深基坑止水帷幕失效原因分析及处理措施.docx

深基坑、止水帷幕的要求
1.深基坑
深基坑指开挖深度在5m及5m以上的，或地下室3层及3层以上的挖掘工程，同时，当地质条件及周边环境较为复杂的情况下，也可将挖掘工程称作深基坑。我国有关文件定义，开挖深度超过5m，（含5m）的基坑的土方开挖、支护、降水工程；开挖深度未超过5m但地质条件、周围环境及地下管线复杂或影响周边建筑物安全的基坑的土方开挖、支护、降水工程。
有关规定要求，深基坑工作的危险系数较高，其专项方案需由施工单位组织专家组成员、项目负责人、项目监管单位人员、施工方安全负责人、技术负责人等及勘察、设计单位的技术人员、安全人员共同进行安全论证。
2.止水帷幕
止水帷幕是挖掘工程中止水工程的总称，其工程的意义在于防止或降低基坑内地下水的渗透，以保证施工安全，预防投入使用后房屋沉降。止水帷幕一般由3部分组成，第1部分是挡土桩，主要作用和挡土墙类似，有钢筋混凝土灌注桩或其他形式，各桩体之间存在一定的空挡。第2部分是真正的止水帷幕部分，主要用于对土体的加固，隔断基坑内外水体的相互流动，一般应用水泥搅拌桩或压密注浆技术。第3部分是支撑部分。与普遍的挡土桩不同的是，地下连续墙应用其他形式进行基坑加固、维护，一般用作特大特深基坑。
止水帷幕失效原因是什么？
止水帷幕失效的原因需要通过对基坑、搅桩等因素的观察之后分析得出。基坑围护止水帷幕渗漏情况较复杂，必须对渗漏类型进行划分，分别治理。通过多个基坑施工实践，笔者认为根据渗漏深度位置的不同，可分为基坑开挖面以上渗漏，和基坑开挖面以下渗漏两种情况；根据所用的材料不同，又可分为钢筋混凝土缝隙渗漏和水泥土缝隙渗漏两种。
同时，止水帷幕失效的原因可能在与施工中止水帷幕的冷接口在处理上出现漏洞，出现局部不密封的情况。也有可能是3层粉土间的搅拌桩质量不合格导致渗漏，因为工期紧，任务重，在施工完成后，基坑的降水速度过快，降水量过大，导致土层中的水流动，将尚未凝固的水泥浆稀释、搬运，使搅桩质量不能达到预期效果。最后一种可能是止水帷幕搅桩在设计时处理不当，并且在止水帷幕施工完成后立即进行大面积挖掘工作，导致支护结构发生位移，对搅桩造成损坏，影响搅桩质量。
1.基坑底部有较大水压力的滞水层
止水帷幕深度位于滞水层但又没有完全将此层封闭，基坑开挖后等于地基卸载，土体中的压力减少，坑底的大口井、工具柱桩、支护钢筋混凝土灌注桩等薄弱部位均有可能产生管涌和流砂，处理不当还会造成坑底隆起，甚至危及周围地下管线和建筑物的安全。
2.非地下潜水水源对止水帷幕的破坏
地下管道渗漏、距离河道较近、降雨过多造成土体含水量过大，土体颗粒悬浮流动，使围护结构受主动土压力增大，由此引发因围护结构变形量过大造成止水帷幕断裂，从而产生渗漏，如果外围水量过大，还有可能引发基坑工程事故。
3.外围基坑渗水
根基地勘报告本工程地下不存在有较大水压力的滞水层，但随着基坑的开挖地下管道的渗漏及周边土体含水量大且地下水位较高，造成从外围基坑顶部向基坑内渗水的情况，形成明漏，同时由于水泥搅拌桩成桩质量的不理想，从基坑中间部位发生渗漏，且局部渗漏的情况比较严重，已经形成暗漏；但通过观察，初期渗漏夹带泥沙较多，后期渗漏为清水，没有在地下形成较大空洞，没有对造成较大影响。
4.其他破坏原因 
随着基坑开挖深度的不同，围护结构所受的土水压力也发生了一定的变化，一些未被发现的深层搅拌水泥加固土成墙质量问题逐渐的体现出来，如成墙时相邻组之间相互没咬合上或咬合量较小、断浆后接缝不严或衔接量不够、搅拌不均匀带有杂物造成夹层或夹块、水泥加固土受地质中土的活性以及特殊地质的影响固结不好或没有固结等因素，均可造成止水帷幕渗漏。一般此种渗漏流量较小但夹带泥沙较多，由于时空效应，基坑外围局部土体形成流沙，处理不及时基坑外土体会形成较大的空洞，危及基坑及周围地下管线和建筑物的安全。
失效渗漏处理对策
（1）首先采用坑外帷幕注浆封堵的施工工艺，先对整体帷幕进行定位，在之前设置好的止水帷幕外侧，距离双轴深搅拌桩约20cm深的位置装设第1排注浆孔，第2排注浆孔位置设定在与第1排注浆孔相距0.5m位置处，使两排注浆孔以梅花形排列。在布点这一环节，要在第1排注浆孔上进行注浆，保证注浆管在压入时保持垂直，且要将注浆压密，将压入深度控制在6~8m，进入第4层粘土约0.5m。将水泥浆、水泥、水玻璃按照1∶1的比例进行搅拌，注浆压力控制在1MPa。
（2）进行坑外管井降压处理。因开挖时周边自然环境的影响，可能使水体深入土层，导致土中含有大量水分。当土方挖掘至7m时，坑里及坑外的水头有较大差距，所以要在坑外加设降压井，以减少压力差，降低坑内渗水量，为坑外的注浆封堵工作打好基础。同时，要对帷幕周边环境进行随时观察，注意湿度变化，进行间歇性抽水，做到少抽多抽，抽水时间要尽量短且高效。一般将降压井安置在基坑一侧的房屋内及房屋西侧，井深要大于注浆管深度，一般在10~12m，两个井之间的距离约为20m左右，以绿豆砂作为井管与井孔之间的滤料。
（3）进行坑外挂网的喷浆封堵。确保坑内挂网喷浆封堵的工作与坑外注浆、降压工作在同一时间进行。在坑内桩间土挂钢筋网的建设上，应以直径8mm的钢筋为主要建设材料，钢筋之间的距离控制在15cm，正负差值为5mm，使钢筋与桩体进行可靠的连接。喷射混凝土的主要材料选用C20，厚度控制在6cm，正负差值要小于5mm。在喷射过程中，先喷射3cm厚的C20混凝土，等第1层喷射层凝固并养护完成后，再进行第2层，即剩余3cm的喷射，同样待其凝固后进行养护工作。
（4）进行坑内已经密实的混凝土的封堵。要求基底的标高在地下6.8~7m，此处基底层的主要性状为粉土层，这一类土层的最明显特征就是渗透率过大，所以要在土方开挖后，以不影响后续的工程开展为前提，在基底层和桩体的交接部位应用密实的混凝土浇筑起一道混凝土隔挡墙，阻挡湿气、水气进入，有效完成对坑内渗漏位置的渗透封堵，保证帷幕质量。
（5）防治住宅楼沉降。在发生沉降的住宅楼对应侧的地面上进行注浆，对土体进行有效加固，这也是保证止水帷幕防渗漏的重点。同时在各家居民的庭院内加设注浆孔，要求注浆深度为6m，正负差值为0.5m，注浆压强为0.5MPa。在注浆环节上，将注浆管依次进行拆除，在注浆管的一端注浆孔早在填土范围中，适当降低注浆压强，对地面情况进行同步监测。当出现冒浆情况时，观察人员要立即下令停止注浆。在注浆完成后，要设置沉降检测点或加装检测模块、设备，在注浆环节及注浆结束后进行必要的检测。
（6）总结总体施工流程。首先在坑外进行压密注浆的加固处理，加固顺序为先对第1排进行加固，在第1排加固完成并修复后，进行第2排注浆孔的注浆及加固、维护工作。之后在坑外注浆加固的同时，进行坑内挂网喷浆。如果在此期间发现渗漏现象，要及时找出渗漏位置，并应用水泥袋对渗漏点封堵，进行加固工作。最后要在桩体和基底间的连接处进行密实混凝土的浇筑，以形成混凝土挡墙，防止渗漏。
（7）在整个工作完成后要对工程效果进行评估。首先是对地下水位的检测评估。检测方法是通过基坑沉降侧设置的水位观测孔进行检测，检测基坑外的水位。检测结果为自开始进行土方挖掘至土方挖掘工程结束，基坑内部渗水没有间歇的情况经过保护的基坑外水位始终保持稳定，中间会突然出现可控范围内的波动，其原因在于自然降水。监测结果表明，对于止水帷幕的处理发挥了应有作用，保证了基坑内的渗透情况不会对基坑外的水位及沉降造成影响。之后进行对房屋沉降现象的监测。监测方法为在沉降侧的基坑房屋内，每个房屋设置4个监测点或加设4个监测设备，设备总量为房屋总量的4倍。设置系统在房屋出现沉降现象，在2cm时发出警告，对沉降值进行记录。从记录分析，自工程施工至工程结束期间，房屋的总沉降量控制在2cm内，表明施工期间的房屋沉降量较小，变化平缓并逐渐稳定。
施工管理要点
根据工程实践记录及分析得出以下结论。
（1）止水帷幕的施工质量受多种因素影响，所以在施工中必须加强质量监控，并对缺陷部位进行及时的维护，确保止水帷幕的有效性。
（2）基坑降水要在帷幕闭合并达到一定强度后进行，避免对搅拌桩质量造成影响。
（3）在止水帷幕失效的情况下，要结合现场情况分析原因后进行处理，确保止水帷幕的安全。