厚砂层深基坑多发性涌水处理

1、厚砂层深基坑多发性涌水处理摘要：本文介绍了某地铁车辆段项目综合楼地下室深基坑开挖过程出现基坑底 部多发性涌水和基坑坡脚涌水的情况，对基坑涌水原因进行了详细分析并制定有 效的处理方案，并对出现深基坑多发性涌水原因及处理情况进行了总结，针对类 似深基坑多发性涌水的处理方案提出了相应的意见和建议，对今后轨道交通工程 等深基坑地下水处理有一定的借鉴意义。关键词：深基坑；多发性涌水；塑料排水板；搅拌桩；截排治结合1引言目前轨道交通工程深基坑在开挖过程中存在的涌水涌砂、流砂、管涌、渗漏 等问题较为普遍，若不及时采取有效的处理方案，稍有不慎，就可能发生支撑体 系受损、基坑周围发生不均匀沉降，甚至基坑整体失稳

2、的事故，对邻近建筑物、 道路、管网造成危害，影响地下室及主体结构工程的土建施工，给工程建设带来 巨大的经济损失。在深基坑工程中，地下水处理是一个重点难点，尤其是深基坑 底部为深厚富水软弱地层，基坑底部存在工后垂直空隙水通道，无详细地质补勘 资料，果断采取合理的止水措施，截排治结合，确保隔水效果，才是深基坑地下 水处理的有效方法。2概况2.1工程概况拟建某地铁车辆段综合楼位于场内西北侧，综合楼为地上五层、局部地下一 层框架结构，基础采用预应力混凝土管桩。综合楼正负零标高为绝对高程8.5米， 地下室尺寸约45mx50m，基坑底标高为2.75m，基坑开挖深度约5.05m，呈不规 则形状。综合楼地下室

3、基坑设计采用自然放坡+网喷混凝土的支护方式，在坡顶 外侧做咬合式搅拌桩止水帷幕。基坑坡顶周长约为328m，基坑坡顶面积约为 6313m2,基坑底面积约为3225m2，坡底周长约为243m，基坑土方量约2.82万 m3。综合楼深基坑区域存在堆载预压工后的塑料排水板，间距为1.1m，呈梅花型 布置，塑料排水板穿透软弱地层至少1m（至粉质粘土层），作为垂直空隙水通 道。2.2工程地质、水文地质条件及不良地质工程地质综合楼基坑场地地处珠江三角洲后缘地带，原地貌单元为珠江三角洲海陆交 互相冲积平原地貌，现为人工地貌（吹砂回填）。场地范围内分布的地层由新至 老如下：人工填土（Q4ml）、海陆交互相沉积的淤

4、泥、淤泥质土层（Q4mc）、 洪积砂层、土层（Q3+4a1+p1）、残积土层（Qe1）、白垩系下统白鹤洞组下段 （k1b1）（泥质）粉砂岩、细砂岩、粗砂岩。水文地质条件综合楼基坑区域稳定水位埋深为1.905.30，标高为5.305.90m。地下水位的变化与地下水的赋存、补给及排泄关系密切，每年510月为雨 季，大气降雨充沛，水位会明显上升，而在冬季因降水减少，地下水位随之下降。 基坑区域的地下水按含水介质类型（含水层的孔隙性质）为第四系孔隙水。不良地质根据地质补堪报告，综合楼基坑范围内不存在岩溶、滑坡、危岩和崩塌、泥 石流、采空区等不良地质作用，主要的不良地质作用为饱和砂土及软土所引起的“场地

5、和地基的地震效应。2.3综合楼深基坑支护结构设计概况综合楼基坑为地下室基坑支护临时性结构，基坑侧壁安全重要性等级为三级。 基坑开挖深度为5.05m，综合楼地下室基坑设计采用自然放坡+网喷混凝土的支护 方式，在坡顶外侧做咬合式搅拌桩止水帷幕。（如图1）综合楼基坑放坡坡度为1： 2,放坡总高度为5.05m，采用二次放坡，中段设 1.6米宽平台，基坑四周放坡表面及平台进行挂网喷浆处理。挂网采用8150 x150钢筋网，网喷砼护坡厚度为120mm，采用C20混凝土，分两次喷射。 边坡上设置42PVC管泄水孔，泄水孔间距1500mm，正方形布置。基坑外侧设 双排600止水搅拌桩，间距400mm，搭接长度

6、为200mm，设计桩长为15.5米， 止水帷幕搅拌桩进入不透水层至少1.5m。（如图2）3基坑多发性涌水情况综合楼基坑于2015年4月15日开挖，至2015年5月20日，开挖至设计基 坑底标高，基坑四个角的坡底位置有涌水现象，水量较大且带有细砂流出，基坑 底部均布涌水点，间距约1.1m，持续不断涌水；至5月21日，基坑四个角坡底 涌水量变小且无细砂带出，基坑底部涌水点持续涌水无减弱迹象，加密监测数据 显示，基坑边坡相对稳定、地下水位无明显下降、基坑边土体无明显下沉现象； 基坑底部所在地层为2-2淤泥质粉细砂层。（如图3）图2综合楼基坑支护剖面图2015年6月10日开始B区承台桩间土石方开挖，砌

7、筑砖胎膜，6月15日砌筑完成该区 域砖胎膜，承台土石方开挖过程中造成基坑内截水沟破坏严重，基坑周边布设的6个降水井 未能将地下水位降低至承台底，每个承台内分部多处涌水点，严重影响防水卷材及主体结构 施工。（如图4）4多发性涌水原因分析现场查看涌水情况如下：基坑坡底涌水量已经明显减少，涌水清澈无泥砂带出，基底截 水沟由于开挖承台地梁全部破坏，达不到截水的效果，基底周边设置的降水井、截水沟已无 法降低基坑内地下水位；承台地梁内分部多处涌水点，有些涌水点处能看见塑料排水板；承 台地梁基槽周边淤泥质细砂中富含水分，未经扰动时密实、透水性差，经扰动的淤泥质细砂 液化、具有流动性。经现场分析，造成综合楼基

8、坑底多发性涌水的主要原因如下：1、综合楼深基坑支护工程设计对涌水情况的发生考虑不足，设计为简化施工图纸的审查 流程，将底板垫层底标高定为基坑底标高（+2.75m），基坑的深度为5.05m,截水沟和降水井 的设置只考虑降低基底地下水位至基坑底0.5m，其实承台底标高平均低于底板底标高1.5m， 根本无法保证承台底部处于无水环境，严重影响防水卷材及主体结构施工。2、基坑边角处止水帷幕桩咬合不紧密，部分区域搅拌桩未伸入不透水层或者未伸入不透 水层超过1.5m，造成坡脚出现多处涌水点，开挖坡脚处承台地梁时，水涌入承台基槽，土壁 坍塌，造成基底截水沟破坏严重，无法起到截断基坑外水流的作用。3、开挖基坑时

9、塑料排水板破坏殆尽，无法确定原塑料排水板的位置，未对原堆载预压地 基处理留下的塑料排水板进行有效处理，在附加应力和孔隙水压力的作用下，基坑底部软弱 地层中的孔隙水通过塑料排水板排至基坑底，造成各承台底部多处涌水点。4、未保护好截水沟，造成截水沟破坏严重，任由基坑外雨水、坡脚涌水流入承台地梁基 槽内和基坑底部，基坑底部淤泥质细砂由于挖掘机的扰动，立即液化且含水量大、流动性大、 透水性强，由于出逸点渗透坡降大于土壤允许值形成管涌，再次扰动承台边土体时，承台内 部分涌水点会带出泥砂；局部位置由于侧向土压力过大，造成承台地梁砖胎膜倾覆。5基坑多发性涌水处理措施5.1砌筑截水沟，以截水为截断基坑底坡脚涌

10、水和基坑外雨水流入基坑，在基坑四周重新施工截水沟，为有效减 少基坑暴露时间，采用加气混凝土块砌筑截水沟，沟底标高低于承台底标高，并与降水井和碎石垫层保持连通。（如图5）5.2承台标高以下换填碎石垫层，以降水综合楼基坑C区承台地梁土石方未开挖，为有效降低该部位地下水位，承台底标高以下 采取全部换填0.5m碎石垫层，考虑到该部位淤泥质粉质细砂层已经扰动，担心细砂会填充 碎石垫层中的空隙影响降水效果，故碎石垫层包裹无纺土工布，与降水井和截水沟连通采取 局部设置盲沟。（如图6）图5基坑边设置截水沟图6深基底部换填碎石5.3加密降水井，以排水为有效集中排水，除在基坑周边设置降水井外，另在基坑中间设置降水

11、井，降水井采用 钢筋笼外裹土工布，井底标高低于承台垫层底标高至少0.5m，并及时抽水。5.4已砌筑砖胎模承台下设导管和降水井，以治水已经砌筑完成砖胎模的承台地梁下，设置水平导管和降水井，在施工防水卷材时，保证 承台地梁内无积水，尤其结构集水井位置和基坑边承台必须设置水平导管和降水井，并加强 抽排水。5.5基坑多发性涌水处理效果采取基坑边截断坡脚涌水和基坑外雨水，综合楼C区整体换填碎石垫层，加密降水井， 已经施工砖胎模内设置水平导管和降水井，做到截排治结合”，地下水位降低至承台地梁标 高以下，基槽内基本处于无水环境中，处理效果较理想，8月1日综合楼地下室底板顺利浇 筑完成。6基坑多发性涌水处理经

12、验总结6.1提高深基坑支护工程设计审查的认识（1）基坑支护设计应根据地质情况、周边环境、主体结构形式、场地施工条件等进行综 合考虑，且包含以下内容：支护结构、基坑开挖、降水、环境保护、监测、变形控制、应急 预案等内容，并应符合规范规定的设计文件的编制深度。（2）不可为简化施工图纸的审查流程、降低基坑支护的成本，人为降低深基坑开挖深度， 误导施工单位施工，设计应充分考虑深基坑支护工程可能发生涌水的情况，并在施工图纸中 提出施工中应注意的事项。（3）应充分考虑地质情况和场地条件，包括基坑周边的建筑物、构筑物、道路、地下管 线的现状调查是否符合实际且经过核对，为确保工况考虑全面，有关不安全的因素必须

13、予以 描述。（4）在基坑支护结构及主体结构设计时，应对基坑位置进行地质详细勘察，以确保设计 单位对地质条件判断的准确。6.2认真审查基坑支护施工组织设计（1）基坑工程施工单位应当根据设计文件、现场施工条件要求，结合工程实际编制专项 施工组织设计。必须要有：执行规范、规程、设计中规定施工程序的技术措施，以及对邻近 建（构）筑物、道路、供电、市政管线和工程桩的保护措施、监控措施、应急抢险措施等内 容。（2）对设计文件的理解是否清楚。对水的控制是否得当（降水措施要明确，地下水要控 制好，地表水要处理得当），明确对周边建（构）筑物，地下水、电管线的保护措施，检测 方案是否全面（应有安全预警值，变形值、

14、防变形措施要明确），应制定应急预案，对不确 定因素和安全影响进行判断、评估，防范突发事件造成的安全影响。（3）安全防护措施要到位；抢险应急物资设备的配备要到位。6.3加强现场监管力度（1）做好基坑支护工程设计技术交底，建设单位、监理单位及施工单位严格审查施工图 纸，发现问题后及时与设计沟通解决；基坑支护专项方案通过专家评审。（2）止水帷幕搅拌桩严格执行“四搅两喷”施工工艺，严格控制0.65的水灰比，严格控制 0.5%的桩身垂直度，确保咬合宽度达到200mm，搅拌机起杆速度应为0.60.8米/min，桩端 进入不透水层至少1m。（3）应加强监控量测工作的管理，确保信息反馈的准确及时。遇到暴雨、连

15、续降雨或附近 水管破裂等可能导致坑壁土体大量积水危及基坑围护结构的安全时，应加密量测频率，并及 时反馈量测信息。（4）基坑土石方开挖尽量安排在枯水期或者少雨的季节施工，并自上而下分层、分段、分 块进行开挖，网喷混凝土施工随土方开挖分段进行，待护坡稳定后继续开挖下一层。（5）建立基坑堵漏及基坑开挖相关应急预案，落实人员、物资、设备准备工作，如发现 基坑涌水涌砂或者渗漏，及时采取应对措施。（6）基坑开挖完毕后，按设计图纸设置坑底截水沟与集水井，对基坑进行降水，控制地 下水位低于基坑底面以下至少0.5m，截水沟按照设计坡度放坡，在基坑边角设置集水井，并 根据地质情况和施工现场的实际情况，适当加密降水井，及时清理集水井中的淤泥，防止堵 塞排水通道。（7）基坑开挖之前对基坑内的降水井进行降水试验，从而确定综合楼基坑内外水位情况 的联动性。7结束语在深基坑工程中，地下水的处理是一个很重要的课题，特别是基坑底部在特殊的富水软 弱下卧地层中，留有堆载预压地基处理工后竖向孔隙水通道，合理的降水措施，真正做至I?地 下水控制好，地表水处理得当”，才是深基坑地