地鐵車站SMW工法樁支護(hù)體系下的基坑管涌治理

伊容冰 位英超 郝 帥

中國建筑第八工程局有限公司華北分公司 天津 300452

隨著城市化進(jìn)程的加快，越來越多的城市也加快了地鐵的建設(shè)步伐。在地鐵車站施工過程中，尤其是在富水軟土區(qū)域，隨著基坑開挖深度的增加，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)承受的水壓力也增大，基坑滲漏、基底突涌或管涌等問題時常發(fā)生，危害基坑安全。常規(guī)地鐵車站出入口及風(fēng)亭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為SMW工法樁支護(hù)形式，為確保基坑安全，處理基坑滲漏時無法在坑外施作高壓旋噴樁止水帷幕，只能采用“漏點(diǎn)反壓＋坑外引孔注漿”的方式，但此方法封堵效果較差，存在二次滲漏隱患，且影響后續(xù)施工[1-4]。為解決上述問題，本文以天津某地鐵項(xiàng)目為例，介紹一種便捷有效的基坑管涌治理方法，以期指導(dǎo)同類工程施工。

1 工程概況

1.1 工程項(xiàng)目概況

天津地鐵4號線某車站項(xiàng)目為地下2層島式站臺車站，車站采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱形框架結(jié)構(gòu)，共設(shè)置3個出入口及2個風(fēng)亭，出入口及風(fēng)亭支護(hù)體系采用φ850 mm@600 mm的SMW工法樁＋內(nèi)支撐形式，其中1號風(fēng)道基坑深度10.778 m，2號風(fēng)道基坑標(biāo)準(zhǔn)段深11.406 m；A出入口標(biāo)準(zhǔn)段基坑深11.372 m，B出入口標(biāo)準(zhǔn)段基坑深13.158 m，C出入口為站內(nèi)頂出。出入口內(nèi)設(shè)置集水坑及扶梯基坑，最深處達(dá)到17.2 m，集水坑下及側(cè)壁采用φ850 mm@600 mm水泥土攪拌樁進(jìn)行加固。

1.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)概況

依據(jù)巖土工程詳細(xì)勘察報(bào)告，本工程場地原始地貌為沖積、海積平原，車站附屬結(jié)構(gòu)場地勘察最大孔深55.0 m，在該深度范圍內(nèi)，所揭露的地層屬第四系全新統(tǒng)及上更新統(tǒng)與中更新統(tǒng)地層，主要包括④1粉質(zhì)黏土層、④2粉質(zhì)黏土層、⑥3粉土層、⑦1粉質(zhì)黏土層、⑦2粉土層、⑧2粉土層、⑨1粉質(zhì)黏土層、⑩1粉質(zhì)黏土層，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工及開挖范圍內(nèi)以粉質(zhì)黏土和粉土為主。

根據(jù)地基土的巖性分層及現(xiàn)場抽水試驗(yàn)結(jié)果，與本工程有直接聯(lián)系的淺層地下水主要有以下3個含水層：潛水，初見水位埋深1.6～2.7 m；第一承壓水，該承壓水水頭埋深4.0 m，相當(dāng)于大沽高程－1.47 m；第二承壓水，經(jīng)實(shí)測該承壓水水頭埋深5.2 m，相當(dāng)于大沽高程－2.67 m。

1.3 基坑工況及現(xiàn)狀

車站B出入口已開挖至扶梯基坑，此處深度達(dá)到17.2 m，超過地鐵車站出入口正常深度。在對扶梯基坑進(jìn)行清槽時，開挖槽底最后一步土方后，發(fā)現(xiàn)北側(cè)基底與圍護(hù)樁交接處出現(xiàn)管涌，南側(cè)基底出現(xiàn)突涌，涌砂情況嚴(yán)重。項(xiàng)目場地緊鄰市政道路及重要市政管線，為避免事故繼續(xù)擴(kuò)大，確保基坑安全，必須立即采取有效措施封堵漏點(diǎn)。

2 基底突涌及管涌治理方案

2.1 事故原因及封堵方案分析

基坑深度范圍內(nèi)以粉質(zhì)黏土和粉土為主，扶梯基坑槽底位于第一承壓水含水層（⑧2粉土），深度達(dá)到17.2 m，超過地鐵車站出入口正常深度。此處圍護(hù)結(jié)構(gòu)已將第一承壓水完全隔斷，且根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，該區(qū)域基坑內(nèi)無勘探孔存在。

同時，扶梯基坑區(qū)域已采用水泥攪拌樁進(jìn)行坑底加固。綜合考慮地質(zhì)條件及現(xiàn)場實(shí)際情況，分析事故原因?yàn)榉鎏莼痈浇顚訃o(hù)樁及坑底加固質(zhì)量出現(xiàn)缺陷，引發(fā)第一承壓水壓力釋放。

按照以往施工經(jīng)驗(yàn)，基底突涌或坑底管涌往往采用“漏點(diǎn)處原位反壓土方或混凝土＋圍護(hù)結(jié)構(gòu)背后引孔注漿”的方式進(jìn)行封堵處理，此種方法將造成漏點(diǎn)反壓區(qū)域無法進(jìn)行下道工序施工，且封堵完成后需對反壓位置重新開挖，一旦注漿效果不佳將引發(fā)二次滲漏或突涌，嚴(yán)重危害基坑安全。

同時，在處置過程中，若漏點(diǎn)涌砂嚴(yán)重，將造成局部泥水過多，導(dǎo)致抽水設(shè)備淤死失效，無法順利抽水，直接影響處置效果。

綜合考慮上述因素，結(jié)合多起類似工程施工經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過技術(shù)咨詢及比選，最終確定采用濾砂、引流、集水、反壓、注漿的方式對基底突涌或管涌進(jìn)行封堵處理。現(xiàn)場實(shí)施后效果良好，具體實(shí)施方案如下。

2.2 基底突涌及管涌封堵施工

2.2.1 開挖集水坑

立即在管涌處就近開挖臨時存水坑，存水坑大小可根據(jù)漏點(diǎn)位置、場地條件及事故級別情況確定，確保能在短時間內(nèi)收集大量積水，避免漏水過多淹泡基坑，存水坑深度必須低于槽底標(biāo)高。開挖時應(yīng)由四面向中間位置找坡，最后在坑內(nèi)最深處開挖內(nèi)部集水坑，用于放置臨時濾水井抽排積水。集水坑及臨時濾水井大小以能順利下放抽水設(shè)備為標(biāo)準(zhǔn)制作。

2.2.2 制作臨時濾水井

利用現(xiàn)場鋼筋加工成矩形鋼筋籠，鋼筋籠大小應(yīng)略小于內(nèi)部集水坑，確保能順利下放，同時應(yīng)保證現(xiàn)有抽水設(shè)備能順利放置，高度應(yīng)超過臨時水坑及槽底標(biāo)高，同時與底板下皮標(biāo)高齊平，避免影響后續(xù)施工。鋼筋籠外纏一層密目網(wǎng)（或其他網(wǎng)狀材料）作為過濾裝置，用鐵絲固定牢固，制作成臨時濾水井。制作完成后放入集水坑內(nèi)，濾水井與集水坑縫隙間用級配碎石填充。管涌治理措施平面如圖1所示。

圖1 管涌治理措施平面示意

2.2.3 施作碎石濾水層

在管涌處插入導(dǎo)流管（導(dǎo)流管采用鋼質(zhì)或PVC套管），將水引流至臨時濾水井，隨后在臨時存水坑區(qū)域回填碎石至槽底標(biāo)高，形成碎石濾水層。在級配碎石過濾作用下，泥砂下沉，涌水上浮，可沉淀大部分泥砂，大幅減緩漏點(diǎn)涌砂速度。

同時，經(jīng)碎石及濾水井雙重過濾后，匯入臨時濾水井內(nèi)涌水已基本不攜帶泥砂，抽水設(shè)備可正常運(yùn)轉(zhuǎn)抽排積水，大大降低淤死風(fēng)險。經(jīng)處置后濾水層表面干燥，為后續(xù)施工創(chuàng)造了良好的操作環(huán)境。

2.2.4 反壓及注漿

完成上述工作后，立即澆筑扶梯基坑區(qū)域墊層混凝土進(jìn)行反壓。澆筑時除濾水井區(qū)域外全部封閉。為確保反壓效果，可在混凝土中加入適量速凝劑加快凝結(jié)速度。待墊層混凝土終凝后觀察漏點(diǎn)情況已基本穩(wěn)定，此時在漏點(diǎn)圍護(hù)樁后引孔注雙液漿，封堵滲水通道，同時集中力量盡快完成該區(qū)域基礎(chǔ)底板澆筑，并在澆筑時將臨時濾水井一并封堵，完成處置（圖2、圖3）。

圖2 管涌治理措施縱剖示意

圖3 管涌治理措施橫剖示意

2.3 處置效果

根據(jù)現(xiàn)場處置情況，在臨時濾水井及碎石濾水層施作完成后，管涌、突涌處大量泥砂已被過濾下沉，涌砂速度大大減緩。過濾后的清水全部集中流入濾水井內(nèi)抽排，未影響抽水設(shè)備。同時，碎石濾水層表面干燥，使得上方墊層混凝土順利完成澆筑反壓，現(xiàn)場事故快速得到控制。最終經(jīng)坑外引孔注漿后，臨時濾水井處水量已大大減少，漏點(diǎn)已完成有效封堵。目前，該區(qū)域基礎(chǔ)底板已完成澆筑，后續(xù)未出現(xiàn)二次滲漏，處置效果良好。

3 結(jié)語

本文以天津地鐵4號線某地鐵項(xiàng)目為例，針對富水軟土區(qū)域SMW工法樁支護(hù)體系下出現(xiàn)的基底突涌和管涌事故，通過分析事故原因及傳統(tǒng)堵漏方法存在的缺陷，優(yōu)化處置方案，提出采用開挖集水坑、制作濾水井、漏水點(diǎn)插入導(dǎo)管引流、存水坑內(nèi)回填碎石形成濾水層、反壓墊層混凝土、圍護(hù)結(jié)構(gòu)背后引孔注漿等方式對滲漏處進(jìn)行引流排水及封堵。

實(shí)踐證明，上述措施可以有效解決傳統(tǒng)“漏點(diǎn)反壓＋坑外引孔注漿”方式帶來的二次開挖漏水隱患，既可大大減緩漏點(diǎn)涌砂速度，確保基坑安全，又可避免淤泥過多造成抽水泵失效，確保排水效果，同時也不影響后續(xù)相關(guān)工序施工，具有較好的安全性、實(shí)用性及可操作性，可為相關(guān)類似工程提供借鑒和參考。