浦振宇

(中鐵隧道股份有限公司，河南 鄭州 450000)

0 引 言

隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，地下空間開發(fā)力度不斷增大，隨著占用的土地逐步增多，過程中經(jīng)常面臨復(fù)雜的周邊環(huán)境問題。本文以沿海地區(qū)富水砂層為例，研究在狹小空間范圍下開挖基坑采用不同圍護(hù)結(jié)構(gòu)和止水帷幕形式組合止水效果的研究。在實(shí)際應(yīng)用中，由于地下管線、障礙物及施工質(zhì)量的影響，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)止水帷幕的效果往往很難達(dá)到預(yù)期，導(dǎo)致出現(xiàn)滲漏，若無提前制備應(yīng)急措施，導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)間出現(xiàn)滲漏，容易影響基坑的開挖。

目前國內(nèi)外學(xué)者對(duì)止水帷幕施工已有了長足的施工研究經(jīng)驗(yàn)[1，2]，但對(duì)于狹小空間富水砂層地層下，如何合理選用圍護(hù)結(jié)構(gòu)止水帷幕，往往仍是憑借經(jīng)驗(yàn)及出現(xiàn)問題后的補(bǔ)救措施[3-5]，針對(duì)此問題，本文以某城市地鐵風(fēng)亭附屬結(jié)構(gòu)為例，研究在小范圍內(nèi)受到空間限制的條件下，通過不同止水帷幕的選擇與優(yōu)化，提出了在富水砂層圍護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲漏水條件下的處理措施及研究結(jié)果，可為類似周邊環(huán)境、地層情況下的地鐵車站、附屬結(jié)構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工提供一定經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

1.1 線路概況

本車站主要位于市城區(qū)內(nèi)，本次文章以此車站附屬結(jié)構(gòu)風(fēng)亭為例進(jìn)行討論說明。車站周邊以多層廠房及辦公樓為主，共設(shè)2組風(fēng)亭、4個(gè)出入口(含1個(gè)預(yù)留出口)、1個(gè)安全疏散口。

此風(fēng)亭附屬結(jié)構(gòu)基坑深10.34 m，局部坑深11.84 m，覆土厚度3.54 m。

1.2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)

(1)工程地質(zhì)情況

此附屬結(jié)構(gòu)風(fēng)亭基坑依次穿越穿越雜填土<1-2>、填中粗砂<1-4>、粉質(zhì)粘土<2-1>及(含泥)中粗砂<2-4-6>，基底坐落于粉質(zhì)黏土<2-6>，圍護(hù)結(jié)構(gòu)繼續(xù)穿越(含泥)粗中砂<2-4-6>，坐落于(含砂)粉質(zhì)黏土<3-1-2>。

(2)水文條件

勘察范圍內(nèi)所有鉆孔均遇見地下水。勘察時(shí)測(cè)得鉆孔中初見水位埋深為1.60～3.40 m，初見水位標(biāo)高為3.94～5.71 m；穩(wěn)定水位埋深為1.48～2.80 m，穩(wěn)定水位標(biāo)高為4.45～5.94 m。

勘察區(qū)內(nèi)主要有上層滯水、潛水及承壓水三種類型地下水，其中上層滯水及潛水水位變化主要受氣候的控制，年變化幅度2.0～3.0 m。松散巖類孔隙承壓水的富水性及導(dǎo)水性較強(qiáng)，以側(cè)向補(bǔ)給為主，局部接受上層地下水補(bǔ)給，以下滲及側(cè)流等方式排泄；基巖孔隙-裂隙承壓水發(fā)育于全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化和中等風(fēng)化帶中，主要接受越層孔隙裂隙水補(bǔ)給，向低處排泄，總體水量一般。

2 場(chǎng)地受限條件下的方案選擇思路

2.1 周邊管線保護(hù)性要求高

此風(fēng)亭施工前，施工單位對(duì)既有管線進(jìn)行探查，發(fā)現(xiàn)周邊除主體結(jié)構(gòu)面外，三側(cè)均有近接既有管線，但由于管線未侵入圍護(hù)結(jié)構(gòu)原因，管線未進(jìn)行遷改，其中北側(cè)給水管距圍護(hù)結(jié)構(gòu)外邊線2.37 m，污水管、雨水管、 電力管沿三側(cè)繞行， 分別距圍護(hù)結(jié)構(gòu)1.33 m、0.88 m、3.09 m，南側(cè)通訊管線距圍護(hù)結(jié)構(gòu)外邊線2.61 m。三側(cè)均為近距離臨近既有管線，施工過程中對(duì)管線保護(hù)性要求高，導(dǎo)致中途多次變更圍護(hù)方案。

2.2 場(chǎng)地狹小，圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案變更思路

(1)原設(shè)計(jì)采用φ800@1 000灌注樁，沿深度方向設(shè)置一道混凝土+一道鋼支撐(φ609 mm，t=16 mm)，四周外部采用φ650@450三軸攪拌樁止水，基坑采用明挖順作法施工。后因三軸攪拌樁施工機(jī)具設(shè)備過大，施工過程中過于靠近管線，又將近接管線部分變更為高壓旋噴樁(1∶1水灰比，20 MPa漿壓)。

(2)在開挖過程中發(fā)現(xiàn)，在富水砂層(填中粗砂<1-4>、(含泥)中粗砂<2-4-6>)地層條件下，高壓旋噴樁施工效果不理想，擬對(duì)樁間進(jìn)行無收縮后退式WSS注漿填補(bǔ)滲漏，對(duì)部分已知滲漏點(diǎn)進(jìn)行封堵后，發(fā)現(xiàn)仍然出現(xiàn)滲漏情況，并在附近觀察井及建筑物下發(fā)現(xiàn)漿液，說明地下水流速較高、水流豐富，采用普通注漿工藝很難達(dá)到止水效果。

(3)針對(duì)上述情況，項(xiàng)目及時(shí)制定措施，針對(duì)樁間滲漏水情況，采用MJS工法樁施工方案(φ2 000@1 300，1∶1水灰比，40 MPa漿壓)，通過MJS工法樁對(duì)周圍地層擾動(dòng)小、切削咬合半徑大的特點(diǎn)，有效進(jìn)行樁間的止水施工。

(4)事后進(jìn)行技術(shù)層面分析，在狹小空間、富水砂層等條件下進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工，若地連墻、SMW工法樁等形式無法使用時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇咬合樁一類全封閉性圍護(hù)結(jié)構(gòu)，減少因富水砂層地下水量大、流速快等特點(diǎn)，造成高壓旋噴樁、WSS注漿等常規(guī)注漿手段失效而導(dǎo)致的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏水。

3 現(xiàn)場(chǎng)管控要點(diǎn)

3.1 高壓旋噴樁施工參數(shù)管控

在原設(shè)計(jì)中未增設(shè)MJS工法樁的情況下，高壓旋噴樁施工質(zhì)量的好壞，直接決定樁間止水的效果，同時(shí)由于臨近既有管線，如雨污水、通訊、電力管線等，對(duì)于漿壓、切削半徑、注漿量的管理需嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行管控，施工前需查看地層標(biāo)貫值、密實(shí)度、滲透性，判定地下水流速等基本信息，制定專項(xiàng)施工計(jì)劃，施工過程中重點(diǎn)管控噴漿壓力、鉆桿提升速度、漿液流量及總水泥用量，在確保水泥用量滿足設(shè)計(jì)要求前提下，均勻填充地層間隙。

3.2 降水管控

由于底部存在較深厚(含泥)粗中砂<2-4-6>、(含砂)粉質(zhì)黏土<3-1-2>，且上部覆蓋隔水層粉質(zhì)黏土<2-6>，故地層中存在一定的承壓水，且隔水層薄弱，存在一定突涌風(fēng)險(xiǎn)，基坑內(nèi)共設(shè)置5口疏干井、2口降壓井。在開挖過程中，因富水砂層原因，既要做好墻縫滲漏點(diǎn)的觀測(cè)，又要實(shí)時(shí)監(jiān)控地下水位的高度變化，隨挖隨降，保持基底及圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻縫間的干燥。

3.3 MJS工法樁施工管控

在后續(xù)基坑開挖過程中，基坑四周出現(xiàn)多處樁間明顯滲漏水，施工單位通過注漿(WSS無收縮后退式)止水的措施，未能有效進(jìn)行樁間的堵漏止水，判定此處地層潛水水量較大、流速較快，再通過正常注漿方式進(jìn)行止水收效甚微，再考慮到管線臨近影響，最后采用MJS工法樁施工封堵，形成外部輪廓式防水線，過程中MJS工法樁施工參數(shù)的管控，如注漿壓力、回漿壓力、水灰比、注漿量、流量等，將直接影響到樁間滲漏水的與否，以及臨近既有管線的穩(wěn)定，確?；娱_挖過程安全。

4 施工效果分析

4.1 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

按照《城市軌道交通工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》中3.3.2中規(guī)定，基坑風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為二級(jí)?；娱_挖施工過程中，需要對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)、周圍環(huán)境的土體、建(構(gòu))筑物、道路、地下管線的應(yīng)力、位移、傾斜、沉降、裂縫及對(duì)地下水的動(dòng)態(tài)變化等進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)，其監(jiān)測(cè)頻率如表1所示，并在監(jiān)測(cè)達(dá)預(yù)警值時(shí)(依據(jù)設(shè)計(jì)、規(guī)范要求)及時(shí)進(jìn)行預(yù)警。

表1 監(jiān)測(cè)頻率表

本車站附屬結(jié)構(gòu)基坑項(xiàng)目土方開挖施工過程中，周邊管線豎向位移、周邊土體地表沉降是監(jiān)測(cè)重點(diǎn)，本文以開挖過程中周邊土體變形、周邊建筑物沉降位移為主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)進(jìn)行說明，見圖1、圖2所示。

圖1 地表土體沉降位移(單位：mm)

圖2 周邊建筑物豎向位移(單位：mm)

4.2 基坑開挖滲漏水情況

原設(shè)計(jì)φ800@1 000鉆孔灌注樁，外設(shè)φ650@450三軸攪拌樁止水+內(nèi)支撐的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式，因場(chǎng)地存在限制等原因，通過高壓旋噴樁進(jìn)行樁間的止水，施工效果不理想，樁間出現(xiàn)了明顯的滲漏水，后通過注漿止水措施也未得到明顯改善，最后采用四周MJS工法樁補(bǔ)強(qiáng)止水的形式，基坑樁間滲漏水得到了很好的處置，周邊地表也未出現(xiàn)明顯變形，說明采用MJS工法樁形式的止水帷幕在富水砂層中進(jìn)行止水的處置形式有效。

5 結(jié) 語

通過對(duì)風(fēng)亭附屬結(jié)構(gòu)止水帷幕形式的變更取得的止水效果進(jìn)行分析，有如下經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

(1)在富水砂層條件下，附屬結(jié)構(gòu)類小型基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)選用整體封閉性能更好，止水效果更強(qiáng)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，如咬合樁、SMW工法樁、地連墻等形式。

(2)在富水(含泥)中粗砂層等標(biāo)貫值較大，水量較大的地層，進(jìn)行高壓旋噴樁施工無法形成較好的止水帷幕封堵。

(3)在富水砂層中，若地下水位較高、水量較大、流速較急的情況，采用高壓旋噴樁、無收縮后退式WSS注漿等常規(guī)注漿形式無法取得良好效果，可通過MJS工法樁等進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)止水。

通過本文所列技術(shù)思路及施工措施，在此類富水砂層附屬結(jié)構(gòu)基坑開挖過程中，樁后地表土體沉降累計(jì)變化值50.41 mm、周邊建筑物沉降累計(jì)值6.08 mm，基坑內(nèi)樁間無明顯滲漏水，有效減小了富水砂層明挖基坑施工過程中的周邊環(huán)境影響，給類似地層明挖施工提供了依據(jù)與參考。