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浅谈深基坑如何防止围护结构涌水涌砂
盛习德 李柽
摘要：针对深基坑工程围护结构涌水涌砂施工风险进行了简要分析，详细介绍了在围护结构设计、施工及基坑开挖不同阶段的地下连续墙渗漏防治措施，为今后类似工程的施工提供经验借鉴。
关键词：深基坑工程 围护结构 涌水涌砂 防治
0 引 言
近年来，我国城市轨道交通大量开始建设，城市轨道交通最大特点就是地下工程，大部分为深基坑工程。深基坑围护结构涌水涌砂是目前困扰地铁建设的一大难题。围护结构一旦出现涌水涌砂就会造成基坑周边地面大量沉降，建构筑物垮塌，造成大量的人员伤亡和财产损失。最严重的情况是涌水涌砂不能及时有效的控制从而导致基坑围护结构失稳，基坑垮塌，造成大量的施工人员伤亡和财产损失。
1案例分析
2008年11月15日下午15：20左右，杭州市风情大道地铁一号线施工现场发生坍塌事故。塌陷面积宽约25米，长100米，深15米。坠入塌陷处的车辆11辆。自来水管、排污管断裂，大量污水涌出，同时东侧河水及淤泥向施工塌陷地点溃泻，导致施工塌陷区域逐渐被泥水淹没。事故发生时，地铁施工的基坑内仅清理淤泥的工人就有二十余名。 杭州地铁坍塌事故中的遇难人数21人。

图1 杭州地铁基坑垮塌事故现场
2 基坑涌水涌砂原因分析
基坑围护结构涌水涌砂一般都发生在基坑开挖区域内水文地质复杂，有富水砂层，地下水发育的情况下。发生涌水涌砂的部位绝大部分发生在围护结构地下连续墙的接头处，少量的部分发生在地下连续墙非接头处，还有少量发生于基底。
发生于地下连续墙接头处的涌水涌砂主要原因是幅与幅之间的接头处存在夹泥夹砂造成的，主要是由于刷壁不到位造成的。
发生于地下连续墙非接头处的涌水涌砂主要原因是地下连续墙水下混凝土浇筑质量问题，主要是由于泥浆质量不合格或水下混凝土浇筑过程中有塌壁现象发生，从而造成地下连续墙夹泥夹砂造成的。
发生于基底的管涌主要有两个方面原因：一地下连续墙未进入相对不透水层或地下连续墙深度不能满足抗管涌的要求，二基底以下承压水水位未降到抗基底突涌的要求。
3基坑围护结构涌水涌砂防治措施
根据本人参加地铁建设多年的实践经验，简单介绍一下如何防止深基坑围护结构渗漏、涌水涌砂风险发生。
3.1设计阶段措施
设计阶段是防止深基坑围护结构渗漏的先决条件，设计必须强化防止基坑渗漏的措施。
1、深基坑位于软弱地层，特别是基坑开挖范围内存在富水砂层，其围护结构从设计上必须采用地下连续墙，地连墙的深度应确保进入相对不透水层或抗管涌的要求。
2、基坑的支撑体系宜采用混凝土支撑，不宜采用钢管支撑，特别是第一道支撑和斜撑必须采用混凝土支撑。
3、地下连续墙围护结构漏水出现涌水涌砂大部分都发生在地连墙幅与幅之间的接缝位置，因此在接缝处设计必须充分考虑防止渗漏的措施.
（1）首先，地连墙接头宜采用防渗漏效果较好的工字钢接头或十字接头，而锁头管等接头形式只能用于开挖深度较浅、出现渗漏风险较低的围护结构设计。
（2）其次，宜采用有效的加固措施，保证地连墙墙缝止水效果。根据目前的施工技术一般采用以下两种加固方式:
1） 在围护结构施工阶段地连墙接缝处预埋注浆袖阀管，地连墙施工完成后进行超细水泥袖阀管注浆加固；
2）土方开挖前在基坑外侧地连墙接缝处设置两根旋φ800@600旋喷桩。

图2 袖阀管及旋喷加固示意图
3.2围护结构施工阶段措施
深基坑发生涌水涌砂都是在基坑土方开挖过程中发生的，但真正发生涌水涌砂的原因是在围护结构施工阶段产生的。因此围护结构施工阶段的控制是防止围护结构渗漏、发生涌水涌砂风险的基础。
在围护结构施工阶段防止涌水涌砂的措施主要有以下几个方面：
1、连续墙终孔控制
地连墙的终孔深度必须满足设计要求，若终孔地层地质与地勘报告不符的话，要及时进行变更，确保地连墙进入相对不透水层。
2、地连墙接缝刷壁处理
根据类似工程的经验，围护结构地连墙渗漏绝大多数都发生在幅与幅之间的接缝处，地连墙接头采用工字钢（或十字）接头防渗漏效果取决于刷壁的质量。
地连墙接头处的刷壁宜采用强制式刷壁机进行刷壁，利用钢丝绳吊重锤作为导向使刷壁器在刷壁过程中能紧贴接头处，确保刷壁效果。刷壁机刷头根据接头形式进行调整，另外在刷壁机内部设置斜肋板，在下放过程中，使泥浆对刷壁机的竖向力转换成一个水平分力，使刷壁机贴紧接头，反复几次，直到刷壁机上没有附着物。
刷壁机示意图见下图。

图3 刷壁机示意图
3、水下砼浇筑前泥浆质量的控制
钢筋笼安装完成后,要求尽快浇筑地连墙水下砼，在浇筑砼前要再次检查泥浆指标和沉渣厚度，满足相关规范要求后才能浇筑地连墙水下砼。
4、地连墙砼夹泥控制
（1）重点控制导管埋入混凝土深度应为2.0～6.0m之间。
（2）其次控制首批灌入混凝土量要足够充分，使其有一定的冲击量，能把泥浆从导管中挤出。
（3）同时始终保持快速连续进行，中途停歇时间不超过砼初凝时间，槽内混凝土上升速度不应低于2m/h。
（4）导管提升时要缓慢，不可猛拔。
3.3基坑开挖阶段的控制措施
基坑出现涌水涌砂发生在基坑土方开挖施工过程中，土方开挖过程中的措施是防止涌水涌砂的关键。
在土方开挖阶段防止涌水涌砂的措施主要有以下几个方面：
1、基坑土方开挖前要做好监测工作，采集好各项监测数据的初始值，基坑开挖过程中，要不间断的进行监测，做到信息化施工。当某项监测数据超过报警值时，应该立即停止基坑土方开挖作业，分析原因，制定处理措施，消除隐患后才能继续开挖土方；
2、做好基坑降水工作，承压水必须控制到确保不发生基底管涌的水位以下；
3、基坑开挖前应对围护结构的施工质量进行评估，对地连墙使用超声波监测其连续性和完整性，对接缝加固旋喷桩使用抽芯的方法检测其成桩效果，发现隐患必须在土方开挖前进行加固处理；
4、土方开挖必须分层、平衡开挖，及时支撑，严禁超挖；对于钢管支撑来说，一定要按设计要求施加预加力；
5、土方开挖进入富水砂层，每层土方开挖前必须进行掏槽验缝，就是使用洛阳铲对未开挖的下层土的每个地连墙接缝，通过掏槽的方法确认是否存在漏水可能。

图5 洛阳铲掏槽验缝
如发现接缝漏水，必须进行加固处理。此阶段的加固处理方式主要是在基坑外采用钻机引孔，设置袖阀管进行双液注浆加固。

图6 基坑外双液注浆加固

6、做好应急预案，施工现场备足应急物资和设备。发生险情后，必须能做到有效控制。
4结论
深基坑的施工虽然存在很大风险，但经过设计、施工等有效的控制，可以最大限度的减少围护结构地下连续墙渗漏、涌水涌砂险情的发生。
5参考文献：
[1] 陈仁良 深基坑围护结构渗漏的治理 城市建设理论研究【J】 2011.04
[2] 蔡文盛 基坑围护结构渗漏的堵漏措施 探矿工程(岩土钻掘工程) 【J】 2008.03
6作者简介
盛习德（1964.7），男，高级工程师，中煤邯郸中原监理公司，邯郸，056003
李柽（1965.6），男，高级工程师，中煤邯郸中原监理公司，邯郸，056003

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