杨胜生1，王 盼2，李 松2
（1．中交第四航务工程局有限公司，广东 广州 510000；2．中交四航工程研究院有限公司，广东 广州 510000）
[摘要]在临江深厚砂层基坑施工过程中，由于设计方案选型和施工不当引起的基坑渗漏事故经常发生，影响基坑的安全施工，甚至会造成基坑周边环境的破坏。以广州某基坑工程的堵漏施工为例，分析了渗漏出现的原因，并采取有针对性的双液注浆、高压旋喷、快干水泥结合钢板的堵漏措施。
[关键词]基坑；渗漏；深厚砂层；双液注浆；高压旋喷
[中图分类号] TU761.1+l [文章编号]1002 -8498（2016）09-0089-04
0 引言
随着城市建设的发展，临江地块作为一种稀缺资源，受到众多房地产开发商的热捧。为充分利用江景资源，城市中临江建筑的基坑开挖深度越来越大。然而受河流的冲积作用，江边地层往往分布着深厚砂层，局部区域砂层厚度达20~30m。在临江深基坑工程中，往往由于止水帷幕的选择不当或施工质量控制不严，地下水渗漏和支护体系变形的事故经常发生，无法保证基坑的安全施工，且会造成周边管线和建筑物的损坏等问题。
本文结合广州之窗B区总部大厦工程，拟分析基坑开挖过程中桩间渗漏的原因，并采取相应措施以确保基坑施工的安全。
1 工程概况
广州之窗总部大厦分A，B，C区三期建设，A区总部大楼已建设完成并投入使用，B区正进行开发建设。B区总部大厦工程基坑开挖深度15. 9m，采用地下连续墙加2道钢筋混凝土支撑的围护结构。B区与A区连接段采用A区预先施作的ɸ1 200mm钻孔灌注桩加2道钢筋混凝土支撑的围护结构，外侧采用双排单轴水泥土搅拌桩加桩间高压旋喷桩止水。水泥土搅拌桩桩径550mm，间距350mm，桩长约15. 8m。桩间二重管高压旋喷桩桩径600mm，桩长约13. 3m。基坑围护结构剖面如图1所示。
基坑在开挖第2道混凝土支撑以下的土方时，桩间出现大面积漏水，坑顶出现地面塌陷，严重影响基坑的正常施工。
根据勘察报告，场地内地基土按成因类型可分为人工填土层、冲积土层、残积土层和基岩4层。地基土从上至下依次为：①人工填土层，主要由中粗砂组成，局部混砖块和碎石，层厚2.2~9. 1m；②2粉细砂层，局部夹薄层淤泥质土，层厚1.3~ 12. 2m：粉质黏土层，层厚0.6~4. 5m;②3中粗砂层，局部夹中砂和砾砂，层厚1.0~9. 5m；②4淤泥质土层，混较多粉细砂，层厚0.6~4. 3m；②5粉质黏土层，层厚0.7~ 10. 8m；③粉质黏土，层厚1.0~5. 5m；④1全风化泥质粉砂岩层，层厚1.0~5.1m；④2强风化泥质粉砂岩层，层厚0.5~ 17. 9m;④3中风化泥质粉砂岩层，层厚0.6~ 13. 7m；④4微风化泥质粉砂岩层，层厚0.8~ 17. 9m。
水泥土搅拌桩和高压旋喷桩的桩端均穿透砂层并进入下卧粉质黏土层≥1. 5m。
根据勘察报告，场地内稳定地下水位埋深为0. 30~1.90m。场地距离珠江约80m，珠江水位受潮汐影响较大；场地内上覆土层均为强透水砂层，场地内地下水与珠江水存在水力联系；场地内地下水位受珠江潮位波动较大，平均水位变化幅度为1.0～3. 0m。
2基坑渗漏原因分析
根据项目A区基坑的开挖经验，基坑开挖至10. 5m后，支护桩桩间均出现不同程度的渗漏现象，因此，在B区与A区连接段基坑开挖前，在支护桩桩间补打1根ɸ600mm二重管高压旋喷桩。但在基坑开挖至第2道混凝土支撑梁底面标高下1m左右（开挖深度约11m），支护桩桩间还是出现了较大的渗漏点，基坑外侧砂土在坑内外高压力水头作用下向基坑内喷涌，坑顶地表大面积塌陷，严重影响基坑的安全和正常施工。针对基坑出现的严重渗漏，分析原因如下。
2.1 水泥土搅拌桩桩下端开岔
单轴水泥土搅拌桩下端开岔是搅拌桩施工的质量通病，单轴搅拌桩止水帷幕桩下端出现渗漏最为普遍。
单轴搅拌桩的施工垂直度偏差为1%，考虑到施工偏差，单轴搅拌桩深度在10m以内的搭接质量能有所保证，深度超过10m后往往会出现开岔。本工程场地局部区域中粗砂标贯击数超过15击，搅拌桩在施工过程中搅拌头易向局部软弱处偏斜，更易造成搅拌桩桩端开岔。本工程支护桩间的渗漏点普遍出现在开挖深度11m以下，与搅拌桩下端开岔有直接关系。
2.2 围护桩施工顺序有误
A区项目在进行围护结构施工时先施工支护桩，然后施工外侧单轴搅拌桩；由于支护桩施工完毕，为防止搅拌桩施工过程中搅拌头碰到支护桩混凝土，搅拌桩施工轴线向外放5~ 10cm，导致搅拌桩与支护桩未紧密贴合，存在一个纵向的过水通道。一旦外围搅拌桩出现漏水点，势必造成桩间大面积渗水涌砂。
2.3 高压旋喷桩封堵效果不佳
本工程为了增加止水帷幕的止水效果，在桩间增设1道高压旋喷桩止水。高压旋喷桩采用二重管旋喷，桩径600mm，设计旋喷桩与支护桩的搭接长度约为130mm。一方面，在实际施工过程中，由于支护桩的施工偏差和旋喷桩的定位误差，局部区域旋喷桩与支护桩未能咬合；另一方面，由于基坑临近珠江，在饱和动态含水砂层中施作高压旋喷桩，极易发生浆液被水流带走的情况，成桩质量差。因此，桩间高压旋喷桩封堵效果不佳，必然导致桩间出现渗漏。
虽然B区与A区连接段在基坑开挖前补做l根高压旋喷桩，但由于原来施作的高压旋喷桩已形成地下障碍，封堵效果依然不好。
3基坑堵漏措施
基坑第3层土方开挖后就出现了几次较大的险情，经过对基坑渗漏原因的分析，采取了一系列有针对性的堵漏措施，确保了基坑的安全施工。基坑堵漏的整体思路是先堵砂，再堵水，后补强。
1)坑内回填反压 基坑第3层土方开挖时，先开挖支护桩侧壁土方寻找漏水点，一旦发现漏水点，立即开挖基坑内的土方来进行反压。由于渗漏点水头压力差大，反压土应采用黏性土，防止反压土被水流冲走。反压土回填高度以高于腰梁顶面标高1~ 2m为宜，确保渗漏点不涌砂，仅有清水流出。
2)注浆加固 在支护桩渗漏点止水帷幕外侧每隔1. 5m盲打注浆孔，低压注入水泥浆，待发现坑内渗漏点清水夹带水泥浆流出时，在水泥浆溶液中加入水玻璃，即采用双液浆对渗透路径进行封堵。双液浆终凝时间过长，注浆时跑浆、漏浆非常严重；而初凝速度过快易造成堵管，施工不方便。
根据研究成果和经验，采用39Be’水玻璃，水灰比1：1，水泥浆与水玻璃比1:1，浆液初凝时间约64s，终凝时间187s，封堵效果良好。
3)桩间增设高压旋喷桩 随着基坑开挖深度的逐渐加深，止水帷幕开岔和未咬合的概率增大，基坑渗漏的风险更大。为确保基坑深层开挖时不发生渗漏，在支护桩间增设高压旋喷桩进行封堵。由于原施工的高压旋喷桩已形成地下障碍，增设的高压旋喷桩宜在支护桩轴线内侧，且每个支护桩间增设2条，旋喷桩补打位置如图2所示。
高压旋喷桩施工应在冠梁上引孔，预先通过漏水中心线引垂线至冠梁顶来确定旋喷桩施作位置。引孔时通过坑内桩缝观察钻杆的垂直度，避免发生偏斜。由于基坑内土方已开挖或局部开挖，旋喷桩施工时为防止反压土被高压浆液击穿，应重点关注压力值对堵漏效果的影响。旋喷桩下端施工压力值宜取25~30MPa，当旋喷桩施工至腰梁底部标高1. 000~2.000m时，应将压力降低，以18~20MPa为宜。
4)钢板封堵 由于增设的旋喷桩位于支护桩中心线内侧，为防止开挖时水头压力大将形成的旋喷桩体冲开，桩间应采用钢板封堵形成保护。在两侧的支护桩上植入膨胀螺栓，再采用快干水泥进行封堵找平，然后将钢板与膨胀螺栓焊接牢固。
4 主要监测结果及分析
4.1 支护桩桩顶沉降
从第2层土方开挖至封底混凝土垫层施工完成，支护桩桩顶沉降的变化如图3所示。从图中曲线可以看出，基坑出现渗漏后，支护桩的桩顶沉降逐渐增大；待基坑实现封堵，土方开挖和混凝土封底垫层施工完成后，支护桩的桩顶沉降逐渐趋于稳定，累积沉降达12mm。
4.2 支护桩桩顶水平位移
从第2层土方开挖至封底混凝土垫层施工完成，支护桩桩顶水平位移的变化如图4所示。从图中曲线可以看出，基坑第2层土方开挖完成，支护桩桩顶向基坑内侧发生约15mm位移。基坑出现渗漏后，由于基坑外侧土体局部被掏空，支护桩桩顶有向基坑外侧位移的趋势；随着基坑漏水点封堵，止水帷幕外侧注浆加同后，桩顶逐渐向基坑内位移。坑底封底混凝土垫层施工完成后，支护桩桩顶水平位移逐渐趋于稳定。
4.3 支撑轴力
从第2层土方开挖至封底混凝土垫层施工完成，混凝土支撑轴力的变化如图5所示。从图中曲线可以看出，随着基坑开挖出现渗漏，第2道混凝土支撑轴力变小，主要是由于桩外侧土体流失形成局部孔洞，坑内回填反压土造成支护桩向坑外侧偏移，支撑压缩量减小。基坑封堵和注浆加固后，随着土方开挖的进行，第2道混凝土支撑轴力逐渐增大，第1道混凝土支撑轴力逐渐减小，第2道混凝土支撑的荷载分担比逐渐增大。待坑底混凝土垫层施工完毕后，混凝土支撑轴力逐渐趋于稳定。
4.4坑外地表沉降
坑外地表沉降曲线如图6所示。从图中曲线可以看出，基坑开挖出现渗漏后，曲线发生突变，说明坑外地表受渗漏流砂影响发生较大沉降，单日最大沉降约30mm。随着堵漏的施工，地表沉降逐渐减小；待坑底混凝土垫层施工完毕后，地表沉降趋于稳定，稳定值约66mm。
5 结语
本工程采取一系列措施对基坑渗漏点进行成功封堵，确保了基坑的安全施工。通过对基坑渗漏原因的分析和堵漏的施工，得到如下结论。
1)在临江深厚砂层的基坑支护结构设计时，方案选型非常关键。由于砂层的透水性强，围护结构宜选择连续封闭的止水帷幕，应采用地下连续墙。一旦渗漏涌砂，必将引起钢支撑松动和锚索失效，为保证基坑安全，支撑体系宜采用钢筋混凝土内支撑的支护形式。
2)在基坑渗漏出现喷水涌砂时，应采用“先堵砂，再堵水，后补强”的施工方案。分析渗漏产生的主要原因，采取有针对性的补强措施。高压旋喷桩是桩间补强的较好措施，但在施工前应先堵水，避免动水对浆液的稀释和冲刷，造成成桩质量差。
3)基坑开挖过程中，应实时动态监测。当基坑出现渗漏险情后，应加密观测，及时反馈监测数据来指导堵漏施工。当监测数据临近基坑报警值时，应组织甲方、设计、专家等分析讨论，制定相应的应对措施，确保基坑安全施工。
4)基坑开挖过程中，若可能发生渗漏，应调整土方开挖顺序，先开挖围护结构侧壁的土方，提前暴露渗漏点。一旦发生渗漏，立即采用基坑中部的土方回填反压，尽可能减少涌砂量，减轻对周边环境的破坏。
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