平封底加固在深層泉眼止水施工中的成功應用

李永迪

（城盾隧安地下有限公司，上海市 200333）

0 引 言

近年來，因城市地下空間開發強度加大，受基坑周邊地鐵、既有建（構）筑物、承壓水等影響，在施工基坑工程時，常規的強降水作業已經不能滿足地下空間開發對周邊環境的保護要求，超深地下連續墻、降水回灌、平封底加固等新的施工理念開始占據主導地位。在泉城某占地面積約3 萬m2的房建項目中，各樓棟下均設有一層地下室，采用分區分塊開挖，地下室相互連通，基坑開挖深度約5～8 m。因售樓進度安排的原因，先進行主樓施工，再進行樓棟之間的地庫施工。當項目進入最后一個約900 m2地庫基坑施工時發生了承壓水突涌現象，通過采用雙液漿對滲漏點進行長時間封堵，涌水情況不但未見好轉，反而導致承壓水路徑不斷發生改變，最終多處突涌，致使地庫無法正常施工，影響了工程進度，并對已建成的樓棟造成安全隱患，為保護周邊樓棟，對該基坑進行了回土作業。但該基坑是今后業主車輛進小區的必經之路，如不能按時完工，必將影響已售樓房的正常交付。

1 問題的發生及原因分析

11.1 問題的發生

該項目平面布置見圖1，如引言所述，由于工期安排，在主樓施工時沒有將樓棟之間的地庫同時施工完成。最后施工區域為圖1 中所示5#、6# 樓之間，此時周邊樓棟包括地庫結構均已出地面。

圖1 場地平面圖

該基坑第一次開挖時較為順利，開挖到底并澆筑30 cm 墊層。在綁扎底板鋼筋時，基坑北側開始出現涌水點，現場采用雙液注漿方式進行封堵，不僅沒有堵住涌水，反而導致南側出現2 個較大的涌水點，并且夾帶大量泥沙。同時場地中央也出現了涌砂點。為了避免水土流失對已建樓棟產生危害，現場決定對該區域進行暫時回填，平衡水頭壓差，見圖2。

圖2 涌水點回填情況

1.2 原因分析

本項目地層剖面見圖3，淺層以粉土為主，深層為⑦圓礫承壓水層。潛水水位埋深約0.8 m，本項目基坑開挖較淺，深度為5～8 m，設計計算承壓水抗突涌穩定系數大于1.1，不會發生承壓水突涌問題。因此該項目周邊基坑圍護結構采用土釘墻結合雙軸水泥土攪拌樁止水帷幕的形式，帷幕進入第③粉質黏土層，僅用作淺層地下水隔離使用。地層特性見表1。

圖3 典型地質剖面圖

表1 地層特性

涌水事故發生后，項目參與各方進行了反思總結，認為以下3 個方面的原因是導致涌水問題發生主要因素。

1.2.1 勘探孔未有效封閉

如圖3 所示，地勘揭示了該項目深層存在圓礫和卵石承壓含水層。根據基坑回填后觀測，承壓水水頭高度基本與地面持平，且高于地庫頂板標高。但由于基坑開挖深度淺，未引起足夠重視，鉆探后未按要求進行封孔處理，形成了豎向涌水通道，導致后期在基坑開挖過程中出現了突涌。

1.2.2 存在原有泉眼

與項目周邊居民調查得知，該項目原為農田，地勢北高南低，田間存在多處泉眼，在雨季時，泉水上涌尤為明顯。另外，由于其他區域地庫結構均已封閉，地下水壓力大，已經存在的涌水通道一定會尋找薄弱處進行突破，因此在僅剩的區域發生突涌的概率極高。但現場工程人員在面對地下水危害的經驗和認知不足，沒有預先采用預防措施，導致泉水壓力升高，擊穿墊層。

1.2.3 降水井未有效封閉

項目北側基坑施工時，也發生過承壓水突涌問題，當時根據專家意施工過一些進入⑦層的降壓井，但由于整個項目開挖較淺，圍護結構沒有封閉承壓水層，降壓井降水的效果不佳，出水量很大，但水位下降不明顯。因周邊較為空曠，通過大面積雙液注漿的方式強制開挖，完成了地下結構的施工。但未對降壓井進行封閉工作，最后涌水區的側向涌水，判斷來自于北側地庫筏板底。

2 解決思路及方案選型

基于上述原因分析，結合現場存在的情況以及施工難點，需要進行綜合考慮確定解決方案。

2.1 項目難點

（1）涌水點無法確定。經過開挖擾動，注漿施工、涌水路徑改變，且夾帶大量泥沙情況判斷，淺層土性已經完全改變。基坑回填后，在任一區域采用挖機挖掘1 m 左右，均會發生涌水現象，無法確定真正的涌水點位置。

（2）強降水方案難以實施。由于整個項目開挖較淺，圍護結構沒有封閉承壓水層，僅解決淺層粉土隔水問題，未考慮深層承壓水隔水。根據前期降水經驗，水量大，但水位難于下降，且長期降水，勢必影響周邊已經建好樓棟。

（3）重新施工止水帷幕隔斷承壓水層無法實施。施工區域位于兩棟高樓之間，場地狹小，大型設備無法進入，施工區域周邊地下結構均已施工完成。常規旋噴止水工藝對周邊環境影響較大，無法施工。攪拌類施工設備無法靠近已建結構施工，無法隔斷已建結構筏板下側向過來的水。

（4）施工方案的選擇必須考慮設備小型化，對周邊環境影響小，止水效果好，不對既有房建施工產生影響等多個方面。

2.2 MJ S 平封底方案

綜上所述，通過現場的實際查勘，無法確定實際漏水點，并且漏水點會轉移，最好的做法是封閉基坑，截斷水流途徑，由于基坑部分已經開挖至坑底，為了平衡水頭壓力差，防止在坑底施工鉆孔時發生涌水現場，現場架設鋼平臺，在平臺上面進行施工作業，見圖4。MJS 工法因具備低凈空作業、大直徑超深成樁、施工微擾動等諸多特點。可解決本項目遇到的諸多難點，所以本項目采用MJS 工法施工止水帷幕及平封底加固。

圖4 鋼平臺設置圖

具體做法：先在基坑四周離原有已施工完成的底板1 m 范圍內打一排U 型3# 拉森鋼板樁，因原有坑底已回填過50 cm 厚碎石和30 cm 厚混凝土墊層，拉森鋼板樁采用一跳三深插方式，淺樁至原有墊層表面，深樁至基坑下以下8 m，樁頂與地面平行，也作為鋼平臺的支撐樁，見圖5。

圖5 鋼平臺剖面設置圖

拉森鋼板樁施工完成后，在鋼板樁與原有周邊底板中間1 m 范圍內施工φ2 400@1 700 mmMJS 工法樁進行止水，樁深至坑底以下8 m，與鋼板樁形成封閉連接[1]。

基坑內采用拉森鋼板樁進行分倉，坑底采用MJS 工法梅花樁布置滿堂加固，加固體長度5 m，見圖6。

圖6 MJ S 方案

鋼平臺采用H 型鋼700 mm×300 mm 和7 mm厚鋼板組合而成，施工之前鋼板上預留施工樁位孔，方便實施，鋼板樁中間部位采用400 mm×400 mm工字鋼加強肋板，四周采用32b 槽鋼做臨時支撐，間距3 m。

周邊一圈側向帷幕與既有基礎底板之間形成搭接，用于阻止既有筏板底涌水。坑底施工平封底隔水層，即在涌水區形成一個盆式的封閉止水體系，土方在止水盆內部進行開挖，而不需要額外降水。

3 MJS 施工實踐

3.1 試樁試驗

為確認在擾動地層中的施工參數，開展了2 根MJS 異位試樁試驗，以驗證MJS 工法在現場水文地質條件下成樁可行性。MJS 工藝參數見表2。

表2 MJ S 工法工藝參數

MJS 成樁3 d 后，開挖形態見圖7，MJS 成樁質量良好，有效直徑大于2.4 m。試樁試驗后，開展正式施工。

圖7 MJ S 試樁驗證

3.2 施工中克服的難題

涌水區周邊已經完成結構預留了大量連接鋼筋。MJS 在施工周邊一圈側壁帷幕時，存在鉆孔與預留鋼筋纏繞卡鉆的風險。為此，在周邊一圈樁位，預先施打直徑200 mm 的鋼管，進入筏板底標高以下300 mm，MJS 鉆桿在鋼管內施工成樁，以避開既有鋼筋的影響。考慮到這種施工方法破壞了原有地下室結構，在施工時采用超高噴射，保證樁頂標高高于地下室伐板高度，保證止水性能，后期開挖至既有地下室底板時，將水泥土掏空，重新植筋，澆筑微膨脹混凝土，保證地下室底板止水性能[2]。

3.3 后續施工

MJS 全部施工完成后，二次開挖過程非常順利，沒有發生涌水涌泥情況，見圖8。

圖8 主要施工過程

4 周邊環境監測

因本項目的敏感性，施工全過程均進行了周邊環境監測，監測點變化見圖9。變化均控制在10 mm左右，再次證明了MJS 工法在既有建（構）筑物周邊施工的強大能力。

圖9 周邊沉降監測點變形發展情況

5 結 語

工程實踐表明，采用MJS 工法在復雜水文地質條件、狹小空間、緊鄰既有建（構）筑物施工是安全可行的解決方案。順利解決了本項目難題該項目的成功實施，可為類似工程問題的解決提供參考和解決。但通過工程實踐也表明，雖然MJS 工法先進有效，但在施工效率上值得進一步研究，改進施工裝備提高工效將使MJS 工法具有更廣闊的用武之地。