雙液注漿止水工藝在長江邊深基坑施工中的實踐

1.引言

位于上海北側的崇明縣是世界上最大的河口沖積島，其地貌屬于上海地區四大地貌單元中的河口、砂島類型。一般上海崇明地區基坑開挖后局部會出現流砂、管涌現象，造成基坑無法正常施工。出現“流砂、管涌現象”導致邊坡塌方，地質破壞；有的內部基坑土體發生較大的位移，影響臨近建筑物的安全。上海大學附屬新華醫院崇明分院擴建工程緊鄰長江，且長江常水位高于本工程基坑標高，在深基坑施工中應對地下水的處理給予應有的重視。本工程深基坑圍護形式采用重力壩加局部支撐，考慮到崇明地區特殊地質情況，雖然本工程布置了大量二級井點降水，如果基底地下涌水量太大，或者止水帷幕旁邊滲漏較嚴重，所以在基坑開挖施工方案中考慮了現場的應急處理措施，并根據開挖具體情況采用單液壓密注漿或雙液壓密注漿進行止水。

2.工程概況

上海大學附屬新華醫院崇明分院擴建工程，總建筑面積53389平方米，其中地上部分44380平方米，地下部分9009平方米。

建筑層數：醫技樓5層，樓高24米；住院樓9層，樓高43.5米；科研綜合樓8層，樓高39米，局部裙房3層，樓高15米；后勤宿舍樓4層，樓高17米。

本工程采用管樁基礎，樁長34米。地下室結構相對標高 -6.100，消防電梯集水井底相對標高 -9.100。

2.1 地質及地下水位概況

勘察結果表明：擬建場地淺部地下水屬于潛水類型，其水位動態變化主要受控于大氣降水和地面蒸發。故水位呈季節性波動，實測地下水靜止水位埋深在0.53～1.31m，標高為3.09～3.70m。設計時地下水埋深按年平均水位0.5m計。

擬建場地內普遍分布雜填土，各土層分布如下表1：

②3-1層灰色砂質粉土層分布范圍較廣，是開挖施工中的主要土層，原有施工經驗表明該層土層易出現流沙、管涌和振動液化，對施工影響較大。

2.2 周邊環境情況

本工程周邊的建筑物比較多，距離開挖基坑也比較近，所以在基坑開挖的過程中對于周邊建筑的保護十分重要。

經過分析，本工程基坑開挖過程中要重點保護的對象有以下幾個：

（1）北側市級文物保護單位--黃家花園與基坑30.7m，雖然有一定距離，但仍有保護要求。

（2）西側變電站距離基坑22.7m，較近應與管理部門溝通，查明進出線路位置和走向，確定監護要求。

（3）東側醫院內部建筑距離基坑43m，，應進行監護，監護要求可視住人情況進行控制，確保安全。

（4）南側架空蒸汽管道可作適當支撐加固，加強保護，防止損壞。

（5）南側基坑距離長江駁岸31.7m，關于長江駁岸的保護是此次挖土施工方案的保護重點，因為長江常年最高潮水位在4.1m，最低潮水位在0.52m（相對吳淞高程），本基坑開挖最深處為-3.8m（相對吳淞高程）。若基坑開挖，基底地下涌水量太大，如不及時處理，造成基底涌水和長江連涌，后果不堪設想。

針對這種比較復雜的周邊環境，本工程將在土方開挖作業前對周邊建筑的標高進行測量記錄，對沒有開挖的深基坑進行壓密注漿檢驗，確認沒有達到設計要求的部位進行雙液壓密注漿。

表1 擬建場地內普遍分布雜填土，各土層分布

3.雙液注漿施工

本工程圍護采用重力壩的方式，降水采用輕型井點降水，為保證井點降水效果，挖土時先將基坑內的土整體挖去2米，然后布置井點管。本工程采用“分層岔開，整體退挖”的方式挖土。在開挖到相對標高-6.5 00米時，局部出現流砂、管涌現象，造成深基坑無法正常施工，考慮到基坑基底涌水和長江連涌，防汛堤岸和本工程基坑工程都將產生危險，經施工單位、設計單位、建設單位和監理單位共同制定的施工方案：對沒有開挖的深基坑進行單液壓密注漿檢驗，確認沒有達到設計要求的部位進行雙液壓密注漿。在其后的施工過程中，局部落深坑經過單液壓密注漿工藝施工后，各落深坑逐個繼續開挖，第一個落深坑挖至相對標高-9.8米時，管涌現象嚴重，致使基坑的單液壓密注漿沒有效果。開挖后出現大面積涌水流砂、掏空基底現象。施工單位立刻將開挖的局部深基坑回填至大底板底標高，回填時先回填約1米的黃砂石子形成濾水墊層，然后再回填好土，原先布置的井點依然抽水盡量疏干回填土中的水分，待回填土密實后再在坑表面打上一層10cm素砼封閉，然后在坑內采用化學雙液注漿加固基坑底部止涌，加固深度約7米，因該處土體已經被擾動，管涌已經形成，會有部分水泥漿液流失，故水泥摻量需加大，具體按實際注漿情況而定。坑內注漿完畢后再將大底板墊層部分破除，在局部深坑止水帷幕外增加一排雙液注漿，注漿面積約寬2米，深度6米，注漿量具體按實際注漿情況而定。至于沒有擾動的局部深坑則只采用先在坑底以下約4米采用雙液注漿加固基坑底部，防止坑底涌水。

根據現場的情況，在基坑周邊及中間布置注漿孔，注漿孔間距為1m×1m梅花型布置，加固有效深度7米。有效加固范圍應至少保證至基礎地面3米以下。雙液注漿采用42.5級普通硅酸鹽水泥及水玻璃，水灰比為0.55，水泥及水玻璃配比為1:1，注漿壓力為2mpa。

為防止冒漿，施工時應采取跳孔和隔孔注漿工藝，每孔注漿提升間距0.5米；先將深坑周邊及開挖面以下-0.5m處注漿形成平面封閉狀態，然后進行中間部分及坑底-6～7m土體的雙液注漿施工。雙液注漿加固工程竣工后至少一周后才可挖土施工。

3.1 雙液注漿施工方案

(1) 壓漿設備就位；

(2) 將注漿管振動到設計標高；

(3) 自下而上開始注漿，每次上拔高度為500mm；

(4) 如注漿中途發生地面冒漿應立即停止注漿，調查冒漿原因。如是地層灌漿不進，則應結束注漿。若為其它原因，則進行適當處理；

(5) 單孔注漿完畢，應用清水沖洗管中殘留漿液，防止堵管。整個場地注漿孔施工順序見平面圖布置。

3.2 雙液注漿施工措施

施工中用2臺注漿泵同時連接注漿導管，導管上部安裝三通閥門，為了防止同時注漿水玻璃及水泥速凝而堵塞導管，先用一臺注入部分水泥漿，然后關閉水泥漿管閥門。開啟另一臺注漿機將水玻璃壓入導管流入土體內的水泥漿與之混合同時產生速凝。二臺注漿機輪換開啟關閉循環進行。施工中不能操之過急，如發生冒漿、串漿現象可暫停施工，待凝固后再進行注漿；多處冒漿可將注漿面密封，用速效混凝土澆注面層，然后打孔施工。

3.3 施工人員組織

(1)組織富有經驗的工程技術人員和技術工人隊伍承擔本工程的施工；組成以部門領導、工程負責人為主的現場領導小組，負責現場技術、安全和生活等各項工作，協調各方面關系。

(2)實施技術負責人全權負責的項目負責人項目管理制度，由項目負責人負責組織、協調本項目有關事宜，精心組織，精心施工，實施全方位控制和管理。

(3)投入人員

根據本工程工程量和工期要求，施工項目人員安排：

壓漿工 4名

攪拌工 4名

輔助工 4名

項目管理人員 1名

3.4 施工設備組織

施工機具需用量計劃見下表2。

3.5 施工對環境影響及預防措施

表2 主要施工機具需用量計劃表

壓密注漿施工時利用液壓通過注漿管把漿液均勻注入地層中，漿液以填充、滲透和擠密等方式，趕走土顆粒的水分和空氣后占據其位置。這樣，在施工中難免會對周邊環境造成一定的影響，如地面隆起、管線變形等。

針對本工程，為防止壓密注漿施工對環境的影響，特采取如下措施：

(1)注漿按先外圍，后內部的順序施工，先上部，后中部，這樣一是屏蔽施工對環境的影響，二是增加注漿邊界約束條件，提高注漿效果；

(2)不采用注漿地帶某一端單向推進的壓注方式，應按跳孔間隔注漿方式進行，減小某一處的擠土效應；

(3)增加環境變形監測次數；若變形速率加大，則放慢注漿施工速度，直至停工；

(4)如出現冒漿，要進行原因分析，若是地層較密實而產生的灌注不進則可以結束注漿或適當減少注漿量。若是上層土體沒封閉，則可進行上層土層先壓漿封閉。

4.結語

雙液注漿加固止水法施工是復雜土層和施工環境深基坑工程施工過程中的一項重要技術措施，因為其良好的流動性和擴散性，雙液漿在充填土體中的空隙達到一定飽和后，會在壓力作用下逐漸擴散不斷充填空隙，滲入土體的薄弱部位，而其初凝快，能快速形成交叉網狀凝固體，增強了土的密實度和壓縮模量，從而起到加固止水的作用。在新華醫院崇明分院擴建工程深基坑開挖止水實踐中，現場施工過程中未再次出現流沙和管涌現象，說明雙液注漿止水施工是成功的。