深基坑围护桩渗漏原因分析及应对措施

深基坑围护桩渗漏原因分析及应对措施城市高层建筑基坑围护工程渗漏问题，是施工中经常碰到的问题。本文根据自己长期基坑围护工程渗漏等质量通病的治理经验，结合某项目基坑围护工程渗漏问题，对高层建筑深基坑围护工程中止水失效情况、失效原因和堵漏措施进行了分析和处理。标签：深基坑；围护结构；引水堵漏；注浆前言：长江中下游地区土地肥沃、河道纵横、人口密集、经济发达，城市地层以粉质粘土、粉土层为主，地下水极为丰富，地下水埋深通常在0.5～1m之间。随着城市高楼建筑越建越高，深基坑支护与施工也成为基础工程的热点和难点。本地区基坑围护结构大多采用钻孔灌注桩加混凝土支撑型式，止水工程通常采用高压旋喷桩和水泥深层搅拌桩等。由于城市地下水位高，深基坑止水帷幕承受的水压特别大，如果基坑围护一旦出现止水帷幕不连续等止水方案设计、施工质量缺陷问题，导致基坑维护结构渗漏水，不仅影响地下土建施工，严重时可引发地下各种管线变形损坏，道路、建筑物坍塌等灾难。因此，加强深基坑围护结构的渗漏问题与堵漏技术研究，对高层建筑的安全质量有着非常重要的意义。1深基坑围护工程1.1工程概况该项目地处繁华地段，场地周边环境复杂，三面为城市主干道，有地下市政管道，一面为医院，有两栋四层门诊楼和两栋5层住院楼，基坑呈长方形，长×宽约157m×79m。工程分主楼和裙楼两部分，地下室2层，最大开挖深度裙楼11m，主楼12m。1.2地质水文情况基坑深度范围内0～-1.5m为填土、杂填土；-1.5～-4.2m为粉土；-4.2m～-5.6m为粉质粘土；-5.6m～-11.1m为淤泥质粉质粘土；-11.1m～-12.0m为粘土；-12.0m～-12.7m粉细砂；-12.7m以下为粘土。地下水稳定水位在地面下1.05～3.18m，年变化幅度为0.5～1.0m。1.3支护设计方案结合场地周边环境及地质条件，本基坑采用钻孔灌注桩加支锚的支护结构，支护桩外侧采用深层搅拌桩对基坑进行止水，采用管井加明沟的方式进行地下水处理。设计参数如下：围护桩：采用混凝土灌注桩，桩径800mm，桩间距1100mm。顶部设冠梁，桩和梁混凝土强度均为C30，桩间土采用挂钢筋网片喷浆处理。支撑体系：第一道支撑为钢筋混凝土支撑，支撑间距10m，第二道为锚杆，锚杆主筋采用φ32的三级钢筋，水平间距1100mm；止水帷幕：采用单排水泥深层搅桩，桩径500mm，桩间距350mm，水泥掺入比18%，进入第6层粘土层的深度不小于0.5m；基坑降水：基坑内采用管井降水，基坑四周采用明沟加集水井排水。2基坑土方开挖及止水失效情况在开挖基坑西南侧第二层土方时，出现桩间漏水现象。经过紧急处理，漏水情况得到了有效控制，但是支护结构存在的质量问题也暴漏了出来。随着土方开挖的逐步推进，经过对所暴漏灌注桩与止水桩的检查，从桩位和数量来看，无漏桩和废桩，变形观测未发现有明显位移，基坑支护结构是安全稳定的。但是，有的围护桩的垂直度和桩间偏差较大，依然有多处桩间漏水现象出现，基坑止水帷幕失效。3基坑止水失效原因分析经建设各方以及专家根据现场观察，对水泥深层搅拌桩施工、坑内降水的全过程进行检测和详细分析，最终认定造成基坑止水帷幕失效的主要原因有：3.1止水桩在施工过程中对桩的垂直度控制不严，导致桩的垂直度产生较大偏差，使桩的间距变得不均匀，影响桩之间的整体防渗质量，导致出现漏水现象。3.2水泥深层搅拌桩质量影响对深搅桩采取了取芯检测，取芯显示部分深搅桩在五层承压水土层处成桩质量较差，未完全穿透承压土层，其他土层成桩质量较好。原因是为了赶工期，止水帷幕施工完成后立即开始了大面积的坑内抽水，降水深度和速度均过快，造成五层的承压水在水平向快速流动，将尚未形成强度的水泥浆冲走稀释，造成了在该深度搅拌桩成桩质量差，影响了水泥搅拌桩的防渗效果，造成漏水。3.3止水桩与支护桩的设计过于理想化，没有充分考虑施工偏差，使得止水桩未能有效封闭支护桩的间隙，形成了支护桩间漏水的通道。3.4止水桩与支护桩的施工未能严格按照施工工艺交替进行，止水桩与支护桩之间的施工时间间隔过长，造成止水桩与支护桩未能相切弥合而形成缝隙，成为漏水的通道。3.5基坑降水速度过快为了赶工期，降水深度和速度均过快。基坑外的静水压力很大，基坑挖土后，周围水压力和土压力增大，支护桩侧向荷载增大，导致止水桩和支护桩发生挠曲变形，从而使止水桩和支护桩之间产生缝隙，形成漏水通道。4止水失效堵漏处理措施4.1处理措施选择根据基坑漏水原因分析，结合工程地质条件和施工现场实际情况，确定采用“双液注浆引水堵漏法”进行处理。双液注浆具有凝固速度快，强度提高快，对地下水无污染，可連续作业的特点，被广泛采用。（1）双液注浆堵漏方法。使用水泥浆-水玻璃浆液作为注浆材料，将水泥、水玻璃分别配成两种浆液，并按一定的比例，用两台注浆泵，通过同一注浆管，在渗漏的地基土中同一深度交替注入两种浆液（即“单管双液”注浆法），自下而上分层注浆堵漏。（2）注浆法堵漏的机理。通常认为注浆法堵漏有两种作用机理，第一种作用机理是劈裂作用机理。即高压浆液，克服地层的初始应力和抗拉强度，使土层沿垂直于小主应力的平面上发生劈裂。高压水泥浆作为堵漏主材料，在高泵压的作用下，水泥浆将突破最薄弱部位的地基土，或沿着已经开路的渗漏缝隙渗流。由于通道打开了，随后泵送的水玻璃也将沿着相同的渗流路径渗流，追随水泥浆，促使水泥浆迅速凝固，达到堵塞渗流通道的目的。第二种机理是浆泡作用机理。即水泥浆在高泵压的作用下，使土体压缩，形成类似气球的浆泡，紧靠浆泡周围的土体受到严重破坏和剪切，形成塑性变形区，土体密度因扰动而减小，却因注入水泥浆而加固；离浆泡较远的周围土体，发生弹性变性，土体密度明显增加，变得更加密实，渗透能力因而降低了，达到提高地基土的承载力和阻止渗漏的目的。4.2注浆引水堵漏工艺堵漏工作分引水堵漏和双液注浆两阶段施工：（1）引水堵漏用麻袋或棉絮将支护桩间漏水部位填塞密实，阻止泥沙流失，起到滤水的作用。将漏水位置两侧支护桩表面的泥土和杂质清理干净，露出混凝土面，封堵漏水点。漏水缝隙较小时，使用速凝水泥拌制混凝土，封堵缝隙；漏水缝隙较大时，则使用速凝水泥砂浆砌砖墙封堵缝隙，砖墙厚度视漏水缝隙大小而定。封堵时在缝隙中合适位置安放导水管，堵漏后让清水通过导水管流出，以减小水压。据现场观察，封堵效果较好，但导水管周边仍有少量渗水。（2）注浆范围及注浆孔布置为保证基坑围护结构漏水位置周边范围形成完整止水帷幕，基坑引水堵漏的同时，在基坑围护止水帷幕外布置注浆孔，以渗漏点为中心，大约1m范围，注浆孔平面中心距控制在0.5m以内，排间距不大于25cm，呈梅花形布置。注浆孔深度不超过围护止水帷幕深度，也不少于开挖面以下2m。（3）钻孔在基坑顶部渗漏点对应止水桩的外侧钻孔，成孔后插入直径φ30×2.5的注浆管到孔底，用清水洗孔。成孔深度超过渗漏点1米。配置浆料。注浆材料采用P.O32.5普硅水泥和水玻璃双液浆，水泥浆水灰比1：1，水玻璃浓度为25波美度，水泥浆与水玻璃体积比1：0.5。（4）注浆注浆管选用优质普通无缝钢管，在孔口进行Y型连接，两种浆液分罐搅拌，注浆时用两个泵分别压浆，注浆压力0.2～0.4MPa，注浆量应根据实际情况确定。注浆需要注意顺序，注浆顺序的原则是：①由外而内，即先施工远离渗漏点的注浆孔，后施工靠近渗漏点的注浆孔。由内而外的目的是先形成止水帷幕，后在帷幕内注浆保证堵漏效果。②间隔跳跃，即完成一个注浆孔后，要远离刚施工完成的孔位施工注浆孔，避免穿孔跑浆。注浆过程中，需要经常观察注浆量、注浆压力和周围地表以及基坑内冒浆的情况，当发生窜浆时应停止注浆，待浆液初凝后继续注浆，达到设计压力或注浆量后，终止注浆。在注浆量很少和注浆压力很小的情况下出现冒浆，应该在一个注浆回次完成后，停稳15～30min后再次注浆，直到注浆量达到要求为止。（5）注浆完毕后，将双液注浆管冲洗干净全部收回，对注浆孔及時进行密封。需经过24h以上的养护后，经检测符合要求后，方可重新开挖基坑土方。经过双液注浆封堵渗漏通道，渗漏点全部被堵住，且保持长期稳定，取得了良好的施工效果。5结束语高层建筑深基坑围护施工复杂，基坑围护结构难免会发生局部渗漏，深基坑围护必须根据设计要求、围护深度、现场环境等有针对性地制定施工方案，基坑开挖前需统筹安排施工流程，制定应急预案，并备好抢险材料，一旦发现渗漏，应当及时采取有效措施堵漏。堵漏前应先分析围护结构材质，渗漏位置和严重程度，采取有针对性的堵漏措施，做到有效堵漏。本项目桩间漏水处采取“双液注浆引水堵漏法”应急处理措施，取得了良好的止水效果，此止水工法可在类似深