深基坑施工中不明井管风险处置技术应用实践

马 仕（上海市基础工程集团有限公司， 上海 200001）

承压水对基坑施工存在重大影响。随着基坑越来越深，承压水对深基坑安全威胁也越来越大。因此，施工中必须要做好承压水的降压工作，以确保基坑开挖的安全。有时基坑施工过程中会遇到不明井管等风险点，这些井管可能是周边工程打设的回灌井或坑外降压井，或是来历无从考证。然而这些井管的深度一旦深入到承压水含水层，将成为承压水贯通通道，给后续施工带来巨大风险，尤其是开挖过程中遇到这种情况，由于时空效应基坑开挖不可能长时间停止，处理起来更为棘手。工程实践中不乏由此造成的工程事故的案例。因此，必须给予高度重视和妥善处理，才能确保工程安全。

1 工程概况

上海市轨道交通 14 号线陆家嘴站车站主体总长为 219 m，标准段宽度为 28 m，车站有效站台宽度18 m，底板埋深 27.4 m，为地下 3 层结构，明挖顺作法进行施工。

施工场地位于上海市浦东新区陆家嘴金融区陆家嘴环路、花园石桥路交汇处，属于闹市区，周围现有建（构）筑物众多。车站 3 号出入口与南侧东亚银行大厦共用围护结构；4 号出入口及 4 号风亭与浦东威立雅自来水厂最短距离为 4.7 m，水厂建成距今已有 85 a 历史，为施工期间重点保护建筑。

车站主体位于正常地层与古河道地层交界区域（本次拟建车站待建部分大部分位于古河道分布区域），主要由黏性土、粉性土和砂土组成，分布较稳定，一般具有成层分布的特点，其中含承压水的 7 层土与 9 层土相互联通，车站底板距离 7 层含承压水层最短距离为 2.2 m。基坑开挖时最终需要将承压水水位降至底板以下。

2 不明井管情况

2.1 不明井管概况

轨道交通 14 号线陆家嘴站标准段基坑开挖深度为 27.4 m，在基坑开挖至 6.7 m 后，发现基坑内存在一口壁厚 20 mm，φ360 mm 的铸铁井管，深度未知，权属单位不详。经查阅相关资料与走访周边单位，未找到有关信息。由于其内部和侧壁不断有水冒出，现场立即停止了开挖施工。

由于不明井管深度未知，必须探明深度，明确其是否插入到承压水含水层，才能识别存在的风险，并提出针对性的应对方案。

2.2 不明井管深度探测

为探明该井管深度，现场先后已采用低应变检测及金属探测法对该不明井管的深度进行检测。

2.2.1 低应变检测法

首先拟通过低应变方法进行检测。由于低应变检测在金属介质中应用存在不确定性。为确保检测准确性，低应变检测法计划探测深度为 20 m。

检测结果显示自井管口至 20 m 深度处，均检测到金属井管。因此，初步可判断井管深度不小于自地面往下26.7 m。

2.2.2 金属探测法

为了进一步探明不明井管长度，决定采用更为准确的金属探测法进行探测。计划探测深度为 30 m。现场实际施工时，在不明井管旁边钻孔至 30 m，同时开启周边降压井，降低水头至 －6.7 m 以下，确保不出现涌水涌砂情况。随即下放检测设备进行金属探测。检测结果显示自井管口至孔底深度处，均检测到金属井管，因此初步可判断井管深度不小于自地面往下 30 m，说明不明井管已深入到承压水含水层。探测完成后必须对打设的探测孔采用注浆进行有效封堵。

综上所述，根据金属探测法、低应变检测法及现场情况判断，该不明井管深度至少不小于 30 m，并且与 ⑦ 层承压水层相连通，必须采取针对性措施对该井管进行封堵。

3 风险识别与分析

3.1 基坑开挖过程中的风险

由于探测井管深度已经插入到承压水含水层，且目前状况已经出现冒水情况，继续开挖无论井内还是井壁外都会成为承压水的贯通通道。同时，一方面为了保护周边环境，不可能放开大规模降承压水；另一方面由于 7 层土和 9 层土联通，靠坑内现有降压井无法确保水位维持在坑底以下。这些情况下，导致一旦出现承压水突涌等问题，将给工程带来巨大的风险，必须采取方案妥善处理。

3.2 结构回筑的风险

由于井管是铸铁材料，其穿越底板时的止水节点也是必须处理好的关键点。因为根据设计要求，底板达到强度后即可恢复一定的承压水水位，这对井壁外侧的止水措施带来更大的压力。井管结构是否完好，井的内部是否也会在结构回筑过程中成为承压水通道而威胁工程安全等也都是未知数。因此，必须采取一种稳妥的措施处理好结构回筑过程中存在的风险。

4 不明井管的处置方案

根据井管的实际情况及可能造成风险的分析与识别，经过综合的比较和评估，最终确定了采取在井管外侧打设钢套管的处置方案。采用这个方案，一方面可以有效规避开挖过程不明井管内外的涌水风险，另一方面也使后续结构回筑阶段的节点处理以及最终井管的割除更便于处理。钢套管的打设也必须选用合适的设备，避免打设过程过度扰动钢管周边土体而引起钢管侧壁涌水。同时，在开挖过程中做好钢套管周边涌水的应急预案。

4.1 钢套管的打设

井管直径为φ360 mm，预估井管施工成孔时孔径应在 600 mm 左右，据此，钢套管直径选择1000 mm，深度确定 42 m 深，以确保能够完全覆盖。

施工时，选用了一套 ICE50RF 免共振振动锤设备进行钢套管下沉。ICE50RF 较传统的桩锤施工相比，它是通过激振力产生高速震动，使土壤液化，不产生隆土情况下，克服摩擦力实现桩身下沉。避开了土体的共振频率，与周边土层没有共振，有效避免了对周边土地地基的损坏，而且还大大缩短了打桩时间，提高了钢套管施工的质量和效率。

施工前，测量人员通过架设在桩机的正面、侧面 20 m 以外 2 台互成 90° 夹角的经纬仪指挥桩机调整导杆垂直度，使桩锤、桩帽和桩身处于同一条垂直轴线，从而保证桩身的垂直度要求。

此过程中，严格控制第一节桩的沉桩质量，认真观测沉桩时的桩身变化情况，发现有偏移或倾斜时，立即分析原因，并采取措施予以纠正；保证第一节垂直度不得超过 0.3%，其余节垂直度不得超过 0.5%。当桩身位移较大或有明显走动时必须拔出且必须重新测设样桩，重新插桩。钢管桩为 6 m 长一节，采用 CO2气体保护焊的焊接方式进行连接，焊接完成后，采用超声波无损探伤方法进行焊缝检测。

实际钢管桩施工深度达到了 42 m。整个施工时间 4 h，钢套管垂直度良好，完全达到了预定的目标。基坑继续开挖过程中，对钢套管周边进行了跟踪监测，未发现侧边渗水情况，基坑开挖顺利完成。

4.2 结构回筑钢套管的处理

（1）结构底板施工时，在钢套管壁外焊止水钢板。底板完成后对钢套管外壁与结构间缝隙进行堵漏预注浆。待结构全部回筑完成后，关闭降压井，观察钢套管外壁与结构间缝隙未见渗水。

（2）结构回筑完成后，确认底板与钢套管之间已经有效止水后，就需要对不明井管及其与钢套管之间进行注浆填充。具体方案为对不明井管内部采用注浆封井，对不明井管及钢套管间夹层土进行高压旋喷桩加固。

不明井管采用注浆封井的注浆管应居中下入井管内，注浆管底端应进入滤管底部。注浆管安放到位后应在井管口固定管位。固定注浆管后，应向井管内填入瓜子片，回填顶面不低于地面以下 26.8 m；注浆时应控制注浆压力不小于 0.4 MPa；每注浆 0.5～1.0 m 高度的浆量后将注浆管上提相同高度，以保证注浆效果。

不明井管与钢套管夹层间等距布设 4 根高压旋喷桩，桩体直径不小于 800 mm，桩体搭接不小于 350 mm，加固区域为地下 26.8～42.0 m 范围；采用 42.5 级普通硅酸盐水泥，可适当添加早强剂，加固体单桩水泥含量不小于 25%，水灰比 1.0，提速应不大于 10 cm/min，单桩水泥用量不小于 200 kg/m，桩身垂直度误差不大于 1/100，强度应大于等于 1.2 MPa。

（3）高压旋喷桩达到强度后，抽出关内的余水，静止 48 h，观察是否有水渗出。确认封堵有效后，就要进行套管和井管的割除。

首先用手枪钻在底板上部钢套管和不明井管上打观测孔，并观察是否有水流出。在确认封堵有效后，切除底板顶面上方井管，人工挖清浮土至底板面 1 m 以下，并割除底板顶面下 1 m 范围内的不明井管，随后封填细石混凝土至井管断面，捣实并抹平，于钢套管内壁焊封一层止水钢板，并于其上布设单排双向 C32@150 mm钢筋，且与外层钢套管焊接牢固；随后由下至上逐层填实细石混凝土并焊封剩余两道止水钢板与加强钢筋；其中，顶层止水钢板加强钢筋应与底板顶层主筋焊接牢固，完成后浇注细石混凝土至底板顶面齐平。

5 结语

（1）涉及承压水的深基坑工程，开挖过程中如果遇到不明井管等障碍物，或是坑内工程桩、降压井及其他部位等出现涌水涌砂情况时，必须引起高度重视，否则将给基坑工程带来严重的后果。工程实践证明，打设钢套管的方法是应对上述情况的行之有效的方法之一。

（2）钢套管法一方面可以有效解决基坑开挖过程中不明井管等周边可能出现的涌水涌砂等风险情况，一方面在结构回筑时有利于防水节点的处理，以及不明井管的最终处理。钢套管的直径和深度必须根据工程实际情况进行综合确定。

（3）基坑继续开挖过程中，对钢套管周边进行了跟踪监测，未发现侧边渗水情况。这说明采用 ICE 50RF 免共振振动锤设备打设钢套管能够很好避免传统设备施工可能对管周边土体的影响，确保了开挖过程中安全，而且施工效率高，环境影响小，尤其在应急情况下应该得到更为广泛的应用。

（4）涉及承压水风险较大的基坑工程，在降压设计时，必须充分考虑到各种可能的情况，降压能力必须留有足够的余量，以备不时之需。钢套管法也可作为补打降压井的辅助方法得到广泛应用。

（5）涉及基坑外需要打设降压井或回灌井的过程，在工程完工后，必须做好基坑外侧井管的封堵工作，并留有完成的工程资料，避免这些坑外井管成为后续项目的风险点，为后续工程带来不必要的隐患。