高強(qiáng)

(江蘇建院營(yíng)造股份有限公司，江蘇 蘇州 215021)

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)地下空間的開(kāi)發(fā)需求日益加大。受用地范圍和工期所限，傳統(tǒng)形狀規(guī)則、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的基坑圍護(hù)體系逐漸被異形、多樣、復(fù)雜的形式所取代，在含水豐富的軟土地區(qū)進(jìn)行基坑止水帷幕施工面臨著更加嚴(yán)峻的防滲堵漏的考驗(yàn)[1]。

軟土地區(qū)的基坑止水帷幕施工，經(jīng)常由于不規(guī)則的基坑結(jié)構(gòu)形式而產(chǎn)生易于滲漏的薄弱區(qū)域[2]。工期壓力導(dǎo)致設(shè)計(jì)單位采用施工速度較快的高壓旋噴樁替代原本止水效果更好的水泥土攪拌樁，加大了基坑滲漏的可能[3]。

本文結(jié)合華東地區(qū)某異形基坑工程，對(duì)如何采取堵漏措施保證基坑安全等相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析總結(jié)，給類似工程提供一定的借鑒。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

華東地區(qū)某深基坑工程，基坑開(kāi)挖面積約9000 m2，開(kāi)挖深度如下：A區(qū)為6.70 m(地下一層)，B區(qū)為10.50 m(地下二層)，C區(qū)為13.35 m(地下二層)，A、B區(qū)高差為3.80 m，A、C區(qū)高差為6.65 m?；A(chǔ)形式為樁+承臺(tái)+閥板結(jié)構(gòu)，樁基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁。基坑周邊環(huán)境較為寬松，地下室外墻距離用地紅線約40 m。基坑外包輪廓類似“熊貓頭像”，如圖1所示。

圖1 工程概況簡(jiǎn)圖(單位：m)

1.2 工程地質(zhì)條件

基坑開(kāi)挖影響范圍內(nèi)，上部為填土及黏性土，中部為砂性土，下部為黏性土，其中第④1層為粉砂夾粉土，黃灰色至灰色，飽和，中密，厚度為4.80～8.00 m，加權(quán)平均厚度6.14 m，分布于地表下5.8～13.6 m?；訃o(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)詳見(jiàn)表1。

表1 基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)一覽表

注：括號(hào)內(nèi)為經(jīng)驗(yàn)值。

1.3 水文地質(zhì)條件

影響本工程基坑的地下水主要為富存于第①層素填土中的潛水和第④1層粉砂夾粉土中的承壓水。

第④1層粉砂夾粉土含水層上部以黃色粉砂為主，下部以灰色粉砂夾粉土為主，富水性良好，承壓水頭標(biāo)高為地表下3.0 m，第④1層底部深度、開(kāi)挖深度和止水帷幕關(guān)系如圖2所示。

圖2 開(kāi)挖深度與地層關(guān)系示意圖(單位：m)

1.4 基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)概況

根據(jù)周邊環(huán)境及基坑自身特點(diǎn)，設(shè)計(jì)方案選擇如表2。開(kāi)挖后滲漏嚴(yán)重區(qū)域分別位于A區(qū)和B區(qū)高差交界處、A區(qū)和C區(qū)高差交界處，以及C區(qū)內(nèi)部。圍護(hù)設(shè)計(jì)剖面如圖3—5所示。

表2 不同位置支護(hù)體系一覽表

圖3 C區(qū)典型剖面示意圖(單位：mm)

圖4 A、C區(qū)高差交界處典型剖面示意圖

圖5 A、B區(qū)高差交界處典型剖面示意圖

1.5 止水帷幕施工中遇到的問(wèn)題

1)C區(qū)灌注樁外圍止水采用樁間落低式止水旋噴樁，因已施工圍護(hù)灌注樁存在不同程度的擴(kuò)徑和偏位現(xiàn)象，旋噴樁精準(zhǔn)定位難度非常大，存在重大安全隱患[4]，但考慮成本因素未能調(diào)整為水泥土攪拌樁。

2)在A和C區(qū)高差交界處，外圍三軸攪拌樁止水帷幕受已施工主體結(jié)構(gòu)工程樁影響，存在大量避讓轉(zhuǎn)角，施工前建議在可能滲漏點(diǎn)外圍增設(shè)降水備用管井[5]，但未得到有效響應(yīng)。

3)在A和B區(qū)高差交界處，原圍護(hù)設(shè)計(jì)無(wú)止水措施，僅靠坑內(nèi)管井降水處理地下水，施工前建議采用有效的止排水措施[6]，但未得到響應(yīng)。

2 滲漏情況概述及原因分析

2.1 土方開(kāi)挖流程

受項(xiàng)目工期影響，確定對(duì)A、B、C區(qū)按照“整體開(kāi)挖、先淺后深”原則進(jìn)行土方開(kāi)挖。具體順序?yàn)椋旱谝浑A段，將基坑整體開(kāi)挖至地下一層底(坑深6.70 m)，對(duì)A、B區(qū)高差交界處和A、C區(qū)高差交界處的冠梁進(jìn)行施工；第二階段，開(kāi)挖B區(qū)深度6.70～10.50 m范圍內(nèi)的土方；第三階段，開(kāi)挖C區(qū)深度6.70～13.35 m范圍內(nèi)的土方。詳見(jiàn)圖6。

圖6 土方開(kāi)挖流程示意圖(單位：m)

在地下二層土方開(kāi)挖后，基坑南側(cè)整個(gè)負(fù)二層區(qū)域發(fā)現(xiàn)大量流砂涌入基坑，致使土方后續(xù)開(kāi)挖工作無(wú)法進(jìn)行。

2.2 滲漏情況分析

雖然基坑四周采用了全封閉式的三軸攪拌樁止水帷幕，但因基坑形狀的特殊性，三軸攪拌樁的圓形基坑止水帷幕存在一定的缺陷，即轉(zhuǎn)向搭接困難[7]，故實(shí)際開(kāi)挖后的止水效果未達(dá)到全封閉的預(yù)估設(shè)計(jì)要求。在A區(qū)和C區(qū)高差交界處、A區(qū)和B區(qū)高差交界處，以及C區(qū)內(nèi)部出現(xiàn)大量滲漏點(diǎn)。

1)C區(qū)滲漏點(diǎn)

原高壓旋噴樁止水處的圍護(hù)灌注樁施工在砂性土中有不同程度的擴(kuò)徑現(xiàn)象，導(dǎo)致落低式止水旋噴樁在地面施工時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，致使作為備用止水措施的旋噴樁近乎失效，如圖7所示。

圖7 C區(qū)滲漏點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)圖

2)A、B區(qū)高差交界處滲漏點(diǎn)

A、B區(qū)高低差交界處的止排水設(shè)計(jì)方案主要依靠坑內(nèi)外管井降水，但因外圍止水帷幕止水效果不足，致使B區(qū)深坑管井降水無(wú)法滿足需求，高差交界處側(cè)壁滲漏情況嚴(yán)重，如圖8所示。

3)A、C區(qū)高差交界處滲漏點(diǎn)

圖8 A、B區(qū)高差交界處滲漏點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)圖

A、C區(qū)高差交界處具有工程樁密集且存在大量基坑陽(yáng)角區(qū)域等不利因素，三軸攪拌樁需多次避讓工程樁而產(chǎn)生大量施工轉(zhuǎn)角，止水帷幕和坑內(nèi)管井降水效果均無(wú)法滿足預(yù)期要求，故在該類區(qū)域出現(xiàn)不同程度的側(cè)壁滲漏點(diǎn)，如圖9所示。

圖9 A、C區(qū)高差交界處滲漏點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)圖

3 滲漏處理措施

因工期緊張，上述滲漏問(wèn)題初期處理不及時(shí)，加之施工搭接不協(xié)調(diào)，處理效果不理想，導(dǎo)致工程后期一度出現(xiàn)險(xiǎn)情。具體處理措施分為以下三個(gè)階段。

第一階段為滲漏前期，有滲漏情況，但不明顯。采取的措施：坑內(nèi)外增設(shè)降水管井和增加樁間土噴射混凝土掛網(wǎng)。處理效果不明顯，尤其是管井降水作用更為有限(第④1層粉砂夾粉土含水層層底標(biāo)高與坑底標(biāo)高相近，且下部土性為砂土和粉土互錯(cuò))。

第二階段為滲漏中期，滲漏比較嚴(yán)重，但圍護(hù)樁外側(cè)未發(fā)生大面積水土流失現(xiàn)象。采取的措施：坑內(nèi)增設(shè)輕型井點(diǎn)強(qiáng)降水和加大樁間土噴射混凝土掛網(wǎng)力度。采用上述措施后，輕型降水效果明顯，有效解決了A、B區(qū)高差交界處和A、C區(qū)高差處滲漏問(wèn)題，但C區(qū)滲漏問(wèn)題嚴(yán)重，該處理方案未能遏制水土流失。

第三階段為滲漏后期，主要表現(xiàn)在C區(qū)旋噴樁止水區(qū)段滲漏嚴(yán)重，圍護(hù)樁外側(cè)水土流失嚴(yán)重。采取的措施：坑外增設(shè)超深降水輕型井點(diǎn)和圍護(hù)樁內(nèi)側(cè)加打小趾口拉森Ⅳ鋼板樁，樁間采用素砼回填，同時(shí)結(jié)合坑外局部雙液注漿處理(因圍護(hù)樁外側(cè)水土流失嚴(yán)重，且基坑已開(kāi)挖到底，無(wú)法直接采用注漿措施)，如圖10和圖11所示。在采取上述措施后，終于很好地解決了C區(qū)側(cè)壁滲漏問(wèn)題，底板得以順利施工。

圖10 C區(qū)堵漏設(shè)計(jì)方案

圖11 C區(qū)堵漏方案實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)圖

4 結(jié)論

1)在基坑施工過(guò)程中，滲漏問(wèn)題應(yīng)引起足夠的重視。首先在設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮到止水帷幕施工的適用性、影響因素及后期效果；其次在施工過(guò)程中若遇到異常情況，應(yīng)采用有效預(yù)防措施；最后在開(kāi)挖階段，應(yīng)早發(fā)現(xiàn)早處理，以免錯(cuò)過(guò)最佳處理時(shí)間，造成更為嚴(yán)重的后果和損失[8]。

2)對(duì)于嚴(yán)重的基坑圍護(hù)側(cè)壁滲漏問(wèn)題，堵漏措施往往為多種工藝的結(jié)合，包括基坑內(nèi)外的管井、輕型井點(diǎn)強(qiáng)降水，重點(diǎn)區(qū)域雙液壓密注漿，基坑內(nèi)側(cè)的掛網(wǎng)噴砼，小趾口拉森鋼板樁封堵等方式，需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況適當(dāng)組合選用[9]。

3)在止水帷幕設(shè)計(jì)過(guò)程中，宜慎用高壓旋噴樁，尤其對(duì)于無(wú)法形成連續(xù)封閉式止水體系的樁間樁。高壓旋噴樁在止水帷幕施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制樁位精度、樁體垂直度和施工速度(鉆桿提升速度宜控制在10～15 cm/min)[10]。

4)對(duì)于三軸水泥土攪拌樁止水帷幕遇到環(huán)形基坑或轉(zhuǎn)角較多的基坑的情況，施工過(guò)程中應(yīng)尤為注重質(zhì)量控制，并建議將轉(zhuǎn)角區(qū)域設(shè)計(jì)為多排搭接結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)基坑開(kāi)挖止水效果。

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