圓形基坑內襯墻堵漏方法

李 偉

(上海市基礎工程集團有限公司,上海 200002)

0 引言

圓形基坑建設在城市土木工程領域中扮演著重要的角色,它廣泛應用于高層建筑、基礎能源建設等項目的施工過程中。在地下工程施工過程中,由于地下水位較高或周圍土層水分含量較大,基坑內襯墻出現滲漏問題很難避免,影響地下工程的外觀和使用功能。

目前,針對圓形基坑內襯墻堵漏問題,已經存在一些傳統的方法,如使用防水涂料、注漿等。然而,這些方法在實際應用中普遍存在一些問題,例如耐久性不足、施工復雜、成本較高等。因此,有必要開展深入的研究,探索新的圓形基坑內襯墻堵漏方法,以提高施工效率、降低成本并確保施工安全[1-2]。

1 工程概況

圓形基坑直徑為100 m,圍護結構為1.5 m厚地下連續墻,墻深29 m～54 m,采用套銑接頭。基坑開挖深度約 25.6 m,坑底地層為微風化花崗巖和強風化花崗巖。基坑平面圖見圖1。

基坑底板厚度3.8 m～4.3 m,底板混凝土等級為C45P12R60。內襯墻緊貼地墻形成疊合墻,混凝土等級為C45P12。內襯墻高度22 m,襯墻底部6 m高區域厚度為2 m,其上區域厚度變化至1.5 m,變截面坡段高度為3 m。基坑剖面圖見圖2。

基坑底板厚度3.8 m～4.3 m,底板混凝土等級為C45P12R60。內襯墻緊貼地墻形成疊合墻,混凝土等級為C45P12。內襯墻高度22 m,襯墻底部6 m高區域厚度為2 m,其上區域厚度變化至1.5 m,變截面坡段高度為3 m。

基坑底板2022年3月8日澆筑完成,底板澆筑上翻50 cm。底板混凝土澆筑上翻示意圖見圖3。

2 襯墻滲裂情況及原因

2.1 內襯墻裂滲情況

基坑泄壓井封井后,襯墻面出現了局部滲漏情況。裂縫主要呈現為有規律性的豎向裂縫。豎向裂縫為均勻分布,間距1 m～1.5 m,裂縫寬度0.1 mm～0.2 mm。襯墻裂滲情況見圖4。

對于襯墻的裂縫情況,大致可以分為以下兩類:

1)有滲水裂縫:這類型的裂縫在出現后引起了局部滲漏現象,可理解為裂縫的存在導致一定程度的水滲透。

2)無滲水裂縫:這類裂縫出現在襯墻上,沒有明顯的水滲透現象。

2.2 裂縫成因分析

1)由于混凝土自身特性,易產生收縮從而形成裂縫。

2)由于地連墻與底板先于內襯墻澆筑完成,既有結構對內襯墻約束較強,在新澆混凝土降溫與收縮應力共同作用下易產生裂縫。

2.3 滲漏水的來源及滲漏通道

1)滲漏水的來源主要為坑底地下水。泄壓井封堵后水量及水壓增大,進而出現了內襯墻滲漏的情況。

2)滲漏水滲漏通道為底板、襯墻和地墻的接縫。圓形基坑圍護是圓拱形,基坑施工過程中變形較小。結構大體積混凝土收縮后,底板、襯墻和地墻的接縫產生了縫隙,形成了地下水的滲漏通道。滲漏通道示意圖見圖5。

3 堵漏方式選擇

本次堵漏方法主要選擇對滲漏通道進行封堵。通過在地墻與襯墻的接縫處注漿形成環向止水帶,達到內襯墻堵漏目的[3]。

4 堵漏材料選擇

針對本次堵漏方法的堵漏材料,選擇以下3種堵漏材料進行對比:

1)聚氨酯:其具有較好的延展性和附著力,能夠有效地填充細小的裂縫和孔隙。但聚氨酯材料遇水迅速發泡,難以適應本次方法滲漏通道的封堵,且聚氨酯耐久性差,不能長時間保持堵漏效果。

2)水泥漿:其是一種傳統的堵漏材料,具有較高的強度和耐久性。然而水泥漿的流動性較差,難以在細小裂縫和接觸面形成均勻的堵漏層,且注漿過程中已形成堵管。

3)環氧樹脂:其具有優異的黏結力和耐水性,能有效填充裂縫并形成堅固的堵漏層,且對結構有補強作用。但環氧樹脂的固化速度較慢,需要對環氧樹脂的固化劑進行重新配比。

本次方法選擇親水型環氧樹脂作為堵漏材料,對環氧樹脂固化劑的配比調整,使其能夠快速固化,有效地對滲漏通道進行封堵。經過實驗和現場方法測得的結果,選擇主劑與副劑按重量比例2.33∶1(體積比2∶1)混合后即可使用。根據實驗結果,環氧樹脂的固化時間約為9 min,在現場方法中,可以觀察到快硬型環氧樹脂大約12 min開始初凝反應,最終固化時間約為20 min,能夠迅速形成有效的封堵。

5 堵漏方法

本次堵漏形式是通過在內襯墻根部開孔注漿,在迎水面注入環氧樹脂,封堵滲漏通道的堵漏措施。

本次堵漏位置選擇40 m的一個施工段。

堵漏方法流程如下:

開孔→泄水→安裝止逆閥→連接管路并注漿→清洗注漿管→封孔→觀察堵漏效果→取芯驗證。

5.1 開孔

襯墻鉆孔位置選擇和開孔是襯墻堵漏的重要一環。首先,利用水鉆鉆機在襯墻面開φ38 mm孔,為了避開內襯墻與底板之間的止水鋼板,開孔位置選擇底板面上300 mm～350 mm,開孔間距為1.5 m～2 m。基坑襯墻開孔示意圖見圖6,基坑內襯墻堵漏開孔示意圖見圖7。

5.2 泄水

在完成鉆孔后,為了將基坑中的水分導出,以降低滲漏的水量和水壓,需要進行泄水處理。

在2022年5月28日開始鉆孔后對每個孔位出水量進行記錄。現場泄水方法實際記錄5月28日至6月20日的涌水流量的數據見表1。

表1 現場泄水方法實際記錄5月28日至6月20日的涌水流量的數據

從表1可以明顯看出,泄水孔全部施工完成后,經過5 d泄水處理后,每日出水量在遞減,第6天出水量已經趨于穩定,經過泄水處理可以明顯減少襯墻面滲漏現象,也驗證了滲漏水源來自坑底地下水[4-6]。

5.3 安裝止逆閥

在鉆好的孔口安裝止逆閥,通過擰緊螺栓使密封橡膠膨脹,與孔壁壓實,起到密封作用,并提供足夠的摩擦力,防止止逆閥后退。

注漿前先進行試壓,確定止逆閥牢靠后進行注漿。

5.4 連接管路并注漿

嚴格按照比例調配注漿液,采用高壓小流量注漿泵注環氧樹脂封堵材料。注漿的目的是填補地下連續墻與內襯墻之間的縫隙,使其形成一個環形止水帶。

在注漿的過程中,單孔注漿量以注漿孔周邊是否冒漿為停止條件。若無冒漿,那么在注完一組環氧材料后,需要間隔10 min～15 min后繼續注入下一組材料。在注漿量達到80 L～100 L后停止注漿。

注漿結束后,需要靜置1 h后更換注漿孔,即進行下一個孔位的注漿。這樣可以確保注入的環氧材料充分流動和固化,提高封堵效果。注漿示意圖見圖8。

為了確保注漿與泄壓效果,整體堵漏注漿順序由施工段一側向另一側,注漿推進過程中采用跳打的方式將水體逼至集水坑區域,同時形成墻后止水加固體。注漿跳打順序示意圖見圖9。

5.5 注漿管清洗

在注漿完成后,需要對注漿管進行清洗,以防止管道堵塞。清洗劑通過灌漿泵打入注漿管,將其中的殘留物清除干凈。這樣可以確保注漿管暢通無阻,為下一次注漿做好準備。

5.6 封孔

當全部注漿孔完成注漿后,使用C60高強度灌漿料對注漿孔進行封堵。灌漿料的選擇應符合相關規范和設計要求,確保灌漿孔被完全封堵,防止滲漏再次發生。

5.7 觀察堵漏效果

在環氧樹脂注入后,經過3 d～4 d的觀察,發現內襯墻表面仍存在幾處濕跡和滲漏點。由此可以看出,經過注漿后,環氧材料覆蓋區域有限,并不能一次性就在滲漏通道處形成封閉的環形止水帶。

5.8 取芯驗證

為查看注漿材料的封堵范圍,選取注漿孔左邊60 cm、孔上方50 cm、孔右邊80 cm三個點進行鉆孔取芯,通過觀察取芯芯樣注漿材料填充情況,驗證注漿材料封堵范圍。

從取芯芯樣中可以看出,環氧材料在襯墻與地連墻之間形成了1 mm～3 mm的填充層,證明滲漏通道確實存在,并且縫隙寬度分布不均,部分區域的夾縫寬達到了3 mm,而其他區域的區域夾縫寬度為1 mm。取芯孔示意圖見圖10,取芯芯樣圖見圖11。

5.9 加密注漿

為了確保環氧材料更充分地注入滲漏通道并覆蓋更廣泛的區域,進一步提高封堵效果,現場施工人員應根據水量觀測數據和襯墻面滲漏點的分布情況進行加密注漿孔設置。通過綜合考慮滲漏點密集區域和觀測到的水量,選擇合適的位置開設額外的注漿孔來增加注漿點數量和覆蓋面積,確保每個滲漏通道都得到足夠的注漿。

5.10 封孔

當全部注漿孔完成注漿后,使用C60高強度灌漿料對注漿孔進行封堵。灌漿料的選擇應符合相關規范和設計要求,確保灌漿孔被完全封堵,防止滲漏再次發生。施工人員可以使用灌漿泵或其他合適的工具將灌漿料注入孔內,填滿孔洞,確保封堵效果可靠。

5.11 觀察堵漏效果

在環氧樹脂注入后,需要繼續觀察堵漏效果。經過7 d的觀察期,如果沒有發生新的滲漏情況,可以確認堵漏方法已經完成。施工人員應細心觀察襯墻面,查看是否有明顯的濕跡或滲漏現象。如果襯墻面已經不再濕潤,并且經過觀察期后仍沒有新的滲漏發生,那么可以確認堵漏方法取得了成功。

通過以上注漿施工流程,襯墻面已經消除了明顯的濕跡,滲漏通道被注漿材料封堵,從而解決了襯墻滲漏問題。內襯墻堵漏前后對比圖見圖12。

6 結語

經過本次圓形基坑內襯墻鉆孔注漿堵漏,得出了以下結論:

1)通過實施鉆孔注漿堵漏方法,基坑襯墻墻面滲漏點已經被完全封堵,墻面已無濕跡,成功解決了內襯墻的滲漏問題,證明了所采用的鉆孔注漿堵漏方法可行。

2)通過本次堵漏施工,根據泄水處理和注漿后取芯的結果驗證了圓形基坑內襯墻與地下連續墻之間存在1 mm～3 mm的滲漏通道。在滲漏密集區域注漿孔間距宜為2 m一個,在不密集區域則可根據滲漏點的分布來確定注漿孔位置,注漿壓力宜為1 MPa,在注漿完成后進行封孔。

3)地下結構堵漏很難一次性完成,有些區域可能會出現重復滲漏,所以在基坑內襯墻鉆孔注漿堵漏完成后,需觀察7 d時間,如有滲漏需要在滲漏處進行加密注漿。