地铁车站富水砂层地连墙施工风险分析

智慧渊，厉 风，高金铭

（苏交科集团股份有限公司，江苏 南京 210000）

某市地铁线多个车站位于富水砂层地层中，基坑围护采用地下连续墙加支撑形式，在基坑开挖施工中多次发生渗漏、涌水涌砂风险。对此，文章分析了富水砂层地连墙发生渗漏、涌水涌砂风险的原因、后果，并提出相应的防治对策，供同类工程参考。

1 工程概况

1.1 基坑工程地质和水文地质

该车站所处地层为江河漫滩区、江河阶地地貌单元特征，地基土分布不均匀，性质变化较大。下部基岩为白垩纪泥岩、粉砂岩。基坑开挖范围由上至下分别为杂填土层、粉质黏土层、中砂层，如图1所示。

图1 车站基坑与地质情况相对位置示意图

场地内潜水稳定，水位埋藏较浅，在自然地面下4.30～7.50m。孔隙微承压含水层水头埋深在地面下约7m，该含水层与其松花江具有密切的水利联系，以地下径流为主要排泄方式。承压含水层水头埋深在地面下约12m，主要补给来源为地下径流以及上层承压水的越流补给，以地下径流为主要排泄方式，地下水位基本不随季节变化。

1.2 基坑围护结构形式

车站围护形式采用地下连续墙结构，墙体厚度为800mm，标准段连续墙长度为38.43m，嵌固深度为17m。竖向采用5道支撑，第一道、第三道、第四道为800mm×1000mm混凝土支撑，第二道、第五道及换撑采用钢支撑（φ609，t=16）体系。如图2所示。

2 基坑地下连续墙发生的渗漏、涌水涌砂情况事例介绍

某车站基坑第二结构段土方开挖过程中发现墙角土体明显潮湿，人工探挖发现渗水细流，现场采用挖机挖土体反压；在坑外引孔注浆过程中，基坑内发生涌水涌砂险情，漏水点为相连两幅地连墙接缝处，位于地面下18m，渗漏点距离既有1号线车站主体结构约30m，距离既有1号线2号出入口水平距离约3m，距西南侧百货大楼约35m，如图3所示。坑内涌水涌砂2800m3，地面塌陷500m2，深6～8m，如图4所示。抢险历时6d，动用抢险人员累计2000余人次。事故造成出入口地面亭严重变形，结构多处开裂，如图5所示。

图2 车站基坑支护体系横断面图

图3 地连墙涌水涌砂险情断面图

图4 车站基坑内部地连墙涌水涌砂现场

图5 车站基坑地连墙涌水涌砂导致的周边建筑地表沉陷

3 地连墙渗漏及涌水涌砂险情严重后果

所述车站地连墙的涌水涌砂属于重大险情，造成既有1号线的车站内列车限速以及出入口临时封闭，施工车站涌水点周边地面大面积塌陷，虽然通过对周边商场和管线的监测未出现数据报警的情况，但是对后期商场建筑物使用以及管线安全使用造成了深远影响。

4 地连墙质量出现缺陷的原因

该次基坑险情主要是由地下连续墙质量缺陷造成的，地连墙墙体质量缺陷成因有很多，主要有如下几点：

（1）地连墙本身施工质量缺陷。地连墙在成槽施工或者墙体钢筋笼下放安装以及砼水下浇筑时可能出现局部塌槽夹泥块或接头刷壁不彻底夹泥砂，导致存在渗漏通道。当基坑开挖到渗漏通道部位时，坑内外水土压力平衡突然失稳，坑外水体推开墙体夹杂的泥块迅速涌入基坑内，坑外地下水位急剧降低，基坑外伴随严重的地面塌陷，使临近地下管线因地层塌陷的拉拽而断裂，交通道路因塌陷而中断，危及周边建筑和人员安全。

（2）墙外止水旋喷桩质量缺陷。一般旋喷桩主要设置在地连墙接缝位置，目的是补强接缝止水效果。如果其成桩质量存在重大缺陷，加固效果检验不到位，将会使墙体接缝外侧出现渗漏通道。

（3）设计及检测方面。车站地连墙墙体完整性检测一般采用声测管，其墙体检测频率未完全覆盖围护墙体，不能完全判断墙体的质量隐患，增加了渗漏和涌水涌砂的风险概率。

5 地连墙渗漏和涌水的防治措施

（1）设计方面。针对富水砂层地连墙围护结构施工的高风险性，在设计时应充分考虑关键工序的内容，比如设计地连墙时考虑在转角、变截面以及闭合幅段的声测管的增设，以及建议采取预加固措施等。

（2）施工方面。避免冬期施工地连墙，如特殊原因需要冬期浇筑时，应确保混凝土拌和、运输等环节的保温措施到位。地连墙街头应按照要求安装到位，同时应做好地连墙成槽时的泥浆配比、成槽过程记录、混凝土浇筑等关键工序的控制，防止出现地连墙体内夹泥、坍孔、露筋等缺陷。

（3）超前地质勘测技术方面。可以在基坑开挖前对地连墙采用FGM-ECR/EFT渗漏水检测技术等新型渗漏水检测技术，对检测出的渗漏点进行预加固措施；ECR检测技术原理为地下水在多孔介质中作层流运动和电流在导电介质中流动，通过静电场中点电荷形成的电场及等势线分布情况的数据采集确认渗漏点。如图6所示。

图6 ECR检测技术原理示意图

6 结束语

综上所述，对于今后地铁车站基坑围护结构质量风险，要有足够的认识、分析和判断能力，可以从设计、施工和检测方面有针对性地采取相应的防治对策，以降低基坑施工风险的等级和概率。尤其是随着检测技术的进步，多种检测技术已经日趋成熟和完善（如ECR检测技术），能够为地铁基坑安全施工提供超前且精准的数据支持，从而有效地减少地连墙发生渗漏、涌水涌砂的风险。