某臨河深基坑止水帷幕漏水原因分析與處理

宋 珪 劉紅霞 江建華

(江西省地質工程(集團)公司，江西 南昌 330029)

1 工程概況

擬建項目位于常州市武進區中部，地塊區位條件優越，交通便捷;周邊主要為商業、辦公、居住用地。地塊東倚湖塘河，南臨延政路，西靠常武路，北為加油站。地塊總用地約為31 958.4 m2(47.938畝)，其中500 kV陵武5292線高壓走廊用地面積約為7 344.4 m2。

本工程由A棟辦公樓、B棟SOHO住宅樓及裙房(商業樓)和外擴地下室組成。

1)A棟辦公樓地上預計72層，地下3層，建筑總高度約318 m，采用框架—筒體混合結構;

2)B棟SOHO住宅樓地上預計47層，地下2層，建筑物高度約158 m，采用框支剪力墻結構，底部5層為框支層，擬采用梁式轉換;

3)裙房(商業樓)地上4層，地下2層～3層，建筑物高度約24.5 m，采用框架結構;

4)地下室為2層～3層，北部的純地下室與南部帶上部結構的整體地下室擬采用沉降縫分開;在1層以上主樓與裙樓之間設置抗震縫。A棟辦公樓基底埋深約為18.0 m，B棟SOHO住宅樓基底埋深約為12.0 m。基坑平面如圖1所示。

圖1 基坑平面圖

2 基坑漏水描述

2010年9月25日開始－5.6 m以下土釘施工。在施工同層面土釘時發現，東側湖塘河側的土釘在成孔時出現大量流水，而同層北側和西側沒有發生這一現象。成孔后，進行土釘安放，并立即進行第一次注漿。當一次注漿水泥漿液流出孔口后，立即對孔口進行封堵。但待孔口封堵完成后發現，此時孔口流出的不是水泥漿液，又變成清水，隨即又進行一次注漿。在該次注漿完成后6 h～8 h，進行第二次注漿。在第二次注漿過程中發現，水泥用量為同層西、北側土釘注漿量的3倍左右，但無注漿壓力。

2010年10月20日早晨7:00左右開挖－8.5 m處土釘施工作業面時發現，在開挖后不久，東側止水帷幕樁上面－7.9 m左右處出現裂紋，長度25 m～30 m，裂紋最大寬度3 mm。

他手下的一個人說，現在是這種樹換葉子的時候吧。我聽了感覺好笑，我更換葉子可是在春季啊，現在已經是盛夏了。

2010年10月21日凌晨2:00左右，現場巡視人員發現裂紋變大并開始漏水，同時基坑頂部出現裂縫。

3 漏水原因分析

3.1 現場實際情況分析

東側土釘自開始成孔時，孔內即出現大量流水，直至一次、二次注漿完成后尚有水流出，而這一現象在同層西、北側土釘施工中基本未發生。同時，東側土釘水泥注漿量為同層西、北側土釘注漿量的3倍左右。

根據這一情況分析，基坑東側湖塘河底下土層與現場內土層存在較大差異，河床底淤泥層太厚或河床土層為透水層，使得土釘在進入該部分土層后，河床中的水進入土釘孔道，形成大量流水。同時由于孔內流水的存在，使得第一次注入的水泥漿液無法進行初凝，全部被稀釋后帶走。當孔口進行封堵后，第二次注入水泥漿由于孔內水壓力的存在無法對整個孔道進行充填，而由其他通道流出或在孔道某一部位形成擴大包，從而無法使土釘與周邊土體形成整個加固體，失去土釘本身的作用[1]。

3.2 拉拔實驗數據分析

為了摸清東側土釘的承載力情況，特別進行了土釘拉拔試驗，同時也和西側土釘拉拔試驗結果進行了比較。試驗按隨機選取，土釘試驗結果如表1所示。

表1 土釘試驗結果

上述各試驗土釘的P—S曲線如圖2～圖6所示。

從圖4和圖5中可以看出，該兩道土釘的承載力都相當高，但是土釘位移很小，說明土釘位移主要是土釘筋體的彈性變形[2]，土釘錨固體的變形只占很小部分，由此可以推定，土釘注漿極不均勻，可能在土釘的某個位置形成大的混凝土包裹體，該包裹體至基坑面間的土釘變形主要是鋼筋的彈性變形，包裹體至桿末端變形很小[3]，根據計算，如包裹體位于桿末端，錨桿彈性變形約為20 mm。其中也有因為注漿效果極差，大量喪失承載力的錨桿，如M2-E3承載力不到43.41 kN。這和各成孔注漿階段涌水串孔的施工記錄一致。

圖2 土釘M1-W1的P—S曲線

圖3 土釘M2-W1的P—S曲線

圖4 土釘M3-W1的P—S曲線

圖5 土釘M2-E1的P—S曲線

圖6 土釘M2-E2的P—S曲線

而對比西側錨桿，土釘變形均較大。說明西側土釘注漿沿土釘長度較為均勻，無大直徑的水泥漿包裹體。

4 處理方法

4.1 現場應急措施

在發現止水帷幕樁上面出現裂紋后，項目部立即停止后續作業面的開挖，突擊加快對已開挖面的施工，并安排專人對裂紋的變化及基坑周邊環境的變形進行跟蹤巡視，同時向設計單位報告該情況。

設計單位到場后，立即對情況進行了了解，同時對施工現場進行了觀測后決定:

1)對已經開挖的作業段加快施工速度，以爭取在最短時間內完成;2)繼續安排人手對出現的裂紋進行跟蹤觀察，以確定其發展趨勢;3)立即安排進行土釘的拉拔實驗，分析裂紋形成的原因;4)根據實驗結果，制定下一步處理方案。

項目部立即將設計單位意見交付給建設單位及監理單位，同時將意見內容落實到現場。

當發現裂紋變大并開始漏水，同時基坑頂部出現裂縫后，項目部立即對整個東側進行回填。經過回填，基坑得到了穩定，同時漏水變得越來越小，直至停止，為設計單位進行施工設計爭取了寶貴的時間。

4.2 施工措施

根據拉拔試驗的數據分析結合現場實際情況并組織相關專家進行咨詢后，決定采用:“坑內止水樁+外支撐”方案，如圖7所示。

圖7 坑內止水樁+外支撐方案剖面圖

在東側基坑內側，設一排φ850的三軸水泥土攪拌樁，內插500×300的H型鋼，隔一插一，長度是12 m。淺層設置三排土釘φ48×3.0@1 200，長度根據現場放樣確定。然后設置兩道錨索外支撐，采用3(1×7)鋼絞線預應力錨索，水平間距是2 700 mm，孔徑500 mm，長度22 m，水平角25°，采用鉅聯專利技術[4]。

之后對基坑進行密切監測，采用“坑內止水樁+外支撐”方案不僅很好的維護了基坑的安全穩定，而且解決了原先基坑漏水情況。

5 結語

1)臨河深基坑容易產生土壓力不平衡問題，如果選擇的支護方式不得當，勢必會影響基坑整體的穩定性和工期。

2)根據東側土釘施工階段的異常情況記錄和試驗結果，東側土釘墻中土釘事實上并未起到加固土體的作用，而是按土錨的方式發揮作用，由于圍護墻并不考慮按受力擋土墻來設計，結果三軸攪拌樁抗彎嚴重不足，導致墻體折斷，發生漏水。

3)經過對基坑支護監測分析可知，此次事件發生后采取的現場應急措施和之后采取的“坑內止水樁+外支撐”方案，效果較為明顯，對于類似工程事件的預防和處理具有借鑒作用。

[1] 劉景政，楊素春，鐘冬波.地基處理與實例分析[M].北京:中國建筑工業出版社，1998.

[2] 王曙光.深基坑支護技術事故處理經驗錄[M].北京:機械工業出版社，2005.

[3] 趙志縉，江 帆.建筑施工手冊[M].第4版.北京:中國建筑工業出版社，2003.

[4] JGJ 120-99，建筑基坑支護技術規程[S].