深基坑富水強風化巖治理方法分析

張振發

（中鐵一局集團市政環保工程有限公司 甘肅蘭州 730050）

基坑開挖經常會出現涌砂涌水現象，隨著地下空間的發展，深基坑工程隨處可見越來越深。基坑堵漏在基坑開挖中尤為重要，好的堵漏措施能起到節約成本和確保基坑安全。

1 工程概述及水文地質

盤旋路站采用明挖順做法施工，圍護結構采用鉆孔灌注咬合樁，設三道鋼管內支撐。基坑長314m，寬16m，深18m；端頭井寬31m，深20m。該場地屬黃河一級階地，地層依次為：0.5～4.5m為素填土或黃土狀土層，6.5～12.3m為卵石層，12.3以下為強風化巖層。強風化巖為泥質膠結細粒結構，其中2～20mm顆粒約占15%，礦物成包括石英、長石及少量云母。地下水水位4.6～6.0m，變化幅度1m左右，砂巖滲透系數為10m/d。

2 基坑開挖易出現現象

基坑開挖時易出現圍護結構樁間滲漏水流沙，樁體背側出現空洞；基坑四周涌水涌沙；基坑外側局部下沉及周邊建構筑物變形沉降；支護構件軸力急劇變化引起基坑坍塌。

3 基坑滲漏采取的措施

基坑滲漏水常采取截、堵、導及排相結合的措施處理，具體如下：

3.1 截

圍護樁施工完成后，沿樁外側設置止水帷幕深入底板標高以下，上部超過地下水位標高，同時基坑外側設降水管井。基坑四周設排水溝，防止地表水流入基坑。

3.2 堵

圍護結構滲水未形成整股流出，可采用堵漏靈或堵漏王直接封堵，并掛網噴射混凝土加固。圍護結構側壁滲水為無壓力小股流出時，可采用臨時塞堵并進行注漿加固。

3.3 導流

圍護結構側壁滲漏水為承壓流水時，可采取導流與注漿加固相結合的方法。導流管將承壓水從管內引流導出，以減輕基坑壁側壓力，同時需控制流沙含量，防止流沙量過大引起基坑外側塌方。

3.4 排

基坑開挖至設計標高后在圍護結構內測適當位置設排水溝和集水井。溝內填碎石濾料用水泵抽水排至基坑外，確保墊層施工前基底無積水。

4 治理方法

強風化巖遇水后1h左右會逐層軟化，尤其遇到流動水時在短時間內形成流沙現象，基坑外側局部出現空洞，進而引起基坑坍塌。砂巖具有明顯的外觀特點主要是：遇水膨脹短時間內成流體狀，承載力急劇下降，曬干后表面略顯白色。將流體狀的砂巖裝進編織袋進行圍堰，經編織袋透水過濾約需30min后沙袋便會成板結狀態。

4.1 砂巖遇水形成流沙狀態及治理措施

4.1.1 流沙狀態

因基坑第一段底板埋深比第二段底板深1.2m，開挖過程中強風化巖遇水溶解后流向第一段基底，引起第一段基坑不斷出現流沙涌入現象，造成基坑開挖難度大效率低。

4.1.2 治理措施

（1）在坡面上部設置截水溝，溝內鋪設過濾網，沿明溝長度方向每間隔50cm，設置一道引流管，同時將引流管與過濾網有效連。此法可延長強風化巖遇水形成流沙流動的時間，為后續實施提供時間。

（2）基坑錯臺部位的砂巖采用人工開挖，邊開挖邊在錯臺交界處堆碼砂袋形成砂袋圍堰，同時梅花形布置引流管，引流管與砂巖接觸一側端頭采用兩層濾網包裹用于過濾砂巖。圍堰形成后掛網噴射混凝土進行二次加固。

4.2 圍護樁樁間漏水處理措

4.2.1 樁間漏水現象

樁間漏水原因為圍護結構咬合率不好或止水帷幕施工質量差，圍護結構外側強風化巖遇水沙化后，隨地下水不斷流入基坑內。造成圍護結構外側出現孔洞，進而引起基坑坍塌。

4.2.2 治理措施

（1）滲水未形成整股流出時，采用堵漏王及時封堵并掛網噴錨加固。當形成無壓力小股流出時，采用臨時塞堵并進行注漿加固。通常采用水泥漿和水玻璃混合注漿，體積比為1.5：1。現場通過試驗確定配比及凝固時間，調試時間為30-40s，超出調試時間混合漿達到初凝狀態。

（2）滲水整股流出或滲漏時間過長，導致圍護樁外側的泥沙流失嚴重出現較大的空洞時，應使用舊棉被或廢舊布料對空洞進行填塞。同時鑿出圍護樁鋼筋與鋼筋網片綁扎或焊接，當鑿出圍護樁鋼筋較困難時，應采用膨脹螺栓固定鋼筋網片。適當位置安裝導流管將滲水引出，噴射混凝土加固，達到強度后封閉引流管。

（3）當滲漏水壓較大時，掛網加固后不應封閉引流管，否則該滲漏點被堵住的同時相鄰薄弱部位再次出現滲漏。為有效控制類似情況發生，在導流管進水端增加過濾材料，減少泥沙過多流失，防止出現新的空洞。

（4）滲漏部位封堵后為防止后續開挖出現新的漏水點，在圍護樁側面采用注漿法對該薄弱部位進行加固。注漿點遠離漏水點布設，為防止孔與孔之間聯通引起已注漿體擾動，采用間隔跳躍法逐漸向漏點靠近注漿。

（5）當圍護樁外側出現較大空洞封堵引流后除側面注漿外，應在圍護樁外側1.5m范圍內，以滲漏點為中點布設地面注漿孔，中心距控制在0.5m，引孔深度比漏點深1.5m。注漿材料水泥采用42.5MPa普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.6，水玻璃濃度模數為2.8～3.4。水泥漿與水玻璃的體積比控制在1～1.5之間，注漿過程中應嚴格控制壓力，確保加固體有足夠強度。

4.3 強風化巖地質基坑內降水

基坑咬合樁施工完成后，理論上整個基坑已形成完整分割，坑內封閉地下水在基坑開挖過程中流向最低點，遇到強風化砂巖引起沙化給基坑開挖帶來難度。

（1）坑內降水：基坑內降水采用井點降水，主要用于疏干基坑內卵石層和砂巖層裂隙中的滯留水。坑內降水井抽水運行的同時，應對基坑外地下水位觀測井做好觀測記錄及時掌握水位變化情況，用以確定基坑內滯留水是否疏干和提前判斷基坑封閉效果。

（2）坑內排水：開挖面設置排水溝深度低于開挖面0.5m以下。依據現場情況每隔25m設集水井比排水溝低0.8m。隨基坑的不斷開挖隨之加深，保持地下水位始終低于基坑底。

（3）輕型井點施工方法。

①基坑土方開挖前30d進行輕型井點施做。井點孔采用鉆孔法進行施工，鉆孔直徑一般為30cm，鉆孔深度為基坑底部以下1m。管與孔壁之間用濾料填實，地下水位以上改用粘土填實。

②過濾管采用D50鋼管，長度為1.5m，濾孔間距30～40mm，孔徑為5～8mm，外纏兩層濾網用鐵絲綁扎。過濾管通過橡膠軟管連接引出地面與集水總管連接。

③井點管安裝完成后應接通總管及抽水系統進行試抽，檢查抽水效果。通常真空泵的工作壓力在0.6～0.8MPa，實際應根據降水效果調整工作壓力。抽水應連續不間斷進行，直至施工完成或水量不足。

5 結束語

富水強風化巖地質深基坑施工時難免會發生基坑圍護結構滲漏水，應及時采取有效措施，否則會由于封堵不及時或措施不當造成不良后果，上述滲漏治理方法，經過實踐證明效果較好，除注漿成本較高施工復雜外，其他方法便于操作成本較低。出現滲漏時應結合現場實際情況，采取針對性的堵漏措施降低施工風險。