深基坑地下连续墙涌水涌砂防治及应急处理方法浅析

发表时间:2021/8/4   来源:《建筑实践》2021年3月(中)8期   作者:王伟华
[导读] 临近建筑、道路和各种地下管线、设施密集,确保深基坑工程施工安全稳定尤为重要。

        王伟华
        北京住总集团有限责任公司轨道交通市政工程总承包部,北京 100029
        摘要:随着我国国民经济的飞速发展,城市建设日新月异,轨道交通、地下隧道、地下商业和地下人防设施等各类地下工程也在大量涌现,地下室的规模、层数(开挖深度)都有增大的趋势;同时深基坑开挖又往往发生在商业繁华地区,场地局限性大,临近建筑、道路和各种地下管线、设施密集,确保深基坑工程施工安全稳定尤为重要。
        深基坑施工面临着不同种类、不同来源的风险,其中支护结构涌水涌砂是深基坑施工的主要风险,一旦发生,可能造成人员伤亡、基坑塌陷、地面塌陷、建筑物倾覆、管道损坏、交通瘫痪等事故。地连墙作为深基坑工程的止水围护结构之一,其施工质量及所能达到止水效果备受关注,地连墙施工中槽段接缝处是地连墙施工最易出现渗漏水、存在涌水涌砂风险的部位,本文结合北京市某深基坑工程为例,简述富水地层深基坑施工,有效防治、合理应对地连墙接缝处涌水涌砂等突发事件应急处理措施,避免事态扩大,降低施工风险,为供类似工程提供参考。
        关键词:深基坑;地下连续墙;涌水涌砂
        1 基坑涌水涌砂原因分析
        基坑地下连续墙各阶段施工易造成渗漏水、涌水涌砂风险的原因主要有以下几点:
        (1)相邻两幅地下连续墙垂直度控制较差,导致两幅相邻两幅地连墙存在错台、间隙较大,导致止水效果交叉,而出现渗水、涌砂现象。
        (2)先行施工幅段的地连墙存在混凝土扰流,未清楚的混凝土扰流混凝土在地连墙接缝内,形成渗漏水通道。
        (3)地连墙接缝处往往因无法完全清理赶紧,使得地连墙接缝处存在夹砂、夹泥现象,在外部地下水压力的长期影响下,地下水慢慢形成渗漏水通道,造成地连墙接缝处渗漏水。
        (4)地连墙成孔后清孔不到位、墙身浇筑混凝土过程中发生塌孔,造成墙体夹泥,形成渗漏水通道。
        综上,地连墙接缝或墙身存在夹泥、断层等混凝土结构薄弱部位,如果不及时进行处理,在支护结构内外地下水水压的长期作用下,在基坑土方开挖过程中,基坑内土压力逐步减少,极易形成地下水渗漏,形成管涌,今儿形成涌水涌砂事故。
        2 地连墙接缝止水质量提升、涌水涌砂风险预防措施
        为避免基坑开挖过程中发生涌水涌砂现象,造成不必要的损失,需重点加强地连墙接缝施工质量,施工中有效杜绝管涌通道的形成主要从以下几个方式进行控制:
        (1)地连墙接缝加固止水措施
        在地连墙施工外侧接缝部位可采用预加固措施对地连墙接缝部位进行土体预加固,对接缝部位土体进行补强,可采用高压旋喷桩进行预加固处理。
        在地连墙型钢接头部位可预埋注浆管,如基坑开挖发现接缝渗漏水,即可进行后注浆堵漏。
        (2)增加方扰流铁皮
        地连墙分幅施工工艺及接口处止水构造决定地连墙施工时前一幅浇筑的混凝土时会从工字钢处绕流至下一幅地连墙,这样会使得混凝土与泥浆的结合物堆积在下一幅地连墙的接口处,从而导致后期基坑开挖时,外部地下水易从地连墙接缝薄弱处渗水,造成接缝处止水质量较差。项目地连墙刚开始施工时未发现该接缝处止水构造的缺陷,为避免混凝土绕流至下一幅地连墙接口处,在工字钢两边翼缘板上各增设了1250mm防绕流铁皮来防止混凝土绕流。
        
        (3)成槽质量管控
        地连墙接缝处工字钢是否附着泥皮对接缝处是否会形成管涌通道具有重大影响。施工现场可以通过对加强地连墙接缝处工字钢的刷币质量来增强地连墙接缝处止水质量,刷壁器采用吊刷,确保刷壁次数,保证钢刷面与接头面紧密接触达到刷效果,成槽后采用超声破探测方式进行成槽质量检查,确保成槽质量以减少接缝夹泥几率。
        3 地连墙渗漏水处理措施
        ①在地连墙接缝或墙身出现裂隙﹑蜂窝﹑孔眼等处发生渗漏水,且渗水面积不大时,采用可采用堵漏剂对渗漏部位进行封堵。②当漏水面积较大时,宜采用先排后堵漏方法。先将漏水部位凿出,并安装排水管,将水汇集于排水管内排除,再进行堵漏剂封堵,使渗漏面积逐渐缩小,最后再堵塞排水管。③在漏水严重的部位,采用地连墙外止水加固,由于水压高、水量大,出水口无法封堵时,可采用在基坑地连墙外部进行深孔注浆堵水。


        1)孔位布置
        注浆孔位设在距离地连墙外侧2m处,以涌水点为中心U型水平布置,布置多排,排与排间距1m,孔间距1m,采用梅花形布置。
        2)浆液配置及注浆参数
        因考虑到现场的实际情况,采用双液浆进行堵漏封堵,双液浆采用水泥浆与水玻璃按1:1比例配置,注浆压力控制在0.5~0.8Mpa。水泥浆采用P.O42.5普通硅酸盐水泥配置,水泥浆的水灰比1:1,水玻璃稀释后浓度为35Be′。
        3)注浆技术控制要点
        一是孔位施工顺序:先施工结束区,后两侧开挖区。二是水泥浆注浆浆液应连续供应,搅拌均匀,在灌浆过程中如机械故障停止3h以上,为防止浆液硬堵管,应先清除管道清洗备用。三是施工不低于P.O.42.5的普通硅酸盐水泥,浆液压力0.5~0.7MPA,浆液搅拌采用低速搅拌,搅拌时间不应少于5分钟,浆液在灌浆前应充分搅拌。必要时采用水泥-水玻璃双液浆,加快凝结速度。四是施工前进行机械压力调试,水泥浆搅拌均匀,灌浆管要保证钢丝牢固、严密,经常清洗,防止堵塞。单孔注浆完成后,关闭注浆管顶阀,再卸载高压管,防止管内注浆再次喷出。五是详细记录每次注浆压力、每次注浆量、每次注浆时间、总注浆量等参数和异常情况。
        4)注浆效果检验
        按照5%抽检频率进行抽检,分别在注浆孔处和两个注浆孔咬合处取芯,各抽5处,发现抽检的芯样完整性良好,浆液渗透及凝固情况良好。在坑内反压土体上进行钻孔,未发现存在渗水通道。
        4 地连墙发生涌水涌砂时的应急处理
        在整个基坑土体开挖过程中,可能还会出现涌水涌砂现象,因此必须预先制订涌水涌砂的处理方案。当连续墙某些部位出现流砂现象时,应及时查明流砂出现的具体位置及相应的地质条件,流砂出口的形状及范围,流砂量的大小,以便采取相应的处理措施。
        一旦发生透水,应立即启动应急预案,各分管人员按预案组织专业抢险队伍有条不紊地开展工作。
        1)如果地下连续墙面有明显的凹凸不平,需将表面剔凿找平。
        2)预加工的密封钢板粘贴在地下连续墙上,漏水点与导流钢管正对,水流顺畅。
        3)插入膨胀螺栓,将密封板固定牢靠。
        4)用棉砂混合油脂材料(粘性油脂)封边,用扁钢沿封边钢板周围的缝隙填满封边钢板与地下连续墙之间的缝隙,然后封边。钢板加密封剂或快硬水泥。
        5)关闭阀门。
        6)连续墙外侧灌浆或采用喷射灌浆桩封水。
        7)注意事项
        ①基坑开挖前需加工好封堵钢板,作为抢险设备备用。②抢险物资材料应包括:棉沙、油脂、铁锤、扁状钢针、电钻、膨胀螺栓、堵漏灵。③封堵钢板与导流钢管焊接,导流钢管前端应设置阀门。封堵钢板四角位置提前打眼,以备固定膨胀螺栓。封堵钢板以800mmx800mm为宜,不宜过大,以免过重不宜操作。
        5 结语
        为了减小深基坑施工地连墙发生涌水涌砂安全事故的影响,一方面要在平时加强地连墙施工质量控制,尤其是地连墙幅段间的接缝质量,减少渗漏水可能,避免事故发生;另一方面,在险情或事故发生时,要及时采取有效的应对措施,最大限度地降低事故造成的损失。
        通过增加地连墙接缝止水加固措施、有效的地连墙垂直度控制、成槽时接缝部位的刷壁清理、增加接缝部位防扰流铁皮等措施,可有效降低地连墙接缝部位渗漏水。
        基坑开挖施工时,在地下连续墙交界处特别是存在冷缝接头时涌水涌砂风险高,事故预防也困难,因此在险情出现时采取及时有效的应急抢险措施非常重要。
        参考文献:
        [1]钟越.深基坑地下连续墙涌水涌砂防治方法探究[J].建筑工程技术与设计,2018,(18):4322.
        [2]阳云,瞿展鹏.深基坑地下连续墙渗漏水防治技术[J].建筑工程技术与设计,2020,(18):603.
        [3]杨勇,邢超.浅析如何加强地连墙接缝处止水质量[J].隧道工程,2019,(6):303.
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