地鐵深基坑施工滲漏水原因與防治措施

陳楊

（長沙市軌道交通集團有限公司，長沙 410000）

1 引言

近年來，我國在城市地鐵施工過程中，深基坑的深度不斷增加，基坑內(nèi)的降水深度也會隨之增大，基坑內(nèi)部與外部的水頭自然而然地變大，導(dǎo)致深基坑施工存在較大的安全隱患。本文以水文條件、地質(zhì)條件、施工技術(shù)及地下水位等作為切入點，對深基坑出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象的原因展開研究，結(jié)合實際問題提出合理的優(yōu)化措施。

2 工程概況

本文以某車站建設(shè)工程為研究案例，該車站設(shè)計為地下2層島式站臺車站，車站標準段和端頭井采用箱形框架結(jié)構(gòu)，車站的起止樁號為YDK27+681.459~YDK27+825.059。中心樁號為YDK27+752.759，車站建設(shè)總長度為143.6 m，站臺寬度設(shè)計為11 m，其中，標準段的寬度設(shè)計為19.7 m，建設(shè)沿線設(shè)計有3個進出口、5個風亭。車站的平均回填厚度約為4 m。

3 滲漏原因分析

3.1 水文地質(zhì)因素

該項目建設(shè)所在地位于我國的沿海地帶，區(qū)域內(nèi)的地下水相對豐富，地下水的水位偏高，在深基坑施工過程中，采取降水措施后，基坑內(nèi)部與外部的水頭差異比較大。初見水位保持在0.5~1.0 m，水頭高度保持在5~8 m，當深基坑開挖至設(shè)計標高時，圍護結(jié)構(gòu)上的水頭高達20 m。結(jié)合施工過程中監(jiān)測到的數(shù)據(jù)信息來看，圍護結(jié)構(gòu)5~8 m部位的變形狀況尤為嚴重，假若圍護結(jié)構(gòu)發(fā)生較大的變形，必然會產(chǎn)生裂縫，進而導(dǎo)致深基坑出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象。

3.2 施工因素

通過深入調(diào)研發(fā)現(xiàn)，對深基坑滲漏水現(xiàn)象造成影響的施工因素主要是兩方面：圍護結(jié)構(gòu)與基坑開挖。

3.2.1 圍護結(jié)構(gòu)施工

現(xiàn)階段，我國的城市地鐵深基坑開挖作業(yè)基本上都是用地下連續(xù)墻作為圍護結(jié)構(gòu)，因施工班組的施工水平有限，或是施工現(xiàn)場的管理力度不夠，導(dǎo)致圍護結(jié)構(gòu)的質(zhì)量無法得到良好的保證，促使圍護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象。綜合而言，圍護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲漏水的主要原因如下：

1）混凝土的質(zhì)量不滿足設(shè)計要求，導(dǎo)致地連墻部位的混凝土因開裂而出現(xiàn)漏水現(xiàn)象；

2）地連墻接頭管松動，使接頭部位出現(xiàn)漏水現(xiàn)象；

3）地連墻的深度不符合要求，未有效地將透水層隔斷；

4）泥漿護壁作業(yè)不合格，孔壁部位的土體塌落在混凝土內(nèi)，促使地連墻出現(xiàn)孔洞，導(dǎo)致滲漏水；

5）接駁器的數(shù)量過多，但是接駁器的間距設(shè)置偏小，基本上都是集中在同一個層面中，這種設(shè)置方式出現(xiàn)隔斷面的可能性比較大，進而導(dǎo)致混凝土骨料無法深入下層，在混凝土難以振搗密實的情況下導(dǎo)致滲漏水現(xiàn)象；

6）地連墻的垂直度不達標、接縫加固不合理，以及墻體不均勻沉降也會導(dǎo)致滲漏水現(xiàn)象出現(xiàn)。

3.2.2 基坑開挖

結(jié)合實際情況而言，我國目前尚未頒布有關(guān)深基坑開挖以及結(jié)構(gòu)施工方面的規(guī)范文件，但是部分城市因地鐵項目開發(fā)比較早，積累了一定的施工和管理經(jīng)驗，針對地鐵深基坑施工頒布了相關(guān)作業(yè)規(guī)程[1]。

1）基坑施工。深基坑施工的流程為：（1）地下連續(xù)墻施工→樁基礎(chǔ)施工→結(jié)構(gòu)柱施工→基坑排水、降水施工；（2）開挖土方，設(shè)置第一道支撐；（3）開挖土方，設(shè)置第2道支撐；（4）繼續(xù)開挖土方至基坑底部，墊層施工；（5）當墊層混凝土的強度達到設(shè)計要求后，拆除支撐。分析施工流程可以發(fā)現(xiàn)，深基坑的開挖基本上都是按照先支撐后開挖的原則作業(yè)。嚴禁在未支撐的情況下直接開挖。實際施工中，鋼支撐的設(shè)置必然會對開挖作業(yè)造成一定的影響，導(dǎo)致挖掘機的作業(yè)效率降低。但是部分施工單位為了提高施工效率，縮短施工工期，可能不設(shè)置支撐，進而導(dǎo)致深基坑出現(xiàn)安全事故。

2）現(xiàn)場施工存在的隱患。當深基坑開挖至端頭部位時，應(yīng)設(shè)置第2道支撐，支撐需深入土層以下5 m。結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，圍護結(jié)構(gòu)在開挖作業(yè)12 h以內(nèi)并未發(fā)生較大的變形狀況，變形最大部位集中在深基坑底板以上5 m部位。假若基坑開挖至設(shè)計深度后未及時有效地設(shè)置支撐，那么圍護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形的可能性非常大，進而導(dǎo)致施工面臨較大的安全隱患。

3.3 水位監(jiān)測中存在的問題

1）埋設(shè)時間不及時。從埋設(shè)水位管到真正開始水位測量，周期為17~24 d。如果在土方開挖時才開始埋設(shè)水位管，可能會出現(xiàn)水位監(jiān)測不及時，影響基坑安全。如果是基坑開挖后才開始埋設(shè)水位管，往往還會錯過基坑開挖前的降水階段監(jiān)測[2]。基坑降水也是水位監(jiān)測的重點，因為根據(jù)開挖前基坑降水過程中基坑外水位變化的情況，就可以初步分析基坑的滲漏水情況。綜上所述，水位管埋設(shè)的最佳時間應(yīng)該是圍護結(jié)構(gòu)完成后基坑降水施工前，將水位管埋設(shè)好，并測量初始值。

2）隔水層隔水措施不合理。地下結(jié)構(gòu)層中的承壓水水量比較大，且存在較大的水壓，一旦出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，必然會引發(fā)嚴重的安全事故，因此，承壓水應(yīng)該作為施工單位監(jiān)測活動中的重中之重。現(xiàn)行管理規(guī)范明確要求，承壓水水位監(jiān)測過程中，必須要對不同的含水層采取科學有效的隔水措施。標準化的隔水層施工應(yīng)采用勁土球填充在孔內(nèi)，回填高度不得小于隔水層的高度。實際施工中，大部分的施工單位為了壓縮施工工期，提高施工效率，都是直接在施工現(xiàn)場取土進行填筑，毫無疑問，這種做法會導(dǎo)致監(jiān)測獲取的數(shù)據(jù)失去價值，無法發(fā)揮出指導(dǎo)作用。

3）監(jiān)測預(yù)警難度大。因地下水的聯(lián)動性非常強，當局部出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象時，其他區(qū)域的地下水則會迅速地流向滲漏區(qū)域，進而導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示地下水變化不是很明顯，促使水位下降評估作業(yè)的難度增大，進而導(dǎo)致無法準確地實現(xiàn)監(jiān)測預(yù)警。

4 滲漏水的預(yù)防處理

4.1 及早發(fā)現(xiàn)滲漏

結(jié)合前文中的介紹，當前所掌握的水位監(jiān)測方法已經(jīng)無法再有效地滿足實際施工的需求，只能對深基坑施工的水位監(jiān)測方法進行優(yōu)化完善。本文對幾種常用的水位監(jiān)測方法做簡單的介紹。

1）模擬試驗分析方法[3]。這種方法主要是根據(jù)施工現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)進行分析，判斷出地下水水位的變化。這種水位監(jiān)測方法對監(jiān)測人員的專業(yè)素養(yǎng)有非常高的要求，理論研究方法只能反映出定性水位波動狀況。

2）同位素示蹤法。這種監(jiān)測方法是在地層中設(shè)置示蹤劑，利用示蹤儀監(jiān)測示蹤劑完成對目標的測量，其可以精準地探尋到滲漏點。

3）高密度電法。這種監(jiān)測方法是以巖土的電性差異作為依據(jù)，結(jié)合地層的傳導(dǎo)電流分布狀況，判斷出地下是否具有多種電阻力的賦存狀態(tài)。這種監(jiān)測方法大部分都應(yīng)用在山區(qū)或是采空區(qū)，監(jiān)測的精準度相對比較高，但是實際測量過程中非常容易受到地下管線的影響。需要注意的是，這種方法只適用于定性監(jiān)測中，不能使用在定量監(jiān)測中。

4）溫度示蹤法。這種監(jiān)測方法是以滲流熱監(jiān)測理論為核心依據(jù)，基于該理論創(chuàng)新出的滲流熱監(jiān)測技術(shù)。這種監(jiān)測技術(shù)可以精確地展現(xiàn)出土體內(nèi)部的滲流狀況。

當鉆孔穿過滲漏區(qū)域時，因其會受到地下水流動的影響，溫度分布曲線圖會呈現(xiàn)出尖峰狀，具體情況可以參見圖1。圖a反映了當?shù)讓硬淮嬖趶姖B漏地帶時，鉆孔中的溫度分布曲線，在這種條件下，溫度曲線與鉆孔的深度存在較大的關(guān)聯(lián)性。圖b反映了當?shù)讓哟嬖趶姖B漏地帶時，溫度分布曲線的變化狀況。

圖1 地層溫度曲線

溫度示蹤法的操作性不強，監(jiān)測人員只需要進行簡單的培訓即可上崗作業(yè)，借助專用的測量設(shè)備對水位管內(nèi)的水溫進行測量，結(jié)合測量結(jié)果繪制出地下水溫度變化曲線，通過變化曲線了解地下水滲漏的具體情況。

4.2 滲漏封堵措施

若地連墻接頭部位出現(xiàn)輕微滲漏現(xiàn)象，可以選擇使用先引后堵方式進行處理。施工人員沿著地連墻接頭方向，在混凝土表面開鑿出一條尺寸為3 cm×3 cm的凹槽，然后將PVC管放置在凹槽中，滲漏水會沿著PVC管向下流動，使用速凝水泥做封堵處理，保證形成滲水暗道。進行二次襯砌作業(yè)時，當混凝土的強度達到設(shè)計強度后，對滲水暗道進行注入漿液，保證滲水通道能夠在短時間內(nèi)被填充。

假若滲漏水比較嚴重，需要對地連墻外側(cè)的土體進行處理，現(xiàn)階段，施工單位經(jīng)常使用袖閥管注漿法或高壓旋噴法進行處理。

1）高壓旋噴。該處理方法是將注漿管深入土層中，由噴嘴部位噴射固化劑，對土層造成沖擊作用。噴射的同時，作業(yè)人員提升鉆桿，確保固化劑與土層充分混合，在二者混合固化后，將地連墻的裂縫封堵住。這種處理方法具備良好的經(jīng)濟性、安全性和可靠性。

2）袖閥管注漿。這種處理方法是利用鉆機鉆孔，當鉆頭鉆進至設(shè)計深度后，開始安裝袖閥管。利用袖閥管完成土體加固作業(yè)。

5 結(jié)語

地鐵深基坑施工過程中，基坑出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象的頻率較高，面對這種嚴峻的問題，施工單位應(yīng)該予以重視。本文在經(jīng)過全面調(diào)研以后，提出以下建議：

1）選擇合適的方法對地下水水位的變化進行監(jiān)測，保證監(jiān)測結(jié)果的精準性；

2）施工過程中，對圍護結(jié)構(gòu)的變形狀況進行監(jiān)測，并全程記錄，借助監(jiān)測數(shù)據(jù)探尋出導(dǎo)致滲漏水出現(xiàn)的具體原因，結(jié)合實際情況提出有效的處理措施；

3）結(jié)合圍護結(jié)構(gòu)、水位監(jiān)測數(shù)據(jù)、滲漏水狀況展開科學的評估。