深基坑不明涌水管處理關鍵技術

金 勇 周 想 張友杰 曹 鵬 魏永朝 欽偉軒

中國建筑第八工程局有限公司總承包公司 上海 201204

1 工程概況

背景項目位于上海市青浦區諸光路與崧澤大道交叉口，總用地面積約20 097 m2，總建筑面積約104 500 m2，其中地上建筑面積約50 400 m2，地下建筑面積約54 100 m2。地下3層，基坑開挖深度約18.1 m。

根據本工程勘察報告，本場地土層主要由黏性土、粉性土和砂土組成。本場地無⑦層承壓水層，因此承壓水對本工程基坑無影響。坑底位于③層灰色淤泥質粉質黏 土層。

2 涌水情況

在進行A2-2區第3層土方開挖時，挖機在西北側（標高－9.50 m）碰斷1根PVC管后，地下水不斷涌出（圖1）。經測量，涌水量約1 m3/h。發現冒水管后，在首道支撐上吊線錘（端部綁鋼筋）探底，可插入深度約在開挖面以下5 m。項目立即在管內澆筑混凝土進行封堵，但由于水流過大，混凝土尚未凝結便被水帶出，未能成功。

圖1 冒水管位置示意

3 原因分析

該涌水管為灰色PVC材質，并帶有直徑約3 cm的小孔。管道外有濾網包裹，涌水管外側為直徑約40 cm的黃沙濾層。

在挖出涌水管后采用1根長2 m的PVC管材將涌水管接高，經過觀測，水位上升約1.5 m。啟動周邊疏干井進行抽水，觀測到水位未發生明顯變化，此冒水點非潛水層引起。因此判定為一穿透承壓含水層的不明取水井管。

在處理該問題前對前人研究成果[1-3]進行分析后，項目部認為先疏后堵的總體思路及部分處理方法可作為參考，即插入薄壁鋼管將涌水管的水引入鋼管內，再進行封堵，并根據本工程實際情況，采用鋼管周邊注漿、管內清障等施工工藝，保證開挖過程中水頭穩定且不產生滲水現象，以此保證基坑及周邊環境的安全。

4 處理措施

4.1 處理流程

套接PVC管→鋼管打入土層→鋼管內鉆機取芯清障→抽水→土方開挖→觀察鋼管周圍滲水→注漿→澆筑底板→鋼管止水→封井

4.2 處理方法

4.2.1 鋼管套入止水

1）用1根直徑比冒水管稍大的PVC管套住冒水管，并立即組織人員進行抽水。抽水采用φ10 cm水泵放入井管內，每3 min抽水1次，將水抽至基坑外市政管網，并控制井管內水頭在開挖面以下。

2）在坑外采用SY600型液壓振動打樁機將鋼管（φ400 mm薄壁鋼管）打入土層，過程中有專人對鋼管垂直度進行觀測。為使鋼管能進入坑底以下5 m，鋼管長度應不小于23 m。本次共用2根鋼管，每段鋼管長12 m。將2段鋼管接口處切割成坡口以便焊接。

4.2.2 管內清障

由于鋼管打入土層過程中存在擠土效應，管內承壓水因擠土效應無法從鋼管內上升而從鋼管周圍滲出，影響開挖作業，因此在鋼管打入土層后用地質鉆機在鋼管內清障，使承壓水可以順利地從鋼管中流出。清障前需在支撐梁上搭設型鋼平臺，型鋼選用2根18#工字鋼，用于架設地質鉆機。

4.2.3 坑底注漿

土方開挖至第5層土方時，發現由于不明水管傾斜導致鋼管切斷涌水管，有大量地下水從鋼管外側冒出，發現后立即在鋼管周圈打入注漿管注漿止水。

注漿參數為：半徑為冒水管周圍2.5 m，注漿管間距0.5 m，注漿深度為開挖面以下16 m。水泥摻量20%，水灰比0.55。

插入深度t≥（kh'rW－r'h'）/（2r'），其中：k為抗管涌安全系數1.5～2.0，取1.5；h'為地下水位至坑底的距離，根據地質勘察報告，冒水點附近勘探孔15-81A的⑧2層承壓水標高為－48.5 m，坑底標高－13.2 m，h'＝50.46－13.2＝ 35.3（m）；rW為地下水重力密度10.0 kN/m3；r'為土浮重，取8 kN/m3。計算得樁長需不小于15.44 m，最終決定樁長取值為16 m。

施工工藝為：注漿采用地質鉆機成孔，鉆孔由外至內跳孔進行，鉆孔完成后，在孔內插入注漿射管，在射管與套管間用砂填塞，地基表面空隙用黏土、麻絲填塞，然后拔出套管，用壓漿泵將水泥漿壓入注漿射管，水泥漿必須連續一次壓入，不得中斷。

注漿應先從稀漿開始，逐漸加濃。壓漿時把注漿射管一次沉入到底后，自下而上分段連續進行注漿，分段拔管至孔口為止。在注漿過程中詳細記錄注漿壓力、時間、水灰比等。每次分段拔管的高度不得大于0.5 m。壓漿宜間歇進行，第一組注漿孔壓漿完成后，再進行第二組壓漿。壓漿完成后，拔出注漿管，留孔用1∶2水泥砂漿進行堵口。

4.3 封井

4.3.1 封井前準備

1）底板施工前在底板厚度一半位置，沿鋼管外壁焊燒1道厚3 mm、寬250 mm環形止水鋼板。

2）底板混凝土澆筑前在井管周圍1 m×1 m的范圍內預留100 mm的混凝土凹口。當底板達到設計強度后，從井內下入抽水泵，用抽水泵將井內水位抽至最低，觀察水位變化情況，經過2 d觀察，確認水位漲幅緩慢，水位上漲速度約3 cm/h，開始封井。

4.3.2 封井措施

1）割除井管使井口低至基坑底板頂面以下100 mm。

2）人工清除管內泥漿等障礙物至底板底以下100 mm，填筑厚約600 mm的水泥，壓實后，焊接第1塊厚3 mm的φ400 mm止水鋼板。要求焊縫必須連續、飽滿、無砂眼。

3）觀察無滲水現象后，進行厚600 mm水不漏封堵密實，焊接第2塊φ400 mm的厚3 mm止水鋼板。

4）采用C40微膨脹混凝土抹平井口，至此封井完畢（圖2）。

圖2 封井示意

5 結語

在深基坑開挖過程中，隨著基坑開挖越來越深，對于前期無法預見的、植入承壓水層的不明涌水管，如何妥善處理，關系到基坑、地鐵的安全以及底板的形成。通過該處理方法，無需等待漏水處理完，基坑可持續施工，不影響挖土進度，且操作便捷、處理成本較低、止水效果好，可以為類似基坑搶險提供借鑒。