深基坑止水帷幕失效原因分析及處理措施研究

王松

（廣東省地質災害應急搶險技術中心， 廣東 廣州 510000）

為了有效防止地下水對地下工程造成影響， 一般在進行深基坑工程施工的過程中， 會通過使用止水帷幕來達到控制地下水的基本目的， 這也是目前采取較多的技術措施。 而止水帷幕是否能夠發揮出應有的作用， 對整個深基坑施工的安全會產生非常重要的直接影響。 但目前也存在因為止水帷幕方案選擇的不恰當， 并且沒有提前分析和調查施工區域的地質情況， 技術應用以及建設施工的過程中沒有做好質量控制工作， 止水帷幕失效的情況發生得越來越多， 也引發了許多的安全事故， 因此十分有必要對止水帷幕失效原因和處理措施進行研究。

1 工程概況分析

1.1 工程建設規模簡要介紹

本工程項目建設過程中， 涉及三個不同的地塊組成， 而三個地塊都涉及深基坑支護項目。 在整個工程項目中的地塊一中， 有建設二層地下室的預計設想， 因此， 在進行深基坑開挖的過程中， 將深度定為了4.8 ～9.1m之間， 而所設計的深基坑周長大約為660m， 將深基坑側壁的安全等級整體設計為一級。 而地塊二同樣也有二層地下室的模擬設計， 深度預計為8m， 周長預計為1100m左右， 其側壁安全等級同樣設置為一級。 而地塊三打算設計一層地下室， 準備基坑開挖的深度在4m左右， 基坑的周長控制在110m左右， 使基坑側壁的安全等級整體設置為二級。 就目前的施工進度情況進行分析， 地塊一與地塊三的基坑已經在2019 年左右完成了回填， 地塊二基坑已經回填了2/3 的部分， 還有1/3 尚未開挖。

1.2 基坑排水設計說明

深基坑工程的頂部、 底部和四周都會進行排水溝地挖掘和設置， 其坡面的角度設置為1%， 這樣能夠更快地將雨水、 地下滲水及時進行導流， 集中排入到集水井， 并且通過水泵的抽送排出地面， 再通過自然沉淀進入到市政工程所設置的地下水管道內， 這樣可以有效地阻止坑內出現積水影響深基坑安全。 在深基坑施工的區域內部需要設置臨時的用水區域， 用水區域一定要提前做好硬化地坪的處理，降低影響基本施工質量。 而在深基坑周邊所出現的裂縫， 要及時做好填平和修補工作， 只有這樣才能夠有效地避免地表上的積水滲漏到深基坑內部。 在深基坑開挖之后， 面對地下較大的涌水量， 可以通過在深基坑底部的周邊設置大概800mm的降水井，并且每隔10 ～20m完成設置。 在正式開挖基坑之前，在開挖選定位置周邊的5m的范圍之內， 要提前做好地面的硬化處理， 有效地避免雨水滲入到基坑周邊土體內部， 從而影響到深基坑施工的穩定。 當深基坑開挖到一定的深度之后， 要做好排水溝集水井的積水處理， 在地面上也要提前設置好排水系統， 確保地面排水的完善和順暢， 阻止地面水流入基坑[1]。

1.3 施工區域水文地質概況

在深基坑施工區域內， 提前做好野外勘探， 對施工場地內的巖石土層分布情況進行調查， 可以發現， 本次工程施工場地內部的巖石土層分布調查結果， 可以將土層自上而下的順序分為人工填土層，沖積、 洪積層還有殘積土層以及花崗巖層。 在人工填土層中， 土層的主要組成為素填土， 當然也存在一些雜填土。 雜填土具有一定的特性， 顏色豐富雜亂， 并且主要為黏性土以及砂石甚至是磚塊等建筑垃圾組合而成， 而素填土的主要組成部分則是由粉質黏土以及砂石， 其中包括細粉砂層， 主要呈現灰白色。 密度飽和， 還有少量的黏性土地， 本層在深基坑鉆孔過程中沒有較多的暴露， 并且主要集中在北側區域。 中粗砂層主要呈現出黃褐色以及灰白色，飽和狀態， 由中立石英砂以及粗粒石英砂組成， 也含有少部分的黏性土力， 同樣集中在北側地塊沒有較多的暴露。 礫砂層呈現黃褐色飽和狀態， 還有少量的粉細砂粒以及中粗砂粒等， 其分布情況在施工場地內較為普遍。 圓礫層主要呈灰黃色， 飽和狀態，磨圓度較好， 主要由砂巖及石英砂巖組成。 卵石層，呈現灰黃色， 飽和狀態， 在卵石層內， 卵石的含量大約有65%， 具有較好的膜原圖， 由砂巖及石英砂巖組成。 粉質黏土層， 陳赫紅色灰黃色的， 具有可塑狀態， 主要由黏性土地組成， 土質較為均勻， 有較好的黏性， 同時具有出色的韌性。 殘積層主要是花崗巖通過風化作用之后所形成的殘積土， 呈現紅褐色灰褐色以及黃褐色等， 也具有一定的可塑性，較為堅硬， 局部還存在一些未完全風化的巖石， 遇水之后容易軟化。 可塑狀砂質黏性土層主要呈現為黃褐色以及紅褐色， 具有可塑性， 黏粒為主， 也存在一些粉粒， 部分石英巖石的顆粒尚未完全分化有所保留， 巖石內芯呈土柱狀有時也呈散沙狀， 局部夾雜著一定的礫質黏性土。 硬塑堅硬狀砂質黏性土層， 主要為黃褐色以及棕紅色， 呈現堅硬狀態， 局部存在礫質黏性土， 包含一定上未分化完全的石英巖石顆粒。 基巖， 在基巖的巖石全風化地層， 主要呈現黃褐色及灰褐色， 在這一地層已經因為風化作用完全破壞了原來的巖石組織結構， 但是依稀尚可辨認， 在局部范圍內， 還存在一些風化作用之后，留存的巖石碎塊， 巖石內芯呈堅硬土柱狀， 在遇到水之后容易崩解， 這一地層在整個施工區域內部的分布非常廣泛。 巖石強風化帶呈現出黃褐色以及灰褐色， 原有的巖石組織結構已經在風化作用下被破壞， 但仍然可以進行辨認， 其巖石內芯主要呈現出塊狀， 風化作用強烈， 也在施工場地內有較廣泛的分布范圍。 巖石中等風化帶， 呈現出淺黃褐色、 青灰色以及肉紅色， 臨時組織結構部分被破壞， 其礦物成分基本沒有發生較大的變化， 其風化作用下所形成的裂縫。 填充了少量的風化物質， 及巖石質地稍硬、 聲音清脆， 不容易被擊碎。 巖石微風化帶，主要呈現出肉紅色以及青灰色， 巖石組織結構基本未變化， 斷口處新鮮， 巖石質地較硬， 巖芯的主要狀態為長柱狀和短柱狀[2]。

2 深基坑止水帷幕技術的應用要點及范圍分析

在混凝土注漿區域內部設置止漿墻， 而所設置的止漿墻的厚度需要達到15 ～30cm之間， 之所以設定為這樣的厚度， 是為了能夠在一定程度上達到阻止和避免地面冒漿的情況出現， 這也是提前做好的預防措施之一。 在注漿之前， 首先應該確定好施工區域內的注漿孔位置， 利用垂線法進行位置的確定，并且提前做好標記， 緊接著利用合適的機器完成鉆孔， 可以利用地質專業專機在提前標記好的位置進行打孔， 打孔的過程當中也要注意保護好孔壁， 可以利用套管進行定位， 當然要記住打孔結束之后必須及時清理干凈孔洞內的雜物。 完成好鉆孔之后，就需要進行安放注漿管。 根據注漿的基本要求， 再結合施工場地的基本地質條件和情況， 在注漿的位置以及不進行注漿的位置設置A管以及B管。 根據工程項目所下達的具體施工要求， 將分別設置好的A管以及B管提前進行連接， 同時在已經完成了打孔作業的孔洞內插注入漿管， 然后在孔洞和地面3cm左右的位置進行細沙和碎石的填充， 緊接著用凝結速度極快的水泥密封并且加固地面表層， 這樣在進行注漿的過程中， 就不會出現地面冒漿的情況， 為了防止外面的雜物進入影響到施工效果， 使用悶蓋的方式進行封頂是不錯的選擇[3]。

如果涉及粉質黏土層或者是砂石層， 就會需要使用到深基坑注漿止水帷幕技術， 這是因為這種地質條件的所在區域會具有一個非常明顯的特征， 那就是含水量較為豐富， 擁有較多的水資源， 具有較多的流動水， 對深基坑止水帷幕施工具有一定的影響[4]。

3 導致深基坑止水帷幕失效的主要原因分析

3.1 深基坑止水帷幕失效的基本情況分析

在工程確定開挖基坑之前， 首先需要做好一定的準備工作， 其中， 先對深基坑內部以及外部的地下水相通情況進行提前查看， 這里需要根據工程監測方案的一些具體要求來進行， 一定要符合檢測規定和規范， 不能隨意進行， 否則會對后續的工程造成不明確的影響。 所使用的地下水檢測方法需要具有較高的準確性， 能夠提供準確的數據， 首先可以先在積分內部的降水井內進行抽水， 在抽水的過程中仔細觀察深基坑外部水位高低的變化， 如果出現了坑外水位下降的情況， 就要立即停止在降水井內抽水的行為， 并且觀察坑外的水位是否出現回升情況， 如果有明顯的回升出現， 那就代表深基坑內的內部與外部水位循環的狀態良好。 如果在地表往下挖七7cm左右， 出現了滲水或者是地下水涌出的情況， 那么就代表止水帷幕已經失效。

3.2 深基坑止水帷幕失效的主要原因分析

深基坑止水帷幕失效的主要原因有許多， 通過對工程施工情況的總結和分析， 以及結合其他類似工程項目的經驗， 主要找出了以下幾個方面的因素。首先， 是設計方案出現了質量問題， 由于工程施工過程中沒有做到嚴格的監督管理， 導致施工過程中出現了嚴重的質量問題。 工作人員沒有按照施工方案以及設計圖紙來進行規定施工， 深基坑內部的一些固定樁位并沒有按照設計規定來， 出現了一定的偏差， 而位置之間的連接距離也由此出現了一定的差距， 而完成施工之后， 沒有及時進行檢驗和考察，因為監督管理的不到位而導致后期出現多種工程質量問題， 并且引起了止水帷幕的失效。 其次也有可能是因為施工工作人員為了能夠提高施工效率， 縮短施工建設的周期， 在樁位尚未完全穩定的情況下，急切地開始后續的施工， 而且還進行了一系列的抽水作業等等， 都會導致止水帷幕中的水泥被水分侵蝕稀釋流走， 這也就直接導致了止水帷幕防水效果與能力大幅度下降， 并且導致工程施工安全事故的發生， 這也是止水帷幕失效的主要原因之一[5]。

4 止水帷幕失效的處理措施分析

4.1 帷幕注漿

首先一定要提前確認好注漿孔洞的位置， 一般情況下， 孔洞會按照梅花狀進行排列布置， 孔洞之間的距離一般在0.5cm左右， 第一排的注漿孔與主軸鉆孔之間標準距離為0.2cm， 之后對準注漿孔進行注漿并且封堵， 這樣才能使止水帷幕有效地發揮出其防水的性能作用， 不會導致后續出現漏水或者是滲水的情況[6]。

4.2 密實封堵帷幕

針對滲水能力較好的土層， 開挖這一區域之前，就應該要先提前用混凝土澆筑出質地較為堅硬的抵擋墻， 這樣能夠提前的密封住深基坑內部的滲漏點，也就一定程度上防止了止水帷幕失效。

4.3 布置坑外降壓井

一般深基坑開挖會受到季節的影響， 特別是在春季交替的季節降水量極為豐富， 施工區域內部的土壤濕潤， 滲水能力較強。 并且基坑內外部的水位值相差較大， 非常容易出現較為嚴重的滲水情況，而這種情況會對注漿封堵的效果產生不利影響。 因此， 通常會提前布置好坑外降壓井， 從而有效地來解決深基坑內外部的水位差距。 及時觀測土壤的潮濕程度， 提前做好不定期抽水作業的準備， 這樣才能順利地實施注漿封堵， 防止止水帷幕的失效， 為深基坑施工的安全保駕護航。

5 深基坑止水帷幕施工步驟

為了能夠有效地提高深基坑施工質量水平， 同時防止止水帷幕失效， 讓工程的施工更加順利， 讓深基坑內部平衡狀態得到穩定， 首先要做到的就是密封以及加固深基坑外部的注漿孔洞， 嚴格地按照順序來依次完成加固注漿工作， 從第一排到第二排的順序不要隨意更改， 這樣才能夠進一步的確保加固注漿工作可以達到基本目標， 能夠具有一定的效果。 規范施工步驟， 需要在施工設計方案當中有所體現， 讓工作人員在施工過程中有所參考。 特別注意的是， 深基坑內外部的注漿和噴漿工作需要同時進行， 特別是注漿過程中一定要格外注意是否出現滲漏， 一旦在注漿過程中出現滲漏， 必須要提前利用水泥的凝固形式完成密封加固， 從而使止水帷幕所發揮出的作用更加的明顯， 止水帷幕本身的強度和硬度都可以得到進一步的保障。 利用混凝土來澆筑密封止水帷幕， 嚴格遵循施工步驟， 規范施工流程， 堅決按照施工方案的要求來進行， 不隨意更改順序， 這樣才能夠減少不必要的質量問題， 也能夠有效地阻止止水帷幕失效， 減少安全事故發生的可能性。

6 結語

深基坑止水帷幕作為地下工程， 其施工過程本身就受到多種因素的影響， 質量控制工作具有一定的難度， 因此， 一定要在工程施工過程中加強檢測，在質量檢測過程中時刻保持關注， 在發現不符合設計規范要求的情況下， 及時處理并進行糾正， 并且采取措施， 這樣才能防止止水帷幕失效。 針對可能出現的深基坑止水帷幕失效的情況， 首先分析其失效的主要原因， 并且在原因分析的基礎上結合工程施工場地涂層性質以及地下水情況， 來制定出特有的預防處理措施， 才能使止水帷幕的使用更加的順利。