沈元紅

摘 要：隨著城市建設(shè)規(guī)模越來越大、基坑環(huán)境越來越復(fù)雜、突發(fā)情況越來越多，對在基坑開挖過程中出現(xiàn)的地下水水位突然上漲影響邊坡的情況越來越多、越來越難以應(yīng)對。小瓦窯項目位于北京市豐臺區(qū)盧溝橋，場區(qū)在開挖深度范圍內(nèi)地層以填土及卵石層為主，地下水類型為潛水。在基坑支護(hù)階段，因地下水在坑底以下，對基坑開挖無影響，故未考慮對地下水的處理措施，但在支護(hù)體系施工完后，永定河開始補(bǔ)水，受此影響，場區(qū)地下水位大幅提高，對基坑開挖、結(jié)構(gòu)施工均產(chǎn)生了很大影響。針對此突發(fā)情況，綜合考慮后，采用了坑內(nèi)防滲墻、疏干井，坑外應(yīng)急井的聯(lián)合措施，以及相對應(yīng)的施工工藝后，避免了地下水對基坑的影響，最大程度地保障了基坑的安全，確保了結(jié)構(gòu)的干槽施工。

關(guān)鍵詞：地下水;基坑;突發(fā)情況;處理措施

Abstract： With the urban construction scale becoming larger and larger， the environment of foundation pit becoming more and more complex， and more and more unexpected situations， it is more and more difficult to deal with the sudden rise of groundwater level， which affects the slope during the excavation of foundation pit. The Xiaowayao project is located in Marco Polo Bridge， Fengtai District， Beijing. The ground layer is mainly filled with soil and gravel， and the groundwater type is only one layer of phreatic water. In the stage of foundation pit support， because the groundwater is below the bottom of the pit， without effect on the excavation of the foundation pit， the treatment measures for the groundwater have not been considered. However， after the construction of the support system， the Yongding River began to make up the groundwater， which has a great influence on the excavation of the foundation pit and the construction of the structure. In view of this sudden situation， after comprehensive consideration， the combined measures of the seepage prevention wall inside the pit， the drainage well， the emergency well outside the pit， and the corresponding construction technology are adopted， then the influence of underground water on the foundation pit is avoided， the safety of the foundation pit is guaranteed to the greatest extent， and the dry groove construction of the structure is ensured.

Keywords： groundwater; foundation pit; emergency situation; treatment measures

0 前言

小瓦窯項目位于北京市豐臺區(qū)西四環(huán)與西五環(huán)之間，蓮石東路與梅市口路之間，2019年3月初，該項目進(jìn)場施工，3月14日，為開展永定河綜合治理與生態(tài)修復(fù)，打造綠色生態(tài)河流廊道，永定河生態(tài)補(bǔ)水正式啟動，截至6月中，補(bǔ)水約1.66億m3（中國水利網(wǎng)，2019），因永定河與項目距離較近，且地層透水性極強(qiáng)（張景華等，2017），滲流快，對場區(qū)的水文地質(zhì)條件產(chǎn)生了很大的影響。永定河補(bǔ)水導(dǎo)致基坑水位不斷上升，在基坑開挖至3 m左右時，根據(jù)水位監(jiān)測，地下水位上漲至坑底以上最高4.25 m（基坑深度為14.89 m），因無地下水處理儲備方案，為避免地下水位繼續(xù)上漲，對支護(hù)體系造成嚴(yán)重安全隱患，樁間滲漏亦會造成結(jié)構(gòu)無法施工，故基坑暫停開挖。根據(jù)現(xiàn)場現(xiàn)狀，基坑大范圍已挖至3 m，周邊亦不具備再施工降水井的條件，且永定河分春季、秋季兩次補(bǔ)水，根據(jù)補(bǔ)水計劃，秋季擬補(bǔ)水1.63億m3，水源豐富，降排水措施無法達(dá)到干槽施工需求，因此，只能考慮隔水措施，基坑施工環(huán)境比較復(fù)雜，基坑外無充足施工作業(yè)面，基坑內(nèi)肥槽量有限，且地層以填土和卵石為主，設(shè)計、施工難點(diǎn)很多，為確保基坑正常開挖，需綜合考慮現(xiàn)場實(shí)際情況，采取安全可靠、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的地下水處理措施。

1 概況

該項目基坑面積約37500 m2，主樓基坑深度為14.77～15.07 m（標(biāo)高45.33～45.03 m），車庫等范圍基坑深度為14.89 m（標(biāo)高45.21 m），根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，整體結(jié)構(gòu)距規(guī)劃紅線位置較近，最近處僅1.6 m。根據(jù)勘察報告（北京中機(jī)勘巖工程技術(shù)有限公司，2018），場地為中等復(fù)雜場地，地基復(fù)雜程度為一級，場區(qū)地層變化較大，含5個大層及6個亞層，其中①層為人工填土層，②層為一般第四紀(jì)沉積層，③-⑤層為古近紀(jì)沉積層，亞層主要為雜填土、素填土、粉質(zhì)黏土、砂質(zhì)粉土、細(xì)砂、卵石等，基坑深度范圍內(nèi)以填土及卵石為主（圖1）。勘察50 m深度范圍內(nèi)見一層地下水，地下水類型為潛水，最淺穩(wěn)定水位埋深為23.70 m（標(biāo)高38.10 m），受人工因素影響，水位變幅較大，天然動態(tài)類型屬滲入-蒸發(fā)型，主要補(bǔ)給來源是大氣降水及地表水入滲，地下徑流為主要排泄方式，其水位年變化幅度一般為1～2 m，本場區(qū)年變化幅度為3 m左右，根據(jù)勘察報告，場地地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性。另外，基坑?xùn)|、西兩側(cè)管線較多，有上水、電力、雨水等管線，對基坑的開挖有一定的影響。在基坑開挖設(shè)計時，地下水位在坑底以下8 m左右，不需要考慮，故支護(hù)整體采取了上部2.5 m土釘墻+下部護(hù)坡樁+三道預(yù)應(yīng)力錨桿的聯(lián)合支護(hù)體系。

2019年3月中，永定河啟動補(bǔ)水，由于該項目與永定河直線距離僅2.2 km，且自永定河至基坑位置地層結(jié)構(gòu)除淺層人工填土層外，均以卵石為主，含水層滲透性極高，場區(qū)水文地質(zhì)條件發(fā)生很大變化，見表1。

截至6月，現(xiàn)場地下水位上漲12 m左右，至標(biāo)高49.51 m，超過坑底標(biāo)高4.3 m左右，此時，基坑大范圍已挖至3 m左右，支護(hù)體系護(hù)坡樁、冠梁、第一道預(yù)應(yīng)力錨桿已全部施工完成，大部分土釘墻亦已完成，如果繼續(xù)開挖，水位的上漲，必然造成樁間大量滲水，對支護(hù)體系造成極大的安全隱患，結(jié)構(gòu)亦無法正常施工，根據(jù)《深基坑支護(hù)設(shè)計與施工》（余志成等，1997），若地下水滲入造成基坑浸水，使地基土的強(qiáng)度降低，壓縮性增大，建筑物能產(chǎn)生過大沉降，迫于此種情況，考慮邊坡安全及結(jié)構(gòu)施工、地基穩(wěn)定，土方開挖暫停。參考前任研究成果（鄭小燕等，2018），根據(jù)JGJ120-2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》，地下水控制應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、基坑周邊環(huán)境要求及支護(hù)結(jié)構(gòu)形式選用截水、降水、集水明排方法或其組合，針對永定河補(bǔ)水造成的持續(xù)性影響，需綜合考慮地層情況、已有支護(hù)體系、基坑外圍條件、預(yù)留肥槽量、結(jié)構(gòu)施工時間、永定河后續(xù)補(bǔ)水情況等，采取有效的地下水處理措施后方可繼續(xù)開挖。

2 地下水處理設(shè)計難點(diǎn)分析

地下水處理方案的合理與否將會直接對整個建筑工程的施工速度和施工質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用（陳志永，2020）。根據(jù)場區(qū)情況，本項目地下水處理的難點(diǎn)分析如下：

（1）根據(jù)勘察報告，基坑填土及卵石含量很大，地層變化復(fù)雜，從地面以下3 m開始即為卵石層，層頂曲線變化，層厚約27～38 m，最大粒徑15 cm，其下為古近紀(jì)沉積層礫巖，無論是旋噴樁隔水還是大口井抽降，成孔困難，如采取隔水措施，隔水樁需至基巖隔水層。

（2）如采用大口井降水，按水位降至坑底以下0.5 m考慮，根據(jù)潛水非完整井計算，日出水量約為8.9萬 m3，現(xiàn)場污水管道排水能力不足以承受如此大的排水量，且對地下水資源亦是浪費(fèi)。

（3）基坑支護(hù)體系外圍大部分區(qū)域離規(guī)劃紅線較近，且西側(cè)有一條直徑1400 mm的給水管線，距結(jié)構(gòu)外皮僅1.06 m，其管底埋深約3.6 m，此坡段因距離過近，原設(shè)計護(hù)坡樁外皮與結(jié)構(gòu)僅留200 mm的肥槽量，僅能滿足結(jié)構(gòu)以墻代模的施工空間。

（4）如采取樁間設(shè)置隔水樁，則由于基巖埋深較深，護(hù)坡樁已施工完畢，護(hù)坡樁樁端無法解決隔水問題。

（5）在前期護(hù)坡樁施工階段，施工預(yù)留肥槽為1000～1500 mm（除西側(cè)），如采取坑內(nèi)防滲墻施工，工作面有限，會造成防滲墻占結(jié)構(gòu)情況，且由于護(hù)坡樁在卵石層施工，無可避免地局部護(hù)坡樁有鼓肚情況，影響防滲墻的正常施工。

（6）由于結(jié)構(gòu)工期異常緊張，在采取地下水處理措施后，基坑會大面積加速開挖，如正值雨季，需考慮雨水造成的地下水水位累積上漲。

（7）根據(jù)北京市永定河生態(tài)補(bǔ)水規(guī)劃，2019年及2020年春秋兩季均會進(jìn)行一年兩度的補(bǔ)水（海河水利委員會，2019;2020），不管在基坑開挖期還是結(jié)構(gòu)施工期，均會與補(bǔ)水期相遇，地下水水位上漲難以預(yù)測。

3 具體處理措施

根據(jù)難點(diǎn)分析，結(jié)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，地下水處理在原支護(hù)體系的基礎(chǔ)上設(shè)計，綜合考慮后整體采取坑內(nèi)混凝土防滲墻+坑外應(yīng)急井+坑內(nèi)疏干井的聯(lián)合處理措施，防滲墻即為地下連續(xù)墻，其優(yōu)勢在于能夠最大限度降低施工對周圍環(huán)境的影響，且抗?jié)B及抗壓能力良好（楊杰等，2020）。具體設(shè)計時，根據(jù)上漲的最高水位49.51 m，預(yù)留50 cm的持續(xù)上漲的空間，防滲墻頂標(biāo)高按50.0 m考慮。由于西側(cè)與管線距離過近，此坡段單獨(dú)處理。具體設(shè)計如下：

3.1 防滲墻設(shè)計

防滲墻具體設(shè)計詳見表2。

3.2 西坡高壓旋噴樁設(shè)計

西坡考慮工作空間有限，防滲墻需從槽底以下施工，槽底以上設(shè)置高壓旋噴樁，具體設(shè)計詳見表3。

3.3 應(yīng)急井、疏干井、回灌井設(shè)計

在坑外布置井深26 m的應(yīng)急井47口、坑內(nèi)布置井深20 m的疏干井54口（圖4、圖5），井徑均為273 mm。應(yīng)急井作為在基坑開挖過程中出現(xiàn)滲漏時的應(yīng)急措施。

4 施工難點(diǎn)分析及對策

因本項目在填土、卵石層及礫巖層中施工超深（36 m）防滲墻，且拐角較多，存在很多難點(diǎn)，具體分析如下（表4）：

5 施工要求

因本項目防滲墻及高壓旋噴樁樁長較長，且在填土、卵石層中施工，因此，為確保施工質(zhì)量，達(dá)到預(yù)期效果，需對施工提出針對性的要求。

5.1 防滲墻關(guān)鍵施工要求

防滲墻對本項目地下水處理的有效性起著至關(guān)重要的作用，因此，施工的質(zhì)量保證亦很重要，其施工工藝流程如圖6。

針對本項目防滲墻的施工難點(diǎn)，防滲墻具體施工要求如下：

（1）根據(jù)施工場地，防滲墻從現(xiàn)狀地面以下2.6 m開始施工，要求進(jìn)入礫巖層不小于1 m，總施工長度約36 m左右，施工深度較深，且在填土、卵石層中施工。根據(jù)JGJ79-2012《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》，成槽施工前應(yīng)進(jìn)行成槽試驗，并應(yīng)通過試驗確定施工工藝及施工參數(shù)，因此，在正式施工前，需進(jìn)行試成槽試驗，槽段寬6 m，墻厚800 mm（600 mm），試成槽過程中對槽壁穩(wěn)定、沉渣厚度、泥漿各項指標(biāo)進(jìn)行檢測。試成槽結(jié)束后對原試成槽范圍采用素砼回填。

（2）因地層原因，導(dǎo)墻可能會出現(xiàn)破壞或變形，在填土區(qū)域，需對導(dǎo)墻加大深度，內(nèi)側(cè)加設(shè)支撐，如土層不足以滿足導(dǎo)墻及荷載需求，需設(shè)計旋噴樁進(jìn)行地基處理。

（3）此項目轉(zhuǎn)角較多，在轉(zhuǎn)角處部分槽段因一斗無法完全挖盡時，或一斗能挖盡但無法保證抓斗兩側(cè)受力均勻時，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況在抓斗的一側(cè)下放特制鋼支架或鎖口管來平衡另一側(cè)的阻力，防止抓斗因受力不勻?qū)е虏郾谧笥覂A斜。

（4）由于地層局部填土較厚，為防止槽壁坍塌，泥漿采用護(hù)壁性能好、攜渣能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好的復(fù)合鈉基膨潤土，此膨潤土造漿率高、添加了特制的聚合物，而且配制簡單、快速，每方泥漿中膨潤土：純堿：自來水質(zhì)量比為35∶1∶980。

（5）為盡量減少防滲墻占結(jié)構(gòu)，在成槽時，一定要確保防滲墻的垂直度，開挖時先挖槽段兩端的引孔，或者采用挖好第一孔后，跳開一段距離再挖第二孔，使兩個孔之間留下未被挖掘過的隔墻，使抓斗吃力均衡，有效糾偏，保證成槽垂直度。

（6）由于防滲墻過砂礫石、卵石及基巖，強(qiáng)度較高，抓斗無法正常作業(yè)，另，地下水系發(fā)達(dá)，如施工防滲墻時地下水與附近水系連通，并隨之形成動水壓力時，抓斗成槽速度太快，無法形成有效護(hù)壁等情況時，可采用沖擊鉆機(jī)全沖成槽。

（7）為確保接頭不滲漏，采取“刮、沖、刷”三道工序多次刷壁的程序，在抓斗上裝置30 mm厚鋼板特制刮刀，對接頭繞流混凝土強(qiáng)行刮除，另外，采用鋼絲刷的刷壁器，反復(fù)清刷，直到鋼絲刷上不再有泥為止。

（8）槽底以上防滲墻部分為防止受剪破壞，設(shè)置H型鋼，在灌注混凝土?xí)r，如型鋼出現(xiàn)上浮現(xiàn)象，可在導(dǎo)墻上設(shè)置錨固點(diǎn)固定型鋼，加快澆灌速度。

5.2 高壓旋噴樁關(guān)鍵施工要求

高壓旋噴樁在黏土層、砂層等均質(zhì)土層中的施工質(zhì)量較容易控制，但在砂卵石層內(nèi)施工往往較困難，質(zhì)量難以保證（諸葛愛軍等，2019），而本項目旋噴樁均卵石層中，因此，需采取針對性的施工措施，以保證質(zhì)量，滿足設(shè)計要求。

（1）由于基坑大部分位置已挖至3 m左右，冠梁在2.6 m位置，施工前需將土方回填至冠梁以上200 mm，寬度不小于15 m，回填應(yīng)分層壓實(shí)壓密，以確保鉆機(jī)的施工安全。

（2）采用風(fēng)動潛孔錘成孔（成孔直徑170 mm）、雙高壓噴射成樁工藝，因是在卵石層施工，旋噴施工時需進(jìn)行引孔，引孔孔徑必須與旋噴樁成樁鉆桿匹配。此施工工藝采用兩套獨(dú)立的施工系統(tǒng)，上部系統(tǒng)為高壓水、低壓空氣同時橫向噴射，下部系統(tǒng)為大流量高壓漿、高壓空氣同時橫向噴射，鉆桿達(dá)到設(shè)計深度時，上部系統(tǒng)第一次切割，下部系統(tǒng)第二次切割，從而達(dá)到樁徑要求。

（3） 噴射注漿時，應(yīng)由下而上均勻噴射，停止噴射的位置宜高于帷幕設(shè)計頂面1 m，以確保旋噴樁樁頂?shù)挠行浴?/p>

（4）由于護(hù)坡樁在填土、卵石中施工，個別護(hù)坡樁存在樁間距偏差較大的情況，如遇此種情況，可采取復(fù)噴工藝增大固結(jié)體半徑，確保旋噴樁與護(hù)坡樁的搭接要求。

（5）因地層原因出現(xiàn)漿液滲漏而不返漿時，應(yīng)在漿液中摻入速凝劑并將噴頭停在下返漿處持續(xù)噴射注漿或間斷注漿，直至孔口返漿。

（6）為確保旋噴樁的直徑和搭接，鉆桿在旋轉(zhuǎn)和提升時應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不得中斷，鉆機(jī)發(fā)生故障時，應(yīng)立即停止提升鉆桿和旋轉(zhuǎn)，以防裝斷樁，并立即檢修排除故障。

（7）高噴施工時隔兩孔施工，防止相鄰高噴孔施工時串漿。相鄰的旋噴樁施工時間間隔不少于48 h。

（8）在旋噴注漿過程中出現(xiàn)壓力驟然下降、上升或冒漿異常時，應(yīng)查明原因并及時采取措施。

（9）建議采用如下施工參數(shù)：樁身水泥土強(qiáng)度≥1.0 MPa，抗?jié)B系數(shù)≤1.0×10-6 cm/s;采用雙高壓旋噴工藝，其中噴漿壓力35～42 MPa，噴水壓力35～42 MPa，噴漿提升速度≤120 mm/min。水泥摻量≥25 %（質(zhì)量比），水泥標(biāo)號P.O 42.5。正式施工前，需現(xiàn)場試噴來校核以上參數(shù)。

5.3 其他要求

基坑正式開挖前進(jìn)行帷幕效果檢驗，即采取封閉性聯(lián)動測試，在帷幕墻內(nèi)外緊領(lǐng)位置選擇疏干井及應(yīng)急井1組，沿帷幕墻每20m設(shè)置1組，共設(shè)3組，通過坑內(nèi)疏干井抽水情況，觀察地下水位變化及出水量變化，如判斷出帷幕局部漏水，需在開挖時采取修復(fù)措施。

6 處理效果

2019年9月永定河啟動秋季補(bǔ)水，根據(jù)《2019年度秋季永定河生態(tài)水量調(diào)度實(shí)施方案》，再次補(bǔ)水1.63億m3，根據(jù)現(xiàn)場水位監(jiān)測，最高水位保持在49.50 m以下，未超過地下水處理方案的設(shè)計標(biāo)高50 m，12月，根據(jù)論證后的地下水處理方案，項目開始實(shí)施，2020年4月，永定河再次啟動春季補(bǔ)水方案，根據(jù)《2020年度春季永定河生態(tài)水量調(diào)度實(shí)施方案》，預(yù)計6月底補(bǔ)水1.75億m3。根據(jù)基坑內(nèi)外的觀測井，2019年6月，春季補(bǔ)水期間，水位達(dá)到最高水位，超過基坑標(biāo)高4.3 m，2020年4月，防滲墻施工完畢，春季補(bǔ)水開始，疏干井啟動，坑外水位在坑底標(biāo)高以上1 m，坑內(nèi)水位在坑底以下1.3 m，5月，基坑大面積挖至槽底，未出現(xiàn)防滲墻滲水現(xiàn)象，由此可見，在實(shí)施防滲墻和疏干井后，有效截斷了坑外地下水對坑內(nèi)的補(bǔ)給，確保了坑內(nèi)無水作業(yè)。另外，根據(jù)基坑支護(hù)體系邊坡位移監(jiān)測，最大位移為0.8 cm，對基坑安全無影響。

7 結(jié)論

對受永定河補(bǔ)水導(dǎo)致水位上漲的小瓦窯項目，在采取了坑內(nèi)防滲墻、樁間旋噴樁、坑外應(yīng)急井等技術(shù)措施，以及相應(yīng)的施工措施后，在填土及卵石層中高壓旋噴樁及防滲墻正常施工，施工質(zhì)量可靠，根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測，樁間無滲水情況、坑內(nèi)無積水、邊坡穩(wěn)定，驗證了防滲墻及高壓旋噴樁的有效性。雖然最終地下水處理效果明顯，但是由于在基坑支護(hù)階段對周邊環(huán)境、地下水考慮的不全面，導(dǎo)致停工，迫使采用造價相對較高的防滲墻方案，既耽誤了工期又造成經(jīng)濟(jì)損失，因此，在基坑開挖前期，必須全面了解項目情況，包括政府有可能對邊坡支護(hù)、地下水處理造成影響的政策，尤其對深基坑工程，情況復(fù)雜，一旦有突發(fā)情況，應(yīng)對困難，對建設(shè)方及施工方均會產(chǎn)生不利影響。另外，任何巖土項目，在基坑開挖前，必須針對不同時間段可能出現(xiàn)的各種問題，提出應(yīng)急處理措施，且措施具針對性、可實(shí)施性。小瓦窯項目就是典型案例，通過項目分析，采取相應(yīng)措施，確保了邊坡的安全及結(jié)構(gòu)的正常施工，為類似項目提供了參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

北京中機(jī)勘巖土工程技術(shù)有限公司，2018.北京市豐臺區(qū)盧溝橋小瓦窯XWY-12等地塊項目巖土工程勘察報告[R].

陳志永，2020.深基坑支護(hù)中降水設(shè)計的運(yùn)用淺析[J].四川水泥（8）：308，310.

海河水利委員會，2019.2019年度秋季永定河生態(tài)水量調(diào)度實(shí)施方案[R].

海河水利委員會，2020.2020年度春季永定河生態(tài)水量調(diào)度實(shí)施方案[R].

楊杰，楊鴻瑋，2020.止水帷幕法在深基坑降水中的應(yīng)用探析[J].安徽建筑，27（8）：110-111.

余志成，施文華，1997.深基坑支護(hù)設(shè)計與施工[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社.

張景華，李世君，李陽，等，2017.北京地下水庫建庫條件及可利用庫容初步分析[J].城市地質(zhì)，12（1）：70-76.

鄭小燕，張志林，2018.淺談城市地下空間開發(fā)中的地下水控制問題[J].城市地質(zhì)，13（1）：30-36.

諸葛愛軍，孫力，趙克來，等，2019.高壓旋噴樁在砂卵礫石層的質(zhì)量問題及控制措施[J].中國港灣建設(shè)，39（3）：47-51.

中國水利網(wǎng)，2019.今秋永定河生態(tài)補(bǔ)水啟動[EB/OL].（2019-09-02）[2020-10-29]. http：//www.chinawater.com.cn/newscenter/ly/haih/201909/t20190902_738193.html.