深基坑止水帷幕失效分析及處理措施

陳巖

摘 要：結合地鐵某基坑工程實例，從施工工藝、水文地質條件等方面對深基坑止水帷幕失效的原因進行了詳細分析。結合現場的實際地質條件提出了有針對性的止水帷幕綜合處理措施。

關鍵詞：深基坑 止水帷幕 止水失效 處理措施

前言

止水帷幕是深基坑工程地下水控制的重要技術措施。止水帷幕是否可靠、有效，直接關系到整個基坑工程及周邊環境的安全與地下水資源的保護。但在實際工程中，因止水方案選擇不當、對現場地質情況調查不充分、施工質量控制不嚴等諸多原因，從而導致止水帷幕失效的情況時有發生，造成了很多基坑工程事故[1-2]。因此探討和研究深基坑止水帷幕失效原因和治理方法具有十分重要的意義。

針對北京地鐵某車站主體基坑工程的實例，對止水帷幕止水效果失效的原因進行了分析，并結合施工實際提出了有針對性的處理措施，希望能夠為類似的工程提供一些參考。

1工程概況

1.1基坑周邊環境

本基坑位于兩條大街的丁字交叉路口，呈南北走向，車站北端伸入某公園內，南端位于城市主干道下方偏東側。車站主體北端深入某公園內，最北端離公園南湖邊約32m西側離南湖最近處約38m，車站東側離南湖最近處約9.6m，車站主體基坑南端東側靠近一公寓，基坑外皮離其圍墻約2m。平面位置如圖1所示。

1.2工程地質與水文地質條件

基坑地層按地層沉積年代、成因類型，將本工程場地勘探范圍內的土層劃分為人工填土層（Qml）、第四紀全新世沖洪積層（Q41al+pl）、第四紀晚更新世沖洪積層（Q3al+pl）三大類。

本站地下水類型分別為上層滯水（一）、潛水（二）和承壓水（四）；根據沿線地下水的埋藏形式、含水層相對隔水層特點，地下水詳細情況如下：

上層滯水（一）：水位標高為29.52～33.05m，水位埋深為1.40～7.33m，含水層為粉土填土①層、雜填土①1層、粉土③層，主要接受大氣降水、管溝滲漏補給為主，以蒸發、向下越流補給的方式排泄。該層地下水分布呈無規律性，呈局部分布。

潛水（二）：水位標高為24.68～26.00m，水位埋深為8.90～11.97m，含水層為粉細砂④3層、粉細砂④4層、卵石圓礫⑤層、中粗砂⑤1層、該層地下水分布較為連續，水位標高隨含水層的起伏而變化。主要接受越流及側向徑流方式排泄。

承壓水（三）：水頭標高為16.69～17.33m，水頭埋深為17.24～19.67m，水頭高度一般為4.5m，含水層主要為圓礫卵石⑦層、中粗砂⑦1層、粉細砂⑦2層，主要接受側向徑流及越流補給，以側向徑流方式排泄。

1.3支護及止水帷幕設計簡介

結合施工場地周邊環境，本車站主體及附屬結構采用明挖施工，車站標準段寬度22.9m，底板埋深16.55m，頂板覆土為3.5m。基坑圍護結構采用Φ1000@1500mm鉆孔灌注樁，樁長約20m，嵌固深度為6m，換乘節點東西兩側，南北兩側均采用Φ1000@1400mm鉆孔灌注樁，嵌固深度為8m。樁間采用旋噴樁止水，樁頂設冠梁。本站主體基坑圍護結構擬采用Φ600×14的鋼管支撐，共設置3道支撐，水平間距為3m。基坑平面內采用對撐，端部和角部采用斜撐。根據車站現狀及實際情況，朝陽公園站圍護結構阻水采用二重管高壓旋噴樁，鉆孔灌注樁樁間采用Φ800的旋噴樁阻水，樁長21m，外側再做一層Φ600@400mm的止水帷幕，樁長21m。并輔助采用基坑內降水。基坑主體止水帷幕樁位示意圖如圖2所示，基坑主體圍護樁剖面圖如圖3所示。

2止水帷幕失效分析

2.1車站基坑滲水情況

車站于2011年年初開始施作鉆孔灌注樁，2011年9月初開始土方開挖。基坑土方開挖至距地面約14m時基坑側壁出現滲水現象，且基坑底部積水，部分情況比較嚴重，出現明水流，引起局部樁間土流失現象，使掛網噴混凝土難度加大，對基坑的穩定性造成較大影響；開挖到基底時，基底部分位置地下水上滲，基底積水較嚴重，工作面泥濘，工人無法施工作業，并且給防水施工造成了一定的困難。見圖4、5所示。

.2 止水帷幕失效原因分析

深基坑采用止水帷幕阻水，實際止水效果參差不齊，其主要影響因素有以下幾方面：

（1）帷幕樁體施工質量原因

隨著基坑開挖的深度不同，圍護結構所受的土壓力發生變化，高壓旋噴樁成墻質量問題也會逐漸體現出來，如圍護樁成墻時相鄰樁之間相互沒咬合上或咬合量較小、斷漿后接縫不嚴或銜接量不夠、“吊腳”現象、攪拌不均勻且有雜物造成夾層或夾塊等因素，造成局部地段帷幕沿基坑周邊未完全封閉，均可造成帷幕的滲漏。一般此種滲漏流量較小但夾帶泥沙較多，基坑外圍局部土體形成流沙，處理不及時會造成基坑外土體中形成較大的空洞，危及基坑及周圍地下管線和建筑物的安全。

（2）基坑底部有較大水壓力的承壓水層

實際施工中止水帷幕墻深度位于基坑底板以下約6m，基坑開挖后等于地基卸載，土體中的壓力減少，坑底降水井、結構柱樁、支護鋼筋混凝土灌注樁等薄弱部位均有可能產生管涌和流砂。

（3）地表水對帷幕的破壞

地下管道滲漏、距河道和湖泊較近、降雨過多等造成土體含水量過大，使圍護結構主動土壓力增大，由此引發因圍護結構變形量過大造成止水帷幕斷裂從而產生滲漏，如果基坑外圍水量過大，還有可能引發基坑工程事故。

依據基坑施工現場的實際情況，止水帷幕的局部失效原因主要有以下兩方面：

（1）帷幕樁體施工質量原因

隨著基坑開挖，維護結構樁土體壓力也在發生變化，旋噴樁成墻質量問題也逐漸顯現出來，基坑南端東側局部相鄰樁體咬合不嚴，基坑中段西側個別相鄰樁體斷漿后銜接量不足，此原因造成局部地段止水帷幕沿基坑周邊未完全封閉，造成帷幕滲漏，基坑側壁滲水較嚴重，基坑底部積水量較大。

（2）地表水源對帷幕的破壞

車站主體基坑北側和東側靠近公園南湖，東側距離公園南湖最近處約9.6m，由于實際補給水量較大，基坑東側局部側壁滲水較嚴重。

3 處理措施

針對基坑止水帷幕失效的情況，常規的處理方式多是采用注漿對帷幕進行全面的修補。由于本基坑場地周邊補給水源充足、施工工期要求緊等原因，針對基坑止水帷幕存在“吊腳”現象，進行大范圍的修補加固不僅造價高，而且會極大的延誤了工期。

根據以上對止水帷幕失效原因分析，本站基坑針對止水帷幕的局部失效采取了以下處理措施：

（1）針對局部坑底積水現象，在基坑兩側設置邊溝，并用級配碎石換填，中間埋設預先打孔塑料管，從而起到引流疏導的作用，如圖6、7所示。

埋填級配碎石

（2）針對側壁滲水，開挖結束、噴射混凝土后預先埋置導流塑料管，將側壁滲水疏引到基坑兩側的邊溝內，從而減少側壁滲水對噴砼層的侵蝕，保證質量，如圖8、9所示。

（3）基坑北端側壁局部滲水量較大，及時采取注漿措施，在止水帷幕和圍護樁之間封堵帷幕縫隙，并且固結圍護樁周圍土體，保證疏堵結合，綜合治理，有效控制側壁滲水，如圖10所示。

4 結語

（1）深基坑旋噴樁止水帷幕作為一項地下隱蔽工程，其施工質量受地質條件、機具、施工工藝等多種因素影響，因此在施工過程中必須加強其施工質量控制，如不符合要求應立即采取補救措施，確保止水帷幕的有效性。

（2）由于旋噴樁施工過程不易控制，因此在基坑開挖過程中，在基坑兩側設置邊溝，埋設預先打孔塑料管，并用級配碎石填埋，疏排基坑側壁滲水，保證基坑施工安全。

（3）對于基坑局部滲水量較大的區域，采取注漿止水措施，并且基坑開挖后掛網噴混凝土時預埋設塑料軟管，疏堵結合，綜合止水。

參考文獻：

[1] 吳林高.工程降水設計施工與基坑滲流理論[M].北京：人民交通出版社，2003：210-234.

[2] 錢萬周.深層攪拌樁止水帷幕在軟土地層施工中的應用[J].山西建筑，2008，34（25）：115-116.

[3] 譚國輝，邱秉達，陳守輝.復雜地質條件深基坑止水帷幕失效的診斷及綜合治理技術[J].廣東建材，2008，（6）：160-161，163.

[4] 劉利民.基坑工程事故的原因與對策[J].建筑安全， 2001，（8）： 9-10.