臨河深基坑漏水處理技術(shù)措施剖析

秦 忠（上海建工四建集團有限公司， 上海 200126）

江南地區(qū)內(nèi)河分布廣泛，許多基坑需要依河而建，無形中給基坑施工增加了難度，特別是深大基坑。在高水位地區(qū)的基坑圍護樁之間，由于圍護結(jié)構(gòu)樁后水壓力比較大及季節(jié)性的水位變化，經(jīng)常會造成樁間豎向止水帷幕破壞，所以依河一側(cè)容易出現(xiàn)因滲漏而引起的漏水。如若處置不當，勢必會對工期造成影響，同時影響基坑安全，并造成不必要的經(jīng)濟損失。本文結(jié)合上海地區(qū)的兩個工程實例，探討臨河深基坑出現(xiàn)漏水現(xiàn)象的原因及處理措施。

1 工程案例一

大治河是上海市最大的人工河。本工程系臨近大治河的某頂管工程。

1.1 工程背景

（1）基坑情況。某頂管工程 J71號井為頂管工作井?；痈艣r：平面尺寸為 13.0 m×10.0 m，基坑挖深 10.0 m，降坡 1.0 m；圍護結(jié)構(gòu)為Φ1 000 鉆孔灌注樁（20.9 m）+水泥土攪拌樁止水帷幕（14 m）；支撐形式為頂圈梁+1 道鋼混凝土支撐+1 道Φ609 mm 鋼管撐?；觾?nèi)采用水泥土攪拌樁對坑底以下土進行加固，加固深度為坑底以下3 m；頂管進出洞口土體采用水泥土攪拌樁加固，寬度 2.4 m。

（2）地質(zhì)、水文情況。根據(jù)地質(zhì)資料，本標段的土層分布如下：第①1層填土，第②1層粉質(zhì)黏土，第③1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，第③夾層黏質(zhì)粉土，第③2黏質(zhì)粉土，第④層淤泥質(zhì)黏土，第⑤1-1層黏土，第⑤1-2層粉質(zhì)黏土夾砂，第⑥ 層粉質(zhì)黏土，第⑦1砂質(zhì)粉土，第⑦2粉砂。其中開挖面在第④層淤泥質(zhì)黏土?；铀诘乇硭蛋l(fā)育豐富，場地淺部土層主要為黏性土，在埋深 5 m 左右有一層粉性土分布。其滲透性較強，地表水與地下水聯(lián)系較為密切。根據(jù)計算，基坑不涉及承壓水。

（3）周邊環(huán)境。J71號井位于大治河北側(cè)，距離大治河最近距離為 7.65 m，東側(cè)、南側(cè)為碎石路，南側(cè)碎石路中間位置有一根通信光纜。經(jīng)過物探可知，其埋深為4 m 左右，離J71號井最近距離為 4.3 m。大治河沿岸設(shè)置小木樁護坡。本工程J71號井位置見圖1。

圖1 某頂管工程J71號井位置

（4）頂管工程相關(guān)情況。J71號井作為頂管工作井向兩側(cè)進行頂管作業(yè)施工，為雙管平行并列形式。頂管工程井位及頂管參數(shù)詳見表1。

表1 頂管工程井位及頂管參數(shù)

1.2 漏水情況及原因分析

（1）滲漏情況。J71號基坑完成基坑開挖及結(jié)構(gòu)施工后，進行 J71—J70號西側(cè)區(qū)間頂管施工，完成后進行J71—J72號頂管施工。2011年4月7日晚上 23 時左右發(fā)生滲漏，滲漏位置在基坑?xùn)|側(cè)南線頂管上方南面第二道圈梁底部與內(nèi)襯墻施工縫處。此時，J71—J72號頂管已頂進835 m。初始滲漏水為清水，4月8日凌晨清水中夾雜著泥沙不斷流入基坑內(nèi)，并在位于基坑?xùn)|南側(cè)的大治河岸附近發(fā)現(xiàn)有一個小漩渦，因此判斷 J71號基坑與大治河已聯(lián)通。

（2）原因分析。滲漏原因如下：①基坑開挖暴露至漏水間隔 10 個月以上，可以確認止水帷幕在基坑開挖初期功能有效；②基坑開挖后受力變形，在“時空效應(yīng)”作用下止水帷幕變形產(chǎn)生漏水點；③有限土體主動區(qū)土壓力減少，導(dǎo)致整個體系受力不平衡，止水帷幕受力損傷；④通過當?shù)卮迕窳私獾?，與河道貫通部位原有一條古河道，古河道、暗浜因此成了滲漏水通道；⑤也可能是古河道、暗浜與頂管有交接處，在頂管頂進過程中管壁與周圍土體不斷摩擦，在減摩膨潤土泥漿套注漿壓力下導(dǎo)致管壁外側(cè)與古河道串通，大治河水沿著古河道流入管壁外側(cè)，再沿著管壁滲至止水帷幕與鉆孔樁之間，最后沿著鉆孔灌注樁滲透至第二道圈梁與內(nèi)襯墻施工縫薄弱處流出。

1.3 處理措施

（1）注水回灌，平衡水位。J71號基坑南側(cè)碎石路中間位置有一根通信光纜，埋深為 4 m 左右。為防止土體隨著水不斷流入基坑，使得南側(cè)碎石路面沉降，最后導(dǎo)致光纜損壞，因此在第一時間立即采取相應(yīng)處理措施，將大治河水回灌入基坑內(nèi)直至與大治河水位相同，從而減少基坑外水土流失。

（2）設(shè)置止水隔離樁，封閉滲水通道。具體措施如下：①沿大治河打設(shè)拉森鋼板樁，以河面漩渦位置（滲漏點）為中心兩側(cè)向東西方向各延伸 15 m，共打設(shè)拉森鋼板樁 30 延長米作為與大治河水源隔離措施，鋼板樁打設(shè)深度為 12 m；②完成拉森鋼板樁隔離后，將 J71號井內(nèi)水排出，每間隔一段時間觀察是否還存在漏水現(xiàn)象，直到將基坑內(nèi)水抽至底部，并觀察到第二道圈梁底部與內(nèi)襯墻施工縫處不再有水流出。

（3）雙液注漿填充。對大治河沿岸拉森鋼板樁北側(cè)、基坑南側(cè)沉降范圍內(nèi)進行雙液注漿填充加固，將古河道滲水通道填實，注漿范圍為原地面至地面以下 7 m，水泥摻量為 20%，水灰比為 0.5，水玻璃摻量為 5%，注漿孔為 80 cm×80 cm 梅花形布置。

（4）周邊環(huán)境實時監(jiān)測。在基坑周邊道路、光纜及護岸布點監(jiān)測，確保周邊環(huán)境安全。

本工程71號井拉森鋼板樁、注漿施工布置圖見圖2。

圖2 J71號井拉森鋼板樁、注漿施工布置圖

1.4 處理效果

（1）基坑漏水點采用坑外漏水通道處設(shè)置止水隔離樁并雙液注漿填充后，堵漏止水效果良好，雙液注漿完成一周后分階段對坑內(nèi)抽水，抽干后未發(fā)生漏水。

（2）由于處理及時，未因漏水發(fā)生大量水土流失，周邊環(huán)境穩(wěn)定安全。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，周邊道路、光纜、護岸均未發(fā)生 2 cm 以上沉降，設(shè)施完好。

2 工程案例二

虬江是上海市楊浦區(qū)北部的一條河流。本工程系臨近虬江的某頂管工程。

2.1 工程情況

（1）基坑情況。某頂管工程的 16號井為頂管接受井，平面尺寸為 10.3 m×11.4 m；圍護采用鉆孔灌注樁Φ1 000 mm×1 200 mm，共計 32 根；止水帷幕采用雙排Φ600 mm×400 mm 高壓旋噴樁嵌縫布置；坑底采用高壓旋噴樁滿堂加固，加固深度5 m；基坑采用明挖順作的方式開挖，自上而下設(shè)置 4 道Φ609 mm 鋼管支撐，開挖深度 15.52 m。

（2）工程地質(zhì)、水文情況。根據(jù)地質(zhì)資料，本標段的土層分布如下：第①1層填土，第②3層灰色黏質(zhì)粉土，第④層淤泥質(zhì)黏土，第⑤1層黏土，第⑥層粉質(zhì)黏土，第⑦1層砂質(zhì)粉土。其中開挖面在第②3層土。基坑所在地表水系發(fā)育豐富，滲透性較強，地表水與地下水聯(lián)系較為密切。

（3）周邊環(huán)境。16號井在上海機床廠廠區(qū)內(nèi)，井位位于虬江防汛通道的道路上，基坑北側(cè)為虬江，距離虬江最近距離為 4.5 m，虬江沿岸設(shè)置防汛墻，河底標高－2.0 m。基坑南側(cè)為廠區(qū)廢棄廠房，借用為施工人員宿舍。

2.2 漏水情況及原因分析

（1）滲漏情況。16號頂管接收井基坑于2017年10月24日完成底板澆筑，10月26日下午15時左右，雨16號頂管井緊鄰虬江的北側(cè)圍護，在深度 13 m左右位置出現(xiàn)漏點，初始滲漏水為清水，漏水量持續(xù)變大，基本判斷漏水通道與虬江聯(lián)通。

（2）原因分析。具體原因如下：①16號頂管井編號3號與4號鉆孔灌注樁圍護由于施工質(zhì)量原因，導(dǎo)致樁下部存在“劈叉”現(xiàn)象，兩根樁之間空隙較大（最大處約35 cm），故空隙處實際擋土與止水全部依靠外側(cè)高壓旋噴止水帷幕，在水土壓力作用下高壓旋噴樁止水帷幕變形開裂造成了基坑的漏水事故；②基坑漏點北側(cè)緊鄰虬江（虬江防汛墻距離基坑僅 4.5 m），防汛墻與基坑之間又多以雜填土及建筑垃圾為主，且深度較深，存在滲漏水貫通通道；③基坑挖深 15.52 m（漏點深度 13 m），所在第②3層灰色黏質(zhì)粉土滲透性強，為漏水創(chuàng)造有利條件。

2.3 處理措施

（1）應(yīng)急處理措施。立刻停止基坑內(nèi)施工作業(yè)，對人員和機具進行緊急撤離。考慮到持續(xù)滲漏將會使基坑周邊水土流失，影響防汛墻、廠房的安全，故緊急調(diào)取兩臺水泵抽取緊鄰虬江江水對基坑進行回灌處理，將坑內(nèi)水位與虬江水位保持相同，減少坑外水土流失，降低對基坑外周邊環(huán)境的影響。同時，現(xiàn)場對頂管井基坑及鄰近虬江防汛墻、機床廠廠房進行緊急監(jiān)測，并加強監(jiān)測頻率，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)準確有效，及時上報監(jiān)測數(shù)據(jù)，確保周邊環(huán)境變化在掌握中。

（2）制定堵漏措施須考慮的因素。制定堵漏措施主要考慮以下因素：①基坑漏水流量大，流速快，基本判斷漏點與虬江聯(lián)通，而與虬江聯(lián)通的漏點水壓差大，基坑內(nèi)封堵引流不現(xiàn)實；②因為基坑靠近虬江防汛墻，可利用空間狹小，所以制定的堵漏方案應(yīng)考慮對防汛墻的影響，盡可能做到將影響縮減至最小。

（3）具體實施方案。綜合考慮后，制定如下實施方案： ①首先于基坑北側(cè)原高噴止水帷幕外側(cè) 0.5 m 處施打拉森鋼板樁以阻隔水流補給通道，拉森鋼板樁施作深度 15 m，施作寬度 12 m； ②待拉森鋼板樁施作完畢后，在鋼板樁與原高噴止水帷幕間隙處進行雙液注漿封堵，范圍設(shè)置在原地面至18 m深，注漿施作順序為從兩側(cè)逐步向中部漏點處跳打施作，將注漿漿液逐步“鎖進”漏點位置，最后在漏點處加密施打，以此確保漏點處注漿封堵的質(zhì)量；③完成坑外堵漏后，分階段坑內(nèi)抽水完成確認堵漏成功后，對鉆孔樁“劈叉”處進一步加固，避免止水帷幕二次破壞漏水，再澆筑鋼筋混凝土墻體，將鋼筋與鉆孔樁鋼筋焊接。16號基坑漏點封堵平面示意圖見圖3。

圖3 16號基坑漏點封堵平面示意圖

2.4 處理效果

10月27日上午 7 時開始拉森鋼板樁插打，并于次日下午 16 時完成所有拉森鋼板樁的施工。10月28日注漿機械進場就位，進行雙液跳打施工，嚴格遵循先兩側(cè)，后逐步向中部漏點過渡的施作方式，10月30日完成漏點處加密雙液注漿施工，期間基坑及其周邊環(huán)境監(jiān)測顯示并無較大變形，基坑及防汛墻、廠房結(jié)構(gòu)安全受控。

在堵漏措施全部到位后，項目部于 11月3日上午組織人員對回灌基坑進行抽排水試驗以檢驗封堵效果，抽排水共分3階段進行，利用測繩觀測發(fā)現(xiàn)坑內(nèi)水位并未上升，進行下階段抽降水與觀測。抽取完坑內(nèi)剩余回灌水后，漏點與底板暴露，并未有水流滲漏出，由此判定16號頂管井基坑漏點成功封堵。堵漏人員進入井內(nèi)，從圍護內(nèi)側(cè)對漏點進一步封堵，并對原3號與4號圍護樁間隙較大處按方案加固。11月4日上午，16號頂管接收井施工作業(yè)恢復(fù)正常。后期監(jiān)測顯示，16號井基坑及其周邊環(huán)境變形沉降均處于安全范圍。

3 臨河深基坑堵漏處理總結(jié)與思考

3.1 臨河深基坑滲漏的原因及特點思考

（1）在臨河高水位地區(qū)的基坑圍護樁樁間，由于圍護結(jié)構(gòu)樁后水壓力比較大及季節(jié)性的水位變化，經(jīng)常會造成樁間豎向止水帷幕破壞，所以臨河一側(cè)容易出現(xiàn)因滲漏而引起的漏水。

（2）基坑開挖后受力變形，在“時空效應(yīng)”作用下止水帷幕易變形產(chǎn)生漏水點。

（3）基坑圍護由于施工質(zhì)量原因，導(dǎo)致樁下部存在“劈叉”現(xiàn)象，兩根樁之間空隙處實際擋土與止水全部依靠止水帷幕，在水土壓力作用下止水帷幕變形開裂造成基坑漏水事故。

（4）河床底部土質(zhì)滲透系數(shù)大，給基坑滲漏水創(chuàng)造通道條件。

（5）部分砂質(zhì)、粉質(zhì)土中止水帷幕成樁質(zhì)量差，易產(chǎn)生滲漏現(xiàn)象，從設(shè)計方面考慮應(yīng)當選用可靠性高的圍護及止水帷幕。

3.2 臨河深基坑滲漏的應(yīng)急處理

一旦基坑滲漏點與河流聯(lián)通，就會因為漏點水壓差大，水流速度快，水量大，導(dǎo)致常用基坑內(nèi)引流封堵措施效果差，無法取得成功。單純使用坑外引孔雙液注漿或聚氨酯封堵，由于水流速度過快，所以效果可能也無法保證，并且組織設(shè)備、材料施工需要一定時間，而大流量滲漏攜帶泥沙容易在短時間內(nèi)造成坑外水土流失，對周邊環(huán)境造成影響。

因此，當臨河深基坑出現(xiàn)滲漏，需要采取應(yīng)急處理措施時，為減少基坑外的水土流失，建議向坑內(nèi)注水回灌平衡水位，或者直接回填土。

3.3 臨河深基坑堵漏措施方案

根據(jù)上述兩個案例可知：當臨河深基坑出現(xiàn)滲漏時，在基坑外再設(shè)置一道臨時止水隔離樁，封閉滲水通道，然后進行雙液注漿填充堵漏，效果明顯，說明處理措施有效。臨時止水隔離樁采用拉森鋼板樁施工，速度快，隔水效果好。另外，在堵漏處理施工時，應(yīng)當結(jié)合周邊環(huán)境，布點進行緊急監(jiān)測，確保掌握周邊環(huán)境的變化。

4 結(jié) 語

本文結(jié)合臨河基坑堵漏處理的實際案例，對臨河基坑漏水的原因及處理方法進行了分析和總結(jié)。這些處理措施和方法，為避免事故擴大，確?；又黧w工程的施工質(zhì)量和工期，積累了經(jīng)驗，對預(yù)防和處理同類工程事件，具有一定借鑒意義。