深基坑中心局部承壓水外泄處理措施與技術研究

孟召虎 何 路 李舉輝 李元昊 葉 雷 許 勝

中建三局集團有限公司 陜西 西安 710065

承壓水存在于地下2個隔水層之間，受外界水文、氣候影響小，具有動態穩定性，受較高的靜水壓力[1]。承壓水一旦觸發，常表現為突涌并伴有泥沙，易造成上層隔水層破裂等危害，發生時無任何前兆[2-3]。發生承壓水突涌后，若不及時采取有效措施，將會使基坑因長期受浸泡而導致底部承載力不足，周邊土體失穩，嚴重影響基坑安全。

1 工程概況

蘭州市城關區清華小學綜合樓建設項目位于甘肅省蘭州市城關區酒泉路，地處鬧市區。項目規劃為1棟綜合性教學樓，地下3層（含隔震層）、地上6層，結構類型為框架結構（圖1）。工程基坑設計深度達－14.85 m，地下水位在－3.00 m位置。基坑南北兩側各為1棟5層建筑物，離基坑邊緣平均距離為3 m，東西兩側均有道路及市政管網。地下結構外墻離基坑側壁平均距離1 m，基坑底部筏板邊緣與基坑側壁無富余。因此，施工場地較為狹小，且周邊環境復雜，同時深基坑也是項目風險較高的危險源，必須最快速度完成地下結構施工，進行基坑回填工作。

2 項目承壓水觸發原因

在前期地質勘探報告中未顯示有局部承壓水的存在，在抗浮錨桿施工過程中無預兆性發生。

項目在深基坑開挖施工過程中，在開挖至9.00 m位置，土層結構由砂夾石變為不透水且具有一定強度的紅泥巖，紅泥巖是典型的符合承壓水存在條件的地質構造。項目在基坑開挖至－14.85 m設計標高后，進行抗浮錨桿施工，錨桿最大深度7 m，孔徑為10 cm。在鉆機鉆孔過程中先后遇到三處承壓水突涌情況，承壓水外泄過程中，水量大、水流急，不含泥沙（圖2）。基坑底除結構外無富余面積，在承壓水外泄發生后，項目立即將水引至已開挖的集水坑內，投放2臺7.5 kW的水泵（1臺備用）不間斷抽水，避免大面積浸泡基坑，影響基坑穩定，然后采取進一步措施，處理承壓水外泄，以保證正常施工。

3 承壓水外泄處理方法

承壓水外泄后對基坑底部的施工造成很大的影響，導致現場無法正常施工，對進度影響較為突出。因此，項目部在經過研究后采取先排后堵的方式處理承壓水，使現場盡快恢復施工，完成筏板基礎，降低承壓水外泄產生的風險，然后徹底將承壓水外泄封堵。

圖1 清華小學綜合樓效果

圖2 承壓水突涌

具體方案為：根據泄水孔的直徑及突涌水的流量，在泄水孔內植入帶有閥門、法蘭接口的排水管，通過法蘭接口直接接入自吸泵，將水有組織地排出坑外，不在坑內漫流，以免影響基礎施工，直至筏板施工完畢。筏板混凝土達到強度后關閉排水管閥門，拆除水泵，完成封堵。

3.1 測定泄水孔流量

在處理方案實施前，必須測得泄水孔的出水量，以匹配合適的排水管及吸水泵。由于該承壓水是由抗浮錨桿鉆孔時觸發的，因此泄水孔直徑應跟鉆桿直徑相同，再通過某時間段內收集的水量，即可計算出該泄水孔水流的速度。項目部通過將水引至一個預先挖好的集水坑內，通過計算集水坑的體積，并記錄放水時間，排除滲水的誤差，可基本確定水的流速以及單位時間的流量。

3.2 插入排水管

排水管直徑根據泄水孔孔徑確定，可以比泄水孔孔徑略大，以保證排水管周邊不漏水，排水管插入泄水孔深度大于1 m。排水管設有閥門，上端為法蘭接口，管身帶有膨脹止水環；混凝土澆筑時，止水環位于筏板1/3～2/3處，筏板澆筑后，排水管上的閥門與法蘭接口位于筏板上留置的操作坑內（圖3）。排水管在插入前，預先將閥門及法蘭接口加工安裝好，閥門處于開啟狀態；并在排水管端部綁扎過濾網，防止在排水過程中帶出泥沙。排水管安裝后，要保證水流盡量從排水管流出，若在排水管周圍有明顯漏水，則需進行堵塞處理。

3.3 有組織排水

排水管植入后，通過在排水管的法蘭接口接入水管，將承壓水引至基坑內開挖好的集水坑內，再接入水泵排出坑外。工程場地較小，在基坑側壁與筏板間無富余空地，無法設置明排的集水坑，因此直接在排水管法蘭接口接入吸水泵（圖4），吸水泵的功率可根據排水管出水的流量進行計算。自吸泵功率偏大或偏小都會影響排水效果。

3.4 關閉閥門封堵排水管

承壓水泄水孔外泄的水在有組織排水后，將基坑底部水浸泡過的地方重新清底，立即組織筏板施工。筏板混凝土澆筑后3～5 d，筏板具有一定強度之前，自吸泵一直處于開啟狀態，以防止承壓水外泄時對筏板質量造成影響。筏板混凝土達到強度后關閉泄水管閥門，拆除自吸泵。

圖3 排水管插入

圖4 自吸泵

自吸泵拆除后，用封堵板將排水管的法蘭接口封堵，并使用與筏板同強度等級的混凝土將筏板留置的操作坑填充，則該處承壓水外泄將徹底封堵。

4 關鍵點總結

承壓水外泄時直接封堵較困難，目前沒有有效的黏合劑可在有水的情況下與土壤迅速固化，因此必須進行有組織的排水，盡快恢復施工，完成筏板混凝土的澆筑，是處理承壓水外泄的重點。如果使用自吸泵，則須選擇功率與出水量匹配的水泵，以免影響排水效果。混凝土未達到一定強度前，自吸泵不能停止抽水，以防止承壓水繼續突涌對筏板混凝土質量產生影響，同時影響泄水孔封堵效果。

5 結語

承壓水作為一種常見的地下水存在形式，在地下工程施工中較為常見，一旦遇到后，對施工、基坑安全的影響較大。因此，在河流周邊、山地丘陵等地質構造復雜的地域，在進行前期勘探時，需著重考慮承壓水的存在，提前勘明、提早處理、提早防范。

同時，承壓水外泄對基坑底部承載力、基坑穩定性會產生較大影響，必須及時排水，進行筏板施工，以減小對基坑安全的影響。另外，承壓水具有較大的靜水壓力，無法直接封堵；承壓水的影響范圍也常在基礎施工期間。因此，必須先進行有組織的排水，然后封堵，才能起到較好的處理效果。