深大基坑工程主動式防滲漏施工技術研究

羅甲舟

（上海建工七建集團有限公司，上海 200050）

0 引言

隨著我國工程建筑快速發展，城市地區地下空間開發得到了大力發展，基坑工程項目數量增多，基坑面積和基坑深度逐步提高。目前，超深超大基坑工程圍護形式多樣，常見的有水泥土攪拌樁重力式圍護、鉆孔灌注樁、地下連續墻和預制板墻等圍護形式[1-9]。本文以上海市七寶鎮生態商務區某一基坑工程為研究對象，針對鉆孔灌注樁圍護形式基坑主動式防滲漏施工技術進行研究，以期為類似基坑工程設計、施工提供借鑒。

1 工程項目簡況

本工程地處上海市七寶鎮生態商務區，北臨上坤路，西臨號文路。東側、西側兩側均為同步施工的相鄰基坑工程，基本情況與本項目相近；北側是地產公建配套項目施工，南側整進行景觀河道施工。

1.1 建筑結構概況

本工程地上四棟商辦高層建筑，建筑高度44.11m，總建筑面積98323.92m2，其中地下總建筑面積38507.52m2。結構設計采取50 年使用年限，按7 度抗震烈度設防。地上為鋼筋混凝土構件預制率40%的預制裝配整體式框架結構形式，地下現澆鋼筋混凝土結構，基礎采用整體筏板基礎加樁基礎。

1.2 基坑概況

基坑總周長約452m，南北邊長約100m，東西邊長約120m，開挖面積約12535m2；基坑開挖深度約14.60m，集水井、電梯井等深坑超挖1.50～3.00m。本項目采用順作法施工，圍護采用鉆孔灌注樁加三軸攪拌樁止水的形式，水平支撐采用現澆鋼筋混凝土體系。鉆孔灌注樁為φ1000@1200，有效長度30.0m，深坑區域加長至32.0m；三軸攪拌樁采用2φ850@1200，水泥摻量20%，攪拌樁有效深度23.5m；整體三道水平支撐，第一道支撐設棧橋，棧橋板面標高-0.850m，板厚300mm；立柱樁為φ850 灌注樁；普通區域樁長25.0m，棧橋下立柱樁長30.0m，內插480mm×480mm 角鋼格構柱，普通/棧橋區域格構柱型號4L160×14/16。坑內局部深坑加固：采用φ800@500 高壓旋噴樁，水泥摻量25%；主樓深坑坑底采用φ800@500 高壓旋噴樁封底，水泥摻量25%。暗墩加固：采用3φ850@1800 三軸攪拌樁，樁長坑底以下4.0m，坑底以上至第二道支撐底，水泥摻量10%～20%。

2 基坑工程的難點

本工程基坑及兩側基坑開挖面積較大，深度較深，均屬于深大基坑，環境保護等級要求高，圍護結構及地表變形要求較嚴格。基坑圍護結構穿越第③、④層土屬淤泥質土，其含水量高且滲透系數較低、壓縮性較大，靈敏度很高、強度還低。土質較差會使得基坑圍護結構在土體開挖卸載過程中產生較大變形和滲漏風險，威脅施工安全。

根據本工程巖土工程初勘報告，擬建場地屬正常地層分布區和古河道地層分布區交界區域。按工程特性大致可分為正常地層分布區和古河道地層分布區，其中正常地層分布區分布于場地南部，古河道地層分布區大致分布于場地中部及北部。加之本工程基坑規模大，樁基施工周期長，地下障礙物多，地下水位高，鉆孔灌注樁+三軸止水帷幕相結合的方式，但因其工藝特點，需連續施工才能到達最優效果。在遇到有較多雜填土及深層地下障礙物或在如上海地區地下水位變化較大時，施工質量控制存在隱患，會出現局部質量達不到標準，且前期不易發現，導致此種圍護體系滲漏情況較為普遍。一旦出現滲漏，如封堵不及時，或封堵效果不佳，會影響基坑施工進度與安全。

3 基坑工程的圍護和開挖施工

3.1 圍護施工

總體施工流程：設備進場→立柱樁、三軸止水施工→圍護灌注樁施工→坑內加固、剩余灌注樁施工。

配置1 臺三軸攪拌樁機進行基坑的止水帷幕三軸攪拌樁施工，同時配置5 臺鉆孔灌注樁機進行坑內的立柱樁施工。立柱樁施工時，要先施工坑邊的樁基，再施工坑內的樁基，這樣可以保證坑邊立柱樁結束后，三軸機械盡快完成坑邊的三軸加固。

在三軸攪拌樁止水帷幕施工1 周后，圍護灌注樁已經具有作業面進行施工，逐步安排3～4 臺鉆孔灌注樁機投入圍護灌注樁的施工。最后進行三軸坑內加固、剩余灌注樁、高壓旋噴樁、壓密注漿施工，投入1 臺三軸攪拌樁機進行三軸坑內加固施工，1 臺壓密注漿設備進行圍護樁間壓密注漿施工。

3.2 基坑開挖施工

兩個相鄰深基坑施工之間僅有10～12m 寬狹長壩體，兩坑初始施工進度不同，此處基坑安全最為薄弱，開挖及支撐施工難度大要求高。首先進行有限元分析各工況下基坑圍護變形和受力情況，優化確定合理壩體支撐形式，調整大基坑開挖順序，采取加快施工措施，合理優化施工方案，來保證了雙基坑的施工安全。

基坑開挖根據“時空效應”原理，嚴格執行限時開挖，及時形成支撐。開挖利用盆式開挖形式，嚴格遵守“分塊、分層、限時對稱開挖和支撐”的總的原則。加強基坑監測，確保基坑變形在安全允許范圍之內。開挖中要做到隨挖隨撐，嚴禁超挖。

并采取優化分區分塊和開挖順序措施；提高支撐混凝土強度，由原C30 的基礎之上，調整為C45 早強；墊層主動式加強，圍護內側10m 范圍的墊層由原來的150mm 厚C15 素墊層提高為250mm 厚C30 配筋墊層，這樣會增加自重，提高墊層強度，提高墊層整體性，有利于控制減小基坑底和圍護樁變形；優化調整換撐方式技術措施，從而保證了基坑順利安全開挖。

4 主動式防滲漏施工技術

4.1 基坑降水及滲漏隱患分析

本工程基坑開挖深度15.1m；連通道基坑開挖深度約6.8m。淺層地下水：地下水初見水位埋深為1.3～2.9m，穩定水位埋深為0.5～2.0m。地下承壓水主要為第⑤3t層的微承壓水、第⑦、⑧2、⑨層的深層承壓水，對本工程有直接影響的為第⑤3t層（微承壓水）、第⑦層（承壓水）和第⑧2層（承壓水）。根據勘察報告，場地內第⑤3-2層頂最淺埋深29.4m、⑦層頂最淺埋深30.4m，因該兩層含水層相互連通，施工計算時可按一個含水層看待。承壓水水頭埋深為3.0m，安全系數取1.05。根據上海市《基坑工程技術標準》（DG/TJ 08-61—2018）計算得出臨界挖深為12.9m。且由于基坑面積大、挖土深度深，樁基施工周期長，地下障礙物多，地下水位高，加之開挖面涉及的土層分布和地下古河道原因，工程的地下水控制要求高，圍護形式及施工質量控制問題，圍護體系易出現滲漏。基坑開挖具有滲漏風險，一旦滲漏，若不及時且有效的堵漏，可能會引發突涌造成相鄰路面塌陷、管線變形斷裂，甚至塌方等嚴重后果，因此，必須采取預防性的有效的措施確保基坑開挖期間地下水可控。

4.2 圍護體滲漏水堵漏施工技術

針對基坑開挖期間基坑滲漏問題處理技術措施：滲漏小且周邊環境和施工時，可在滲漏點處坑底設聚水排水溝的措施；對滲水量較大但沒流沙，對周邊影響不大的情況時，施工現場可以使用“引滲-修補”方法處理；滲漏水量很大時，應分析查找到原因，采取對應有效的措施分別處理。如圍護側邊漏水且位置不深時，可以圍護外側明挖，混凝土密實回填堵漏，如漏水位置較深時，可以注漿堵漏，同時坑外井點降水以降低水位。對基坑底輕微的流砂現象，可用加厚墊層、加快施工；對較嚴重的流砂或坑內局部加深部位產生流砂，一般采用井點降水方法。

針對圍護側邊滲漏量較大位置較深情況，先采用坑內引流再進行坑外雙液注漿方法進行堵漏。注漿堵漏施工流程：孔位放樣→振管就位→振管入土→制備漿液→噴漿堵漏→清洗移位。注漿深度依據現場滲漏情況定。注漿材料采用P.O 42.5 普通硅酸鹽水泥和350Be 水玻璃；水泥漿液水灰比一般為0.6，水玻璃一般為水泥漿的0.8 倍。可以采用振動沖擊成孔方法，采用合適的注漿壓力自下而上分層注漿。

4.3 主動防滲漏施工

基坑開挖前，可根據樁基圍護施工記錄及實際情況分析，在原冷縫處及打樁期間土質較差處，均埋設部分袖閥管，進行滲漏預防。挖土階段后個別區域零星滲漏也可以第一時間進行了注漿處理，及時主動堵漏，保證基坑正常開挖施工及基坑安全。

袖閥管本體采用外徑50mm 的PVC 袖閥管，每隔一定距離（500mm）預留射漿孔，并外包橡皮套，深入坑底下不少于5m。注漿鋼管沿坑邊可能得滲漏點（原冷縫處及打樁期間土質較差處）梅花形布設兩排，孔間距1.0m，如果采用雙排布置，則前后排間距定為0.7m。基坑開挖期間發現滲漏情況時，采用相鄰的預埋袖閥管進行注漿堵漏。主動防滲漏施工工藝流程：放點定位→成孔→灌注封底材料→安裝袖閥管→（如果基坑開挖過程中滲漏的情況出現時）進行首次注漿→清洗袖閥管備用→1～1.5h 后（待凝）→再次注漿→管內插25 鋼筋。圖1 為分層注漿原理示意圖，圖2 為注漿管。

圖1 分層注漿原理示意圖

圖2 注漿管

具體主要施工步驟：①采用預成孔施工工藝（地質鉆機），成孔孔徑100mm。孔位偏差小于50mm，成孔垂直度偏差小于1%。②鉆孔到設計深度后，利用鉆桿注入封閉泥漿，采用水泥、黏土混合漿（或水泥+普通膨潤土），其抗壓強度0.3MPa 左右（不能再大，否則無法劈開，也不能太小，否則無法封閉）。③垂直居中插入袖閥管至孔底，袖閥管內應灌滿水，頂部、端部均用塞子封閉。然后養護1～2d。④分層注漿。圍護側邊滲漏需要注漿堵漏時，開始首次注漿。利用專用注漿槍（帶有雙向密封裝置）分層注漿，自下而上逐層進行，達到一定的壓力及注漿量后（注漿量控制為主），提起一段再注漿，這樣重復進行全孔注漿后，用清水清洗袖閥管，并蓋上悶蓋。⑤1～1.5h 后，再次注漿。⑥注漿施工過程應對鉆孔深度、每次注漿壓力、每次注漿量、時間及總注漿量等參數進行記錄。及時整理分析注漿情況和效果，解決可能存在的問題。

注漿要求：①水泥漿組成。水灰比初定0.7，水泥漿摻入15%的優質膨潤土（即水泥:膨潤土=85:15），即水:水泥:膨潤土=0.65:0.85:0.15。漿液應充分攪拌均勻。②注漿量。注漿分二次進行，每次間隔1.5h，初定每次注漿量均為45kg/0.5m，即每0.5m 注入水泥45kg，優質膨潤土約8.0kg（優質膨潤土要求：粒度目數不小于400）。③注漿流量。控制流量不宜過快。④注漿壓力。注漿管上下設置橡膠閥，每次注漿均應分段實施（上拔高度不超過0.5m），注漿壓力控制在0.15MPa 左右，并根據現場施工情況調整。⑤注漿順序。采用跳孔間隔施工，且先外圍后中間的注漿順序。⑥完成注漿后，內插25 鋼筋，長度同管長。

通過主動防滲漏施工技術預防基坑滲漏和及時堵漏處理方式，避免了滲漏造成的基坑安全問題出現，效果顯著，適用范圍廣，產生的噪音小，產生的泥漿廢物少，減少了垃圾的產生。總的施工成本較低，比常規雙液注漿及壓密注漿成本節約20%～30%。本技術在常規堵漏方式效果不佳的情況下，在坑外排設袖閥管進行注漿，其優點在于機械輕便，對場地平整及空間要求低，成孔速度快，堵漏效果好，且其為分段注漿，可根據實際情況重復多次注漿，因其采用的是PVC 管，工程成本較低。在施工冷縫或地下換填等止水帷幕薄弱區域可先期預埋預防，可在第一時間出現滲漏解決滲漏。適用于常規圍護體應急堵漏與主動式滲漏預防，包括鉆孔灌注樁+三軸攪拌樁，鉆孔灌注樁+高壓旋噴樁，SMW工法樁等20m 以內的深基坑。

5 結語

灌注樁圍護形式基坑工程施工和主動防滲漏施工技術在上海市七寶鎮某新建基坑工程成功應用，保證了軟土地區超深超大基坑安全順利施工，取得了良好的經濟效益和社會效益，可為將來后續相似基坑工程施工提供借鑒。