柴富奇

(北京中鐵隧建筑有限公司，北京 100022)

1 工程概況

北京地鐵某車(chē)站主體結(jié)構(gòu)為雙層雙跨鋼筋混凝土箱形框架結(jié)構(gòu)，設(shè)單排中間柱，明挖順作法施工。車(chē)站全長(zhǎng)184.5 m，標(biāo)準(zhǔn)斷面寬18.7 m，開(kāi)挖深度16.9 m，基坑內(nèi)設(shè)三道鋼支撐?；硬捎娩摻罨炷凉嘧杜c旋噴樁咬合結(jié)構(gòu)。車(chē)站距離圓明園內(nèi)湖14 m，南側(cè)24 m為萬(wàn)泉河。

地層層序自上而下依次為①人工堆積層主要為雜填土層，埋深0～1.55 m;②新近沉積層主要為粉土、粉細(xì)砂、中粗砂、圓礫、砂礫，埋深1.55～8.70 m;③一般第四紀(jì)沉積層主要為粉質(zhì)黏土、黏土、中粗砂、粉細(xì)砂、卵石、圓礫，埋深8.7～19.6 m。

該段地下水位高程約為42.14 m，分為4層:

1)第一層地下水為潛水，含水層主要為圓礫、礫砂②5層、粉細(xì)砂②5層，透水性好，水位高程為40.57～42.53 m(水位埋深為1.55～3.80 m)。補(bǔ)給源主要為大氣降水、地表水滲漏、側(cè)向徑流補(bǔ)給。

2)第二層地下水為承壓水，含水層主要為粉土③層、粉土⑥2層。此層透水性一般，水位高程為39.97～41.53 m(水位埋深1.80～4.40 m)，水頭高度6～7 m左右。第二層地下水補(bǔ)給源主要為側(cè)向徑流、潛水垂直下滲、越流及“天窗”補(bǔ)給。

3)第三層地下水為承壓水，含水層主要為卵石、圓礫⑦及粉細(xì)砂⑦2層，透水系數(shù)大，為強(qiáng)透水層，水位高程30.98～33.00 m(水位埋深11.60～13.20 m)，水頭高度6～7 m左右。本層水主要接受側(cè)向徑流補(bǔ)給及越流補(bǔ)給，以側(cè)向徑流方式排泄，承壓水頭自西向東逐漸降低。

4)第四層地下水為承壓水，含水層主要為卵石、圓礫⑨層、中粗砂⑨1層，為強(qiáng)透水層，水位高程為24.73～25.10 m(水位埋深18.60～19.60 m)，本層地下水主要接受側(cè)向徑流及越流補(bǔ)給，以側(cè)向徑流方式排泄。

2 地下水設(shè)計(jì)與施工情況

該車(chē)站圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用φ800 mm鉆孔灌注樁+φ 1 000 mm樁間水泥旋噴樁止水。樁長(zhǎng)均為5.8 m，間距為1.2 m。鑒于車(chē)站施工范圍內(nèi)水位高、水系發(fā)育，車(chē)站施工階段降水采取基坑外減壓降水，減小第一、二層承壓水向基坑內(nèi)滲透。降水采用“管井井點(diǎn)”降水方法，管井開(kāi)孔為φ600，井管采用無(wú)砂水泥全濾管。此外，對(duì)基坑底部樁間進(jìn)行超前預(yù)注漿?？油饨邓剀?chē)站結(jié)構(gòu)外墻布置，井點(diǎn)距結(jié)構(gòu)外墻1.5 m，間距為6 m。對(duì)洞口未封閉段，布設(shè)降水井形成漏斗，截住基坑外來(lái)水。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)先施工鉆孔灌注樁，再施工水泥旋噴樁。開(kāi)挖時(shí)將整個(gè)基坑橫向分為8段，每段長(zhǎng)度為20～34 m，縱向分為8層，每層2 m，采用挖掘機(jī)分段分層后退式接力放坡開(kāi)挖施工。

2.1 現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的問(wèn)題及原因分析

開(kāi)挖施工至地面以下7 m時(shí)，基坑側(cè)壁鉆孔樁樁間均出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象，滲漏水在同一平面上呈不連續(xù)分布，漏水點(diǎn)大小各異，經(jīng)采用量筒測(cè)算，水量在1.5～52.0 m3/h不等。車(chē)站基坑兩端頭區(qū)間隧道與車(chē)站接口處洞門(mén)四周滲漏水嚴(yán)重。車(chē)站南側(cè)靠近萬(wàn)泉河一側(cè)滲漏水較大，北側(cè)臨近圓明園湖泊一側(cè)漏水明顯較大，含泥沙量大。

經(jīng)勘察研究，現(xiàn)場(chǎng)漏水原因分析:①地下水位高，砂層、卵礫石層透水性好，基坑周邊水源補(bǔ)給充足。②設(shè)計(jì)時(shí)可能考慮到圓明園文物及古建筑的影響，在本站未設(shè)降水井，只設(shè)有深層減壓降水井，減壓降水深度為地面以下17.85 m，而基坑開(kāi)挖深度為16.90 m，減壓井不能對(duì)中層的潛水及地表水起到降水作用。③盾構(gòu)提前過(guò)站造成端頭墻圍護(hù)樁斷開(kāi)，形成不連續(xù)的止水帷幕。④基坑開(kāi)挖施工主要集中在6月—9月份，正值華北地區(qū)的雨季。⑤本工程的圍護(hù)結(jié)構(gòu)為鉆孔樁加旋噴樁，先施工鉆孔樁，再施工旋噴樁，兩次成樁施工造成樁體間存在間隙，且在地下水豐富和不均勻地質(zhì)條件下，施工的旋噴樁密實(shí)度差異較大，同時(shí)旋噴樁施工時(shí)的提升速度不均易造成水泥漿斷層，受水流沖刷，空隙較大時(shí)夾帶泥土、砂石從漏水點(diǎn)涌出。

2.2 地下水綜合治理措施

施工中根據(jù)滲漏水的特點(diǎn)總結(jié)了以下幾個(gè)方面:大面積漏水、集中性漏水、較小漏水點(diǎn)或滲水等情況，根據(jù)以上滲漏的原因采取不同措施治理滲漏水，堵水施工遵循“堵排結(jié)合，以堵為主”的治水原則，同時(shí)考慮內(nèi)外因素，不同漏水情況采取不同治水措施，外部因素以截流為主，內(nèi)部因素以堵排為主，內(nèi)外排水措施相互結(jié)合才能達(dá)到治水的目的。

2.2.1 預(yù)注漿措施

地面以下7～12 m已開(kāi)挖部分，基坑墻壁出現(xiàn)大面積滲漏水，漏水點(diǎn)普遍集中在樁間，漏水中含泥沙量大，漏水點(diǎn)孔徑為5～30 cm，漏水量每孔約15～45 m3/h。

暫停大面積土方開(kāi)挖，對(duì)該砂卵石地層實(shí)施超前注漿堵水方案:

1)對(duì)已開(kāi)挖的工作面噴射混凝土封閉，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%時(shí)采用風(fēng)鉆在樁間打孔，注漿管的布設(shè)間距為橫向1.2 m，豎向1.5 m，孔徑為φ40，注漿管為φ32，壁厚δ=3.25 mm的鋼花管，漏漿孔在鋼管前端1.5 m設(shè)置，間距為15 cm，孔徑為8 mm，梅花形布置，管頭制成錐形，注漿管從鉆孔樁與旋噴樁之間斜向打入，打設(shè)深度應(yīng)穿過(guò)旋噴樁，插入注漿管分1.5 m和2.5 m兩種，長(zhǎng)管作為深層預(yù)注漿，短管為二次補(bǔ)償注漿，插入角度為水平向下15°，注漿管外漏15～20 cm。

2)注漿設(shè)備采用KBY50/70型雙液注漿機(jī)，注漿連接管路為φ30的橡膠軟管。

3)先注入1∶0.8～1∶1水泥漿，注漿壓力為0.1～0.3 MPa，注漿過(guò)程中因回填的漿液與土體間隙飽和產(chǎn)生較大壓力，當(dāng)壓力達(dá)到0.3 MPa時(shí)，停止注水泥漿，二次補(bǔ)償注水泥—水玻璃雙液漿，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)原狀土注漿試驗(yàn)確定配合比:水泥采用P．O 32.5普通硅酸鹽水泥，水玻璃模數(shù)2.2～2.8，濃度不低于35Be'，同時(shí)加入緩凝劑NaH2PO4，摻量≤3%，水泥漿與水玻璃體積比為1∶1，凝結(jié)時(shí)間控制在8～10 min。二次補(bǔ)償注漿壓力為0.3～0.6 MPa，注漿時(shí)要注意觀察壓力和流量變化，壓力逐漸上升，流量逐漸減少，當(dāng)注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓時(shí)，再穩(wěn)3 min，可結(jié)束本孔注漿。二次補(bǔ)償注漿在旋噴樁與鉆孔樁外層形成壓密注漿區(qū)，起到加強(qiáng)止水的作用。根據(jù)地質(zhì)情況每2 m作為一個(gè)注漿層，每一個(gè)開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)行一次預(yù)注漿施工。預(yù)注漿施工見(jiàn)圖1。

圖1 基坑側(cè)墻預(yù)注漿施工圖(單位:mm)

預(yù)注漿堵水后再采用小型挖掘機(jī)配合人工逐層開(kāi)挖，同時(shí)掌握滲漏水情況并采取必要堵水措施。

2.2.2 集中堵水措施

1)基坑側(cè)壁集中堵水處理

漏水情況:預(yù)注漿之后進(jìn)行基坑開(kāi)挖，樁間仍有滲漏水，原因是周邊有潛水，水位分布在開(kāi)挖面以上約1.5 m，用壓力儀器測(cè)試水壓在0.03～0.07 MPa之間，這種漏水情況較為集中，在距離萬(wàn)泉河和圓明園湖泊較近的地方漏水明顯較大，以點(diǎn)狀分布為主，集中性漏水還集中在地下12～15 m，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，漏點(diǎn)分布范圍為每100 m2約有15個(gè)點(diǎn)，漏水量每孔約為5.5～25.0 m3/h。

堵水措施:堵水施工時(shí)有針對(duì)性地先在原漏水點(diǎn)處采用YT-28風(fēng)鉆打孔預(yù)埋注漿管，四周用水泥砂漿封堵，拌合砂漿時(shí)加適量速凝劑加快凝固時(shí)間。漏水孔徑＞150 mm的先采用草袋堵塞，再用砂漿封堵，插入注漿管角度為水平向下15°，外側(cè)露出管頭20～30 cm(該注漿管的作用是一方面排水，另一方面方便注漿管的連接)。將樁間水通過(guò)注漿管引流出來(lái)，然后對(duì)基坑側(cè)壁掛網(wǎng)噴射混凝土封閉，噴射混凝土?xí)r注意防止堵塞注漿管，在噴射混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行注漿施工，漿液選用水泥—水玻璃雙液漿，材料選用、配合比、注漿壓力同上。

2)區(qū)間洞口處集中堵水

漏水情況:基坑端頭墻洞口處樁體斷開(kāi)，形成不連續(xù)止水帷幕，洞口周邊漏水嚴(yán)重。

堵水措施:在洞口外輪廓環(huán)向打設(shè)兩排小導(dǎo)管，第一排導(dǎo)管距離洞口外輪廓200 mm，一、二層小導(dǎo)管間距為300 mm，導(dǎo)管環(huán)向間距為1 000 mm(區(qū)間洞口注漿止水見(jiàn)圖2)。注漿材料選用1∶1的水泥漿與水玻璃配合成1∶1(體積比)的水泥—水玻璃雙液漿，注漿擴(kuò)散半徑為0.25 m。管片下部采用鋼格柵+網(wǎng)片+連接鋼筋+小導(dǎo)管注漿聯(lián)合支護(hù)。注漿順序?yàn)橄葍?nèi)側(cè)后外側(cè)，同一層環(huán)向注漿管采用間隔注漿。

圖2 區(qū)間洞口周邊注漿止水布置圖(單位:mm)

2.2.3 較小漏水點(diǎn)及滲水堵漏措施

較小漏水點(diǎn)及滲水對(duì)施工影響不大，但也應(yīng)該在施工時(shí)加以處理，防止以少積多，這種滲漏水主要在地下15.00～16.85 m這一區(qū)域，漏水量每處約0.3～3.0 m3/h。

施工時(shí)先用水對(duì)漏水點(diǎn)進(jìn)行清洗，再用速凝型水不漏粉劑封堵漏水點(diǎn)和滲水面。水不漏粉劑與水按照1∶0.3配制并攪拌均勻，調(diào)制好的配料凝固時(shí)間約為3 min，漏水點(diǎn)堵漏時(shí)將配料揉成團(tuán)狀，填塞漏點(diǎn)并將表面抹平壓實(shí)封閉，滲水面堵水時(shí)用抹子均勻地涂抹一層配料，厚度為2～4 mm，反復(fù)碾壓整平，直到不再有滲水為止，如第一層不能達(dá)到堵漏效果時(shí)再涂抹第二層。

2.2.4 引、排水措施

漏水情況:該站基坑四周水源相通，通過(guò)預(yù)注漿堵水和集中堵水后，大面積漏水基本得到解決，局部有壓水無(wú)法根除，具體為每100 m2有5～8個(gè)漏水點(diǎn)，分布在基底以上6 m范圍。

引排措施:①在開(kāi)挖至底層(深度為16.85 m)時(shí)，土層為黏土，上部滲漏水與黏土形成泥漿，影響施工，為保證基坑大面積無(wú)水作業(yè)，在基坑四周開(kāi)挖一條斷面為30 cm(寬)×20 cm(深)的盲溝，每隔40～50 m設(shè)一集水坑，盲溝沿東西走向設(shè)3‰的下坡，盲溝和集水坑內(nèi)鋪滿透水性良好的碎石，同時(shí)在盲溝內(nèi)埋置一根φ80的排水盲管，確保排水暢通，水流通過(guò)盲溝排至坑內(nèi)集水坑，再使用抽水機(jī)或泥漿泵集中排出基坑外。②側(cè)壁漏水點(diǎn)通過(guò)在基坑側(cè)壁開(kāi)孔插入塑料軟管引流，管外壁空隙用水不漏封堵，塑料軟管直徑為10 mm，有壓水流通過(guò)塑料軟管排至兩側(cè)排水盲溝。③為防止基坑側(cè)壁滲漏水流入基坑內(nèi)，在側(cè)壁鋪設(shè)一層塑料薄膜，并將引水軟管連同塑料薄膜埋放至盲溝內(nèi)，側(cè)壁有流水時(shí)可通過(guò)水管或沿塑料薄膜流入排水盲溝，再排除基坑外，達(dá)到引、排水的效果。

2.2.5 截流措施

在條件允許的條件下，在靠近基坑北側(cè)的湖泊沿岸內(nèi)側(cè)鋪設(shè)塑料隔水膜，再用裝滿黏土的編織袋堆碼壓實(shí)，周邊用砂漿封口，防止湖水滲入基坑，起到截流的作用。

2.2.6 其它堵水措施

本工程在基坑?xùn)|端頭也采用了化學(xué)注漿技術(shù)，化學(xué)漿液由環(huán)氧樹(shù)脂、稀釋劑、固化劑、親水劑等按比例組成，注漿后堵漏效果也較為明顯，但對(duì)于大面積堵漏施工造價(jià)較高，難以推廣，在本工程中僅作為一項(xiàng)試驗(yàn)。

2.3 效果

本工程針對(duì)基坑滲漏水不同部位和不同情況采取不同的堵水措施，先堵大面積，再集中處理分散漏水點(diǎn)，最后對(duì)有壓水進(jìn)行引、排，整個(gè)過(guò)程對(duì)附近水源采取截流措施，效果如下:

1)采用長(zhǎng)、短管進(jìn)行深層注漿和二次補(bǔ)償注漿，注入水泥漿每孔0.6～4.7 m3，注水泥—水玻璃雙液漿每孔0.3～1.2 m3，注漿后基坑側(cè)壁無(wú)大面積漏水。

2)集中性漏水點(diǎn)采取先引水，再進(jìn)行單管注水泥—水玻璃雙液漿，注漿量為1.7～2.6 m3，注漿后90%以上漏水點(diǎn)無(wú)漏水現(xiàn)象。

3)個(gè)別有壓漏水點(diǎn)通過(guò)導(dǎo)管、盲溝引流排水，防止了滲漏水進(jìn)入基坑。

4)基坑周邊建筑物無(wú)裂縫、坍塌，地面沉降變化終值為49 mm，圍護(hù)結(jié)構(gòu)斜率變化為8 mm，均在可控范圍，基坑四周各種管線安全可靠。

5)結(jié)構(gòu)及防水層施工基本達(dá)到無(wú)水作業(yè)。

3 施工經(jīng)驗(yàn)

3.1 堵漏施工經(jīng)驗(yàn)

1)明挖基坑在圍護(hù)結(jié)構(gòu)和初支面進(jìn)行背后注漿難度大，原因是圍護(hù)結(jié)構(gòu)和初支混凝土未完全封閉，而注漿施工必須在密閉條件下才能達(dá)到徹底堵漏的效果，此種情況下堵漏施工應(yīng)反復(fù)進(jìn)行，化大面積為小面積，化分散為集中，堵排結(jié)合，采用多種方法以達(dá)到治水的目的。

2)本工程堵漏水采用打設(shè)注漿管，注水泥漿、水泥—水玻璃雙漿液，技術(shù)難度小，操作簡(jiǎn)便，成本低。

3)堵水施工時(shí)必須詳細(xì)了解現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)情況、地下水源分布情況，管線情況及其它建(構(gòu))筑物等，做到以防為主，堵水施工時(shí)要強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)，如區(qū)間洞門(mén)、距離水源近的部位要作為重要堵漏區(qū)。

3.2 堵水難點(diǎn)引發(fā)的思考

1)該站基坑開(kāi)挖是在地質(zhì)條件差、地下水豐富，在未實(shí)施降水的條件下施工的，安全風(fēng)險(xiǎn)較大，在今后的施工當(dāng)中，如不能采用井點(diǎn)降水可采取其它方式進(jìn)行降水，如冷凍法降水等，避免出現(xiàn)滲漏水后進(jìn)行堵漏施工帶來(lái)的困難。

2)盾構(gòu)先行過(guò)站提高了施工進(jìn)度，但從根本上破壞了基坑的防水系統(tǒng)，對(duì)本工程造成嚴(yán)重后果，不可取。

3)設(shè)計(jì)方案在該有水地質(zhì)條件下采用的鉆孔樁+旋噴樁施工，旋噴樁質(zhì)量難以控制，需進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，如采用咬合鉆孔樁或SMW連續(xù)墻施工，對(duì)止水有利。

4)降水設(shè)計(jì)中側(cè)重于堵水而非排水，存在較大漏水隱患。在如此高富水地層中，應(yīng)在車(chē)站內(nèi)部設(shè)置降水井對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)的地下水予以疏干。

5)施工中必須嚴(yán)格控制上一道工序的影響，如樁間噴射混凝土施工需保證噴射厚度，防止漏噴、不密實(shí)和封閉不完全等現(xiàn)象，另外在注漿漿液中摻入微膨脹劑或采用超細(xì)水泥效果更佳。

［1］趙志縉，應(yīng)慧清．簡(jiǎn)明深基坑工程設(shè)計(jì)及施工手冊(cè)［M］．北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999．

［2］李承剛，孫慶祥．建筑防水手冊(cè)［M］．北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001．

［3］北京市建設(shè)委員會(huì)．DBJ 01—96—2004 地鐵暗挖隧道注漿施工技術(shù)規(guī)程(試行)［S］．北京:北京市建設(shè)委員會(huì)，2004．

［4］楊嗣信．高層建筑施工手冊(cè)(第二版)［M］．北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002．

［5］中華人民共和國(guó)建設(shè)部．JQJ/T 111—98 建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范［S］．北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1998．

［6］黎庶．城市電纜隧道施工中地下水的綜合治理［J］．鐵道建筑，2008(3):46-48．