慢速鉆進(jìn)，旋噴時(shí)要注意先送高壓水，然后送水泥漿和壓縮空氣，為保證成樁質(zhì)量，在樁底部旋轉(zhuǎn)噴射1min后，再進(jìn)行邊旋噴、邊提升、邊噴射，噴射過(guò)程中冒漿量控制在10%～25%之間，對(duì)需要擴(kuò)大加固的范圍可采取復(fù)噴措施。相鄰兩樁施工間隔時(shí)間不小于48 h，間距不小于4m～6m。

旋噴樁頂以下2m范圍內(nèi)為素回填土，該部分土層疏松，當(dāng)旋噴機(jī)提升在此工作面時(shí)，減小提升速度和噴射壓力，以保證其樁頂?shù)姆禎{質(zhì)量。局部注漿質(zhì)量不好的，采用摻加15%～20%的水泥漿冒漿充填、二次注漿、漿液中摻入速凝劑等方法補(bǔ)強(qiáng)，噴射注漿直至孔口漿液不再下沉為止，為防止?jié){液收縮，24h后用水泥漿在原孔位冒漿回灌。

4.3 基坑及沉降區(qū)燃?xì)夤芫€監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置:1)沿支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部每隔15m～20m左右布設(shè)一個(gè)水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn);2)周圍道路每隔15m～20m左右布設(shè)一個(gè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn);3)沿基坑周邊每隔40m左右布設(shè)一個(gè)深層水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn);4)對(duì)燃?xì)夤芫€沉陷區(qū)加設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn);5)對(duì)基坑內(nèi)水位每日進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

監(jiān)測(cè)頻率:1)高壓旋噴樁施工期間，每天監(jiān)測(cè)一次，如出現(xiàn)異?，F(xiàn)象加密監(jiān)測(cè);2)基坑內(nèi)積水抽取過(guò)程中，隔天監(jiān)測(cè)一次，如出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，24h連續(xù)監(jiān)測(cè);3)基坑內(nèi)積水抽完后，基坑開(kāi)挖接近坑底及挖到底標(biāo)高后一周內(nèi)，每天監(jiān)測(cè)一次，如出現(xiàn)異常，加密監(jiān)測(cè)，甚至24h連續(xù)監(jiān)測(cè);4)基礎(chǔ)底板施工期間，每隔一天監(jiān)測(cè)一次，如出現(xiàn)異常，每天監(jiān)測(cè)一次;5)基礎(chǔ)底板澆筑完畢后，每隔2天～3天監(jiān)測(cè)一次。

4.4 方案實(shí)施的效果

高壓旋噴樁施工完畢后，待樁體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，抽取基坑內(nèi)積水，抽水過(guò)程中，原透水點(diǎn)沒(méi)有水滲出，原沉降區(qū)域沒(méi)有發(fā)生明顯的沉降，基坑水平方向未發(fā)生明顯位移，經(jīng)具有《深基坑支護(hù)工程監(jiān)測(cè)》資質(zhì)的第三方監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果為:在透水事故處理及后續(xù)施工過(guò)程，基坑水平位移小于2mm，周圍道路沉降量小于0.5mm，燃?xì)夤芫€沉降區(qū)在采取土體加固措施后沉降量小于0.5mm。上述數(shù)據(jù)滿足基坑及周圍管線安全的要求。

基坑內(nèi)積水抽取后，按原專項(xiàng)施工方案進(jìn)行基坑開(kāi)挖，開(kāi)挖過(guò)程中，基坑沒(méi)有發(fā)現(xiàn)水滲入基坑的現(xiàn)象，基坑各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)符合規(guī)范要求。

5 結(jié)語(yǔ)

常規(guī)基坑堵漏方法對(duì)基坑滲漏有著重要的作用，但是特殊基坑透水事故需要詳細(xì)分析現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，結(jié)合多種基坑堵漏方法，綜合分析，已達(dá)到對(duì)基坑透水點(diǎn)的安全、快速封堵，為后期作業(yè)提供有力保障。選用高壓旋噴樁結(jié)合原止水帷幕對(duì)水頭壓力較高區(qū)域的透水點(diǎn)進(jìn)行堵漏效果明顯，安全系數(shù)高。高壓旋噴樁代替基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)后注漿，同時(shí)不進(jìn)行基坑內(nèi)抽水及土方回填，可以保證在基坑安全可靠的前提下，達(dá)到節(jié)約工程成本、提高進(jìn)度的作用。

[1]孫連溪.實(shí)用給水排水工程施工手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006:181-183.

[2]李 娟.旋噴樁止水帷幕與樁錨聯(lián)合支護(hù)在深基坑施工中的應(yīng)用[J].建筑施工，2009，31(4):258-260.

[3]劉國(guó)彬.基坑工程手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009:690-692.