某临河深基坑止水帷幕漏水原因分析与处理

宋 珪 刘红霞 江建华

(江西省地质工程(集团)公司，江西 南昌 330029)

1 工程概况

拟建项目位于常州市武进区中部，地块区位条件优越，交通便捷;周边主要为商业、办公、居住用地。地块东倚湖塘河，南临延政路，西靠常武路，北为加油站。地块总用地约为31 958.4 m2(47.938亩)，其中500 kV陵武5292线高压走廊用地面积约为7 344.4 m2。

本工程由A栋办公楼、B栋SOHO住宅楼及裙房(商业楼)和外扩地下室组成。

1)A栋办公楼地上预计72层，地下3层，建筑总高度约318 m，采用框架—筒体混合结构;

2)B栋SOHO住宅楼地上预计47层，地下2层，建筑物高度约158 m，采用框支剪力墙结构，底部5层为框支层，拟采用梁式转换;

3)裙房(商业楼)地上4层，地下2层～3层，建筑物高度约24.5 m，采用框架结构;

4)地下室为2层～3层，北部的纯地下室与南部带上部结构的整体地下室拟采用沉降缝分开;在1层以上主楼与裙楼之间设置抗震缝。A栋办公楼基底埋深约为18.0 m，B栋SOHO住宅楼基底埋深约为12.0 m。基坑平面如图1所示。

图1 基坑平面图

2 基坑漏水描述

2010年9月25日开始－5.6 m以下土钉施工。在施工同层面土钉时发现，东侧湖塘河侧的土钉在成孔时出现大量流水，而同层北侧和西侧没有发生这一现象。成孔后，进行土钉安放，并立即进行第一次注浆。当一次注浆水泥浆液流出孔口后，立即对孔口进行封堵。但待孔口封堵完成后发现，此时孔口流出的不是水泥浆液，又变成清水，随即又进行一次注浆。在该次注浆完成后6 h～8 h，进行第二次注浆。在第二次注浆过程中发现，水泥用量为同层西、北侧土钉注浆量的3倍左右，但无注浆压力。

2010年10月20日早晨7:00左右开挖－8.5 m处土钉施工作业面时发现，在开挖后不久，东侧止水帷幕桩上面－7.9 m左右处出现裂纹，长度25 m～30 m，裂纹最大宽度3 mm。

他手下的一个人说，现在是这种树换叶子的时候吧。我听了感觉好笑，我更换叶子可是在春季啊，现在已经是盛夏了。

2010年10月21日凌晨2:00左右，现场巡视人员发现裂纹变大并开始漏水，同时基坑顶部出现裂缝。

3 漏水原因分析

3.1 现场实际情况分析

东侧土钉自开始成孔时，孔内即出现大量流水，直至一次、二次注浆完成后尚有水流出，而这一现象在同层西、北侧土钉施工中基本未发生。同时，东侧土钉水泥注浆量为同层西、北侧土钉注浆量的3倍左右。

根据这一情况分析，基坑东侧湖塘河底下土层与现场内土层存在较大差异，河床底淤泥层太厚或河床土层为透水层，使得土钉在进入该部分土层后，河床中的水进入土钉孔道，形成大量流水。同时由于孔内流水的存在，使得第一次注入的水泥浆液无法进行初凝，全部被稀释后带走。当孔口进行封堵后，第二次注入水泥浆由于孔内水压力的存在无法对整个孔道进行充填，而由其他通道流出或在孔道某一部位形成扩大包，从而无法使土钉与周边土体形成整个加固体，失去土钉本身的作用[1]。

3.2 拉拔实验数据分析

为了摸清东侧土钉的承载力情况，特别进行了土钉拉拔试验，同时也和西侧土钉拉拔试验结果进行了比较。试验按随机选取，土钉试验结果如表1所示。

表1 土钉试验结果

上述各试验土钉的P—S曲线如图2～图6所示。

从图4和图5中可以看出，该两道土钉的承载力都相当高，但是土钉位移很小，说明土钉位移主要是土钉筋体的弹性变形[2]，土钉锚固体的变形只占很小部分，由此可以推定，土钉注浆极不均匀，可能在土钉的某个位置形成大的混凝土包裹体，该包裹体至基坑面间的土钉变形主要是钢筋的弹性变形，包裹体至杆末端变形很小[3]，根据计算，如包裹体位于杆末端，锚杆弹性变形约为20 mm。其中也有因为注浆效果极差，大量丧失承载力的锚杆，如M2-E3承载力不到43.41 kN。这和各成孔注浆阶段涌水串孔的施工记录一致。

图2 土钉M1-W1的P—S曲线

图3 土钉M2-W1的P—S曲线

图4 土钉M3-W1的P—S曲线

图5 土钉M2-E1的P—S曲线

图6 土钉M2-E2的P—S曲线

而对比西侧锚杆，土钉变形均较大。说明西侧土钉注浆沿土钉长度较为均匀，无大直径的水泥浆包裹体。

4 处理方法

4.1 现场应急措施

在发现止水帷幕桩上面出现裂纹后，项目部立即停止后续作业面的开挖，突击加快对已开挖面的施工，并安排专人对裂纹的变化及基坑周边环境的变形进行跟踪巡视，同时向设计单位报告该情况。

设计单位到场后，立即对情况进行了了解，同时对施工现场进行了观测后决定:

1)对已经开挖的作业段加快施工速度，以争取在最短时间内完成;2)继续安排人手对出现的裂纹进行跟踪观察，以确定其发展趋势;3)立即安排进行土钉的拉拔实验，分析裂纹形成的原因;4)根据实验结果，制定下一步处理方案。

项目部立即将设计单位意见交付给建设单位及监理单位，同时将意见内容落实到现场。

当发现裂纹变大并开始漏水，同时基坑顶部出现裂缝后，项目部立即对整个东侧进行回填。经过回填，基坑得到了稳定，同时漏水变得越来越小，直至停止，为设计单位进行施工设计争取了宝贵的时间。

4.2 施工措施

根据拉拔试验的数据分析结合现场实际情况并组织相关专家进行咨询后，决定采用:“坑内止水桩+外支撑”方案，如图7所示。

图7 坑内止水桩+外支撑方案剖面图

在东侧基坑内侧，设一排φ850的三轴水泥土搅拌桩，内插500×300的H型钢，隔一插一，长度是12 m。浅层设置三排土钉φ48×3.0@1 200，长度根据现场放样确定。然后设置两道锚索外支撑，采用3(1×7)钢绞线预应力锚索，水平间距是2 700 mm，孔径500 mm，长度22 m，水平角25°，采用钜联专利技术[4]。

之后对基坑进行密切监测，采用“坑内止水桩+外支撑”方案不仅很好的维护了基坑的安全稳定，而且解决了原先基坑漏水情况。

5 结语

1)临河深基坑容易产生土压力不平衡问题，如果选择的支护方式不得当，势必会影响基坑整体的稳定性和工期。

2)根据东侧土钉施工阶段的异常情况记录和试验结果，东侧土钉墙中土钉事实上并未起到加固土体的作用，而是按土锚的方式发挥作用，由于围护墙并不考虑按受力挡土墙来设计，结果三轴搅拌桩抗弯严重不足，导致墙体折断，发生漏水。

3)经过对基坑支护监测分析可知，此次事件发生后采取的现场应急措施和之后采取的“坑内止水桩+外支撑”方案，效果较为明显，对于类似工程事件的预防和处理具有借鉴作用。

[1] 刘景政，杨素春，钟冬波.地基处理与实例分析[M].北京:中国建筑工业出版社，1998.

[2] 王曙光.深基坑支护技术事故处理经验录[M].北京:机械工业出版社，2005.

[3] 赵志缙，江 帆.建筑施工手册[M].第4版.北京:中国建筑工业出版社，2003.

[4] JGJ 120-99，建筑基坑支护技术规程[S].