深基坑承壓水成因及其處理措施

趙峰

摘 要：在高水頭承壓含水層的深基坑工程可能存在基底承壓水突涌的風險。基于此，結合某地鐵工程漏水現象，研究了承壓水突涌的成因及其原理，并通過故障樹分析法，對其成因進行總結，最后從預防控制以及應對工作兩方面提出工程風險控制措施，通過具體的應急措施處理，取得良好的施工效果。

關鍵詞：承壓水 深基坑 隔水帷幕

1.工程概況

某地鐵站地處金洲南路和百花洲路南邊的交叉路口，車站在金洲南路側面進行鋪設。此站是地下三層車站，車站全長152m，寬為22.1m，前端的基坑寬24.1m，深度在24.5m～25.9m的范圍內，頂板的覆土在3.5m左右。車站主體選擇明挖順作法進行建設。

某日設計方接到通知建新南路站大里程端頭基坑南側靠近地連墻部位有漏水現象，通過觀察現場實際情況和分析相關監測數據，可以得知該次漏水成因：地連墻接縫處刷壁不干凈導致接縫處施工時出現了薄弱點，同時因基坑開挖過程中基坑內外壓力差不斷加大，直到接近或達到薄弱點處，基坑外的地下水擊穿地連墻薄弱點并涌入基坑；過程中伴隨著流砂，逐漸形成滲漏路徑，同時水土流失造成基坑外側地面下沉的現象。

2.故障樹分析

2.1承壓水風險事故

本文研究了常見深基坑工程承壓水風險的案例，通過分析總結了深基坑工程承壓水風險機制的原理：對基坑土方開挖回筑過程中，打破了基坑內外側之間的水土壓力平衡，在構建新的平衡時，若是承壓水的壓力比開挖面下層土體的抵抗力或圍護部分的抗滲力高，則會引發承壓水沖破開挖面下層土體或是圍護部分，摻雜大量的砂土進入基坑。因為承壓有水位差，此類潛在的危險情況持續發展，許多水土進入開挖面，接著造成基坑出現不定風險以及破壞生態風險。另在圍護部分的隔水帷幕下部存在隔水層時，承壓水風險主要表現在隔水帷幕滲漏風險以及流砂風險；若相應圍護部分的隔水帷幕沒有隔離承壓含水層的話，同樣存在突涌、滲漏以及流砂一類的風險。

2.2承壓水風險故障樹

通過總結分析，本文制定了城市深基坑工程承壓水風險的故障樹狀統計圖，如圖1所示。

對深基坑工程承壓水風險故障樹狀統計圖進行了如下敘述。

（1）坑底所存在的各項風險一般是因為隔水帷幕所插的深度太淺、沒有裝減壓井或者是降水方案存在缺陷、隔水帷幕的水準有待提高、或降水井內有大量的殘留物導致降水井及減壓水通道失效，還有封井處理不合格等原因造成的。

（2）隔水帷幕的潛在滲漏風險和流砂風險大多數是受隔水帷幕的效果不佳造成的，大多是由于地下連續墻接縫處的施工質量有問題。

（3）深基坑承壓水風險的外部原因有勘察報告沒有及時對現場分布土層狀況、承壓的水位深度等一系列情況做出準確的反饋，或現場承壓水以及周圍江河和湖水之間有連接，或是受季節交替而造成的承壓水位上漲等。

3.工程風險控制措施

3.1預防控制措施

（1）從故障樹狀統計圖可以看出，基坑降水規劃不科學而造成承壓水風險的可能性最高。較為科學的預防風險的相關方法有：①在規劃和建設方面，需要在進行現場降水測試之后，利用其結果來制定相應的降壓井裝設計劃；②安裝足夠多的備用降壓井，預防在土方開挖施工后出現降壓井失靈的現象；③嚴格把控降水施工的過程，重視對降壓井成井填回砂礫濾水層、洗井等重要部分的質量的監督及控制，防止出現泥漿將降水井的濾孔堵住，導致降壓井失靈；

（2）圍護結構隔水帷幕的不足不但會導致圍護部分出現漏水和流砂的情況，同時可能造成坑底承壓水出現突涌的現象，所以是承壓水風險控制的關鍵部分。風險預防控制主要是以下兩個方面：①計劃和建設時要保證隔水帷幕的下行程度，實現承壓水流入對土方開挖影響在可控范圍內；②建設時，需要維持隔水帷幕的強度和均勻程度，實現承壓水滲流作用力的理想效果。

（3）在深基坑工程建設時，坑內的殘留物會造成承壓水突涌的現象，引發坑內突涌風險事故頻發。風險控制措施主要有以下幾點：①需要重視勘察過程的現場勘探、進行設計規劃、初期開挖勘探等方面的監督和管理，對于出現遺留的區域積極調整和加固，快速切斷承壓水作用通道；②對開挖層的薄弱土層完善，加強開挖面的硬度。

3.2應對措施

（1）若是出現隔水帷幕下行程度較深以及承壓含水層被切斷的現象，承壓水風險一般是隔水帷幕的缺陷區域造成的滲漏風險，所選擇的處理方法是隔水帷幕堵漏：即先在滲漏位置采取區域回填反壓；接著采用坑外鉆孔注漿的方法來堵漏；最后，再對地下水位進行研究和分析，保證處理方法達到標準之后，再繼續施工。

降水井或泄水孔封堵風險控制也是承壓水風險控制的關鍵環節，在設計與施工過程中，應保持管井或泄水孔內外水土壓力平衡，確保封堵施工質量。重點是控制封井順序、井孔封堵效果檢查、割除管井后底板混凝土封堵等。

（2）若是出現隔水帷幕沒有切斷承壓含水層的現象，處理措施有以下幾點：①能夠選擇開啟預先安裝的備用降壓井的措施，使坑內的承壓水位逐漸降低，并且對承壓水的露點區域進行封堵處理；②基坑開挖面是位于承壓含水層或是開挖面和承壓含水層面的覆蓋土層厚度不超過5m時，出現涌水或是流砂的情況，必須及時進行回填處理。

（3）處理降水井失靈造成的承壓水風險，能夠使用其先前備用的降壓井，接著再對失靈的降壓井采取封堵。如果沒有提前安裝備用降壓井或盡管使用降壓井還是不能調整承壓水的風險，可以使用本節第2方面的處理措施。

4.后期配合

這次地連墻漏水，引發的該地鐵車站基坑中的所有底板都被泥沙侵蝕。進行封堵處理之后，施工方則需要一直跟進事故進展，結合故障樹推測，對上述某地鐵站現場情況和原因分析，現場采取如下應急措施：（1）基坑內涌水部位回填大砂袋形成反壓，平衡滲漏處水壓力；（2）坑外快速引孔注雙液漿來減緩地表及市政管線的沉降；（3）加密基坑監測，特別是變化速率極大的軸力值和地表沉降、管線沉降等。

通過上述應急措施的處理，第二天上午現場已控制住涌水，基坑具體主體監測數據也逐漸呈現穩定變化趨勢，總體施工效果良好。

后續建議：

（1）加強對地下水位、支撐軸力、地表下沉等方面的檢測，持續到基坑外側注漿工作都結束，同時相關數據趨于穩定。

（2）有的沒有軸力值的鋼支撐需要再次設置預應力。

（3）處理干凈基坑里殘留的砂土，快速做好對底板的封閉。

（4）全方位檢查基坑的墻縫區域，若是出現細微滲漏點，可直接注漿進行封堵，預防滲漏點進一步出現。如果滲水的情況較明顯且產生動水，因切忌直接注漿，這里需要及時對這個區域采取反壓措施以穩定基坑內外壓力差。

5.結束語

這幾年的承壓水突涌案例里，許多都是由于初期孔洞處理不科學導致的。由于初期孔洞處理不科學隱患成為了如今基坑承壓水突涌的關鍵原因之一。最開始發現出現涌水情況時，若是立刻投入斷樁或其他堅硬大塊物體一般不可以達到止水目的，還會成為后續處理的阻礙。尤其在基坑出現涌水時，切記直接選擇用注漿方法進行添堵。

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