深基坑底涌水施工方案.doc

深基坑底涌水综合处理施工方案
一、工程概况
1.1 项目基本信息
本工程为地下三层现浇钢筋混凝土箱形框架结构，基坑开挖深度22.5m，标准段长度180m，宽度28m。场地地貌属长江漫滩冲积平原，地面标高7.12～9.37m，相对高差2.25m。地下水位埋深1.5～2.8m，3～5年最高水位埋深3m，场地地下水类型为松散岩类孔隙潜水，主要含水层为②层粉土（渗透系数5.2×10⁻³m/s）、⑥层细砂（渗透系数8.7×10⁻²m/s），补给来源为大气降水及地下径流。
1.2 地质条件
场地岩土层自上而下分布如下：
· ①杂填土：松散结构，厚0.5～1.2m，含建筑垃圾及粉质粘土
· ②粉土：中密状态，厚3.5～5.8m，饱和，具轻微液化性
· ③粉质粘土：可塑状态，厚2.2～3.6m，渗透系数1.3×10⁻⁶m/s
· ④粉砂：稍密～中密，厚4.8～7.2m，饱和，级配不良
· ⑤粉质粘土：硬塑状态，厚1.5～2.8m，含钙质结核
· ⑥细砂：密实状态，厚6.5～9.0m，为主要承压含水层，水头高度12.6m
1.3 周边环境
基坑北侧30m为既有6层砖混结构住宅楼（浅基础），东侧15m为城市主干道（地下管线密集），西侧20m为已建地下综合管廊。施工期间需严格控制基坑周边沉降，主干道沉降限值≤30mm，住宅楼沉降限值≤20mm。
二、涌水原因分析
2.1 地质因素
1. 含水层连通性：⑥层细砂与周边地下管线渗漏形成水力联系，承压水头超出设计预警值1.8m
2. 地层不均质性：②层粉土与④层粉砂互层分布，形成渗透通道，导致局部管涌
3. 基岩面起伏：勘察显示基坑东南部存在古河道冲刷槽，松散填土层厚度达8.2m，为涌水提供路径
2.2 施工因素
1. 支护结构缺陷：地下连续墙接缝处止水帷幕施工偏差（垂直度超标2.3%），形成渗漏通道
2. 降水系统失效：原设计的12口减压井中3口因滤网堵塞导致抽水量下降40%
3. 开挖顺序不当：局部区域超挖深度达1.5m，未及时形成反压，引发流砂现象
2.3 监测数据异常
· 水位监测：2025年8月12日14:00，基坑东南部水位骤降0.8m，同步出现坑底翻砂冒水
· 沉降监测：8月12日15:00-17:00，北侧住宅楼沉降速率达5.2mm/h（超预警值3倍）
· 支护位移：地下连续墙最大水平位移28mm，位于东南角第15-16幅槽段接缝处
三、处理技术方案
3.1 反滤层应急处理
3.1.1 材料组合（三层结构）
层次
材料规格
厚度（cm）
作用
第一层
5-10mm碎石
30
拦截粗颗粒泥沙，分散水流压力
第二层
2-5mm粗砂
20
填充碎石间隙，形成过渡过滤层
第三层
400g/m²土工布
1
防止上层回填土污染反滤系统
3.1.2 施工要点
1. 范围控制：反滤层直径≥涌水点边缘3倍（按5m直径布置），采用扇形开挖修整基底
2. 分层碾压：使用小型振动夯（激振力≤30kN）分层压实，压实度≥93%
3. 排水盲沟：在反滤层外围设置300mm×400mm（宽×深）环形盲沟，内置Φ150mm穿孔PVC管
3.2 减压井系统优化
3.2.1 井位布置
· 新增井位：在基坑东南部沿地下连续墙内侧2.5m处，布置3口应急减压井（J1-J3），井间距8m
· 井深参数：钻孔直径200mm，井管采用Φ125mm UPVC管（壁厚8mm），滤管段长6m（对应⑥层细砂）
· 滤料填充：井壁与孔壁间回填1-3mm石英砂（渗透系数≥2×10⁻³m/s），顶部2m用膨润土封井
3.2.2 抽水参数
· 水泵选型：采用潜水泵（Q=50m³/h，H=25m），配备变频控制系统
· 降压目标：将⑥层承压水头降至基坑底面以下2.0m（绝对标高-10.8m）
· 运行控制：初期连续抽水72小时，稳定后采用间歇抽水（水位回升至-9.5m时启动）
3.3 高压旋喷桩止水帷幕
3.3.1 设计参数
· 桩位布置：沿涌水点周边3m范围布置单排旋喷桩，桩径800mm，桩间距600mm，形成直径9m的圆形截水帷幕
· 施工参数：
o 三重管喷射：水压力38MPa，气压力0.7MPa，浆压力2.5MPa
o 提升速度：12cm/min，旋转速度10rpm
o 浆液配比：P.O 42.5水泥+水玻璃双液浆（水灰比1:1，水泥浆:水玻璃=1:0.4）
3.3.2 施工工艺
1. 引孔钻进：采用Φ130mm地质钻机预钻至⑥层细砂以下1.5m（孔深28m）
2. 喷射作业：自下而上分段喷射，每段1.0m，复喷重叠长度≥300mm
3. 注浆加固：对桩间搭接部位采用后退式注浆补充（注浆压力1.2MPa，浆液扩散半径0.8m）
3.4 封底加固处理
对电梯井落深区（局部开挖深度26.8m）采用高压旋喷桩满堂加固：
· 加固范围：12m×8m，桩间距1.2m×1.2m，梅花形布置
· 桩体参数：直径600mm，有效桩长9m（进入⑥层细砂3m），单桩承载力特征值≥200kN
· 检测要求：成桩7天后进行钻芯取样，无侧限抗压强度≥2.5MPa，渗透系数≤1×10⁻⁶m/s
四、施工步骤
4.1 应急处理阶段（0-24小时）
1. 安全警戒：立即停止东南区域开挖，设置10m范围安全隔离区，疏散作业人员
2. 临时封堵：
o 采用编织袋装碎石（每袋重30kg）堆砌直径3m的环形围堰，高度1.2m
o 围堰中心设置Φ200mm导流管（带闸阀），控制涌水流量≤50m³/h
3. 监测加密：布设12个自动化监测点，监测频率提升至15分钟/次（监测内容：水位、沉降、位移、孔隙水压力）
4.2 系统处理阶段（1-7天）
4.2.1 反滤层施工（第1天）
· 机械配合人工开挖至涌水点以下0.5m，修整成倒圆锥状（坡度1:1.5）
· 分层铺设反滤材料，每层铺设后采用平板振动器振捣3遍（振捣时间30s/点）
· 土工布采用搭接法铺设（搭接宽度≥300mm），周边用Φ10钢筋固定
4.2.2 减压井施工（第1-3天）
· 钻孔：采用GPS定位，钻孔垂直度偏差≤0.5%，终孔后清孔30分钟
· 井管安装：滤管段包裹双层土工布（200g/m²），管底设置50cm沉淀段
· 洗井：采用空压机洗井至出水量稳定（含砂量≤1/200000）
4.2.3 高压旋喷桩施工（第3-5天）
· 试桩工艺：正式施工前进行1根试桩，确定最佳注浆压力（35-40MPa）和提升速度（10-15cm/min）
· 桩序控制：采用跳打施工（间隔2根），防止窜孔，相邻桩施工间隔≥24小时
· 质量控制：每5根桩取1组试块（70.7mm×70.7mm×70.7mm），测定28天抗压强度
4.3 加固处理阶段（7-14天）
1. 封底加固：电梯井区域采用跳仓法施工，划分4个作业区（3m×4m/区），间隔施工
2. 帷幕补强：对旋喷桩搭接部位进行声波透射检测，发现缺陷处采用袖阀管注浆补强（注浆压力0.8-1.5MPa）
3. 降水调试：逐步关闭临时导流管，同步监测减压井出水量变化，当单井出水量≤15m³/h时转入正常运行
4.4 恢复施工阶段（15-20天）
1. 效果验证：连续3天监测数据稳定（水位波动≤0.3m/d，沉降速率≤0.5mm/d）
2. 分层开挖：采用“盆式开挖”，每层开挖深度≤2.0m，随挖随浇300mm厚C20混凝土垫层
3. 结构施工：优先施工基坑东南部底板（加厚至1.2m），设置抗浮锚杆（Φ25@1500mm，进入⑥层细砂3m）
五、应急措施
5.1 险情分级响应
险情等级
判定标准
响应措施
Ⅰ级（预警）
涌水量≤5m³/h，水质清澈，无砂粒带出
加密监测（1次/小时），准备应急材料，暂停周边开挖
Ⅱ级（一般）
涌水量5-20m³/h，水质浑浊，含少量粉砂
启动反滤层施工，关闭区域降水井，周边堆载反压（堆载高度1.5m）
Ⅲ级（严重）
涌水量>20m³/h，夹大量砂土，沉降速率>5mm/h
启动最高级预案，基坑全面停工，疏散周边居民，采用双液注浆紧急封堵
5.2 应急物资储备
物资名称
规格型号
储备数量
存放位置
高压旋喷桩机
XP-30型（三重管）
1台
基坑西南角备用场地
潜水泵
QY-50-25-5.5
6台
现场仓库（含备用电机）
速凝水泥
P.O 42.5R
20t
防水仓库（防潮存储）
编织袋
80×100cm
2000条
基坑四周材料堆放区
应急发电机
200kW（柴油）
1台
现场配电房旁
5.3 应急排水系统
1. 临时排水：在基坑周边设置4个应急集水井（尺寸2m×2m×3m），配备Φ150mm排水主管（坡度3‰）
2. 备用电源：采用双回路供电+应急发电机（自动切换时间≤15s），确保降水系统连续运行
3. 排水能力：总排水能力≥300m³/h（按最大涌水量3倍设计）
六、预防措施
6.1 超前地质预报
1. 补充勘察：在基坑开挖前采用地质雷达（分辨率≤5cm）对⑥层细砂分布进行扫描，圈定3处潜在渗漏通道
2. 水文测试：进行抽水试验（降深3m、5m、8m三级），修正渗透系数（实测值为1.2×10⁻²m/s，较勘察值提高40%）
6.2 支护结构优化
1. 止水帷幕：地下连续墙接缝处采用“双高压旋喷桩”加强（桩径600mm，嵌入不透水层2m）
2. 支护刚度：在基坑东南部增设2道临时钢支撑（Φ609mm×16mm钢管，间距3m），提高整体稳定性
6.3 监测预警体系
6.3.1 监测内容与频率
监测项目
监测仪器
初始频率
预警值
地下水位
投入式液位计（精度±1cm）
1次/2小时
超设计水头1m
周边沉降
全站仪（测角精度1″）
1次/天
20mm
支护位移
测斜仪（分辨率0.02mm）
1次/天
50mm
孔隙水压力
振弦式传感器
1次/4小时
50kPa
6.3.2 预警响应机制
· 黄色预警：单点监测值达预警值80%，启动加密监测（频率加倍），组织专家论证
· 橙色预警：单点监测值达预警值或速率超阈值，停止相关区域施工，采取加固措施
· 红色预警：监测值持续超预警值，立即启动应急预案，疏散人员并上报主管部门
6.4 降水系统维护
1. 定期洗井：减压井每15天进行一次空压机洗井（洗井时间≥2小时），确保滤网通畅
2. 备用井启用：当单井出水量下降30%时，立即启用备用井（提前预成孔，安装备用井管）
3. 水位联动控制：采用PLC控制系统，实现减压井与水位监测数据实时联动（自动启停水泵）
七、质量保证措施
7.1 材料质量控制
1. 水泥：每批次进场需提供出厂合格证，按200t为一批次进行强度、安定性检验
2. 砂石料：反滤层用碎石需进行筛分试验（含泥量≤3%，针片状颗粒含量≤15%）
3. 井管：UPVC管进场需进行压力试验（试验压力1.0MPa，保压30min无渗漏）
7.2 施工过程控制
1. 旋喷桩质量：
o 采用“三检制”（班组自检→技术员复检→监理验收）
o 每根桩施工前校准压力表（精度±1%），施工中全程录像存档
2. 减压井施工：
o 井位偏差≤50mm，井深偏差≤100mm
o 洗井后进行抽水试验，单井出水量≥30m³/h为合格
3. 反滤层验收：
o 采用灌水试验（水头高度1.0m，30分钟内水位下降≤50mm）
o 土工布接缝采用搭接+热熔焊接（搭接宽度≥100mm，焊接强度≥母材80%）
7.3 验收标准
分项工程
主控项目
允许偏差
高压旋喷桩
桩身完整性（钻芯检测）
缺陷深度≤100mm
减压井
出水量、含砂量
含砂量≤1/100000
反滤层
渗透系数、压实度
渗透系数≥1×10⁻³m/s
封底加固
单桩承载力、抗压强度
承载力偏差≤10%
八、安全文明施工
8.1 安全防护措施
1. 临边防护：基坑周边设置1.2m高定型化防护栏杆（立杆间距2m），挂密目安全网（网目密度≥2000目/100cm²）
2. 用电安全：降水井电缆采用穿管埋地敷设（埋深≥0.5m），每台设备设置独立漏电保护器（动作电流≤30mA）
3. 高空作业：旋喷桩机操作平台设置防坠落装置（高度≥2m时），作业人员佩戴双钩安全带
8.2 环境保护措施
1. 噪声控制：高压旋喷桩机设置隔音罩（降噪量≥25dB），夜间施工噪声≤55dB（22:00-6:00）
2. 扬尘治理：基坑周边安装雾炮机（覆盖半径30m），反滤层材料运输采用密闭罐车
3. 废水处理：降水井排水经三级沉淀池（总容积50m³）处理后回用（用于现场降尘、混凝土养护）
8.3 应急演练
每月组织1次涌水应急演练，演练内容包括：
· 险情识别与上报流程
· 反滤层快速铺设（考核标准：30分钟内完成5m直径反滤层）
· 减压井启动响应（考核标准：15分钟内完成水泵安装调试）
演练后形成评估报告，优化应急预案。
九、结论与建议
本方案通过“反滤减压+旋喷封底+监测预警”的综合处理措施，可有效控制深基坑底涌水风险。施工期间需重点关注以下事项：
1. 严格控制减压井降水速率，避免周边地面过度沉降（建议采用信息化降水系统）
2. 高压旋喷桩施工前必须进行工艺试桩，根据地层条件动态调整参数
3. 基坑开挖应遵循“分层、分段、对称、限时”原则，严禁超挖
4. 建议在⑥层细砂分布区设置永久水位监测孔，运营期间持续监测地下水变化
通过本方案实施，预计可在20天内恢复正常施工，总处理成本控制在380万元以内，较传统方案节约工期15天，减少沉降量12mm，确保周边环境安全。