地鐵深基坑滲漏水原因與預防

前言：本站為你精心整理了地鐵深基坑滲漏水原因與預防范文，希望能為你的創作提供參考價值，我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文，歡迎咨詢。

施工因素本文涉及的施工因素主要是圍護結構施工和基坑土方開挖施工。圍護結構施工當前城市地鐵深基坑施工中主要采用地連墻作為圍護結構，圍護結構施工水平參差不齊，如果管理人員在現場管理不力，容易造成地連墻施工出現質量瑕疵，從而誘發地連墻出現滲漏水的風險。地連墻施工中經常出現的主要問題及形成原因如下：1）混凝土本身質量不好，造成地下連續墻墻體混凝土開裂漏水；2）地連墻接頭管繞灰致使接頭處漏水；3）地下連續墻施作深度不夠，不足以隔斷透水層；4）護壁泥漿欠佳，土體塌落于混凝土內，使地下連續墻形成孔洞引起漏水；5）地下連續墻鋼筋籠內設置的接駁器數量過多，間距較小，并且集中在一個層面上，容易形成一個隔斷面，使混凝土的骨料難以充填至2層接駁器間，導致混凝土不密實而產生滲漏水；6）地下連續墻豎直度超標、接縫加固不到位、墻體不均勻沉降，造成接頭縫位置開裂。

基坑開挖關于地鐵基坑開挖和結構施作，現在還沒有適用于全國的規范性文件，但在地鐵施工較早的城市主要就開挖方法、開挖深度、架設鋼支撐等內容出臺了相關地鐵基坑土方開挖規程。

基坑施工地鐵施工主要步序如下：1）施作地連墻—樁基礎—格構柱—坑內降水；2）開挖土體至第1道支撐，施作該支撐；3）開挖土體至第2道支撐下05m，施作第2道支撐；4）依次開挖至坑底，施作墊層、結構底板；5）待底板達到設計強度，拆除支撐。從施工步序可以很明顯地看到基坑開挖的基本要求就是先撐后挖，施工到支撐下05m后就要架設支撐，然后才能繼續開挖。但現實中由于鋼支撐的架設干擾挖機挖土，影響施工效率，很多施工單位為搶工期不顧安全，最終導致事故發生。

現場施工存在的隱患圖3為某基坑土方施工現場，在基坑端頭，土方已經開挖至第2道支撐下5m多，但第2道鋼支撐卻一直未架設。根據以往監測數據，圍護結構在開挖12h內變形最大，變形最大位置集中在基坑底板標高上下5m范圍內。如果在基坑開挖到規定深度不及時架設支撐，圍護結構很可能會出現大變形，致使圍護結構變形過大而開裂，給主體結構施工和基坑開挖帶來安全隱患。地鐵深基坑土方開挖過程中，另一個常見安全隱患是在圍護結構外側大量堆載。常常堆放大量鋼支撐、開挖的土方、機具設備等，大大增加了圍護結構的附加荷載，使得圍護結構變形過大，導致與其相接的墻體錯動開裂，造成圍護結構漏水。

水位監測中存在的問題施工監測作為深基坑施工的一部分，是確保工程安全的重要環節。監測的主要作用就是及時發現施工中的風險，提醒施工單位采取措施將事故消滅在萌芽之中。然而在深基坑施工過程中，地下水監測卻存在諸多問題。

埋設時間不及時用于指導基坑監測工作的GB50497—2009《建筑基坑工程監測技術規范》對水位監測有如下規定：潛水水位管應在基坑施工前埋設，濾管長度應滿足測量要求。什么是“基坑施工前”？一般理解基坑施工前就是基坑開挖之前，許多施工單位都是這時候才開始埋設水位管。水位管的埋設流程如下：1）用地質鉆機鉆孔，鉆孔深度根據所測區域水位決定。2）將裝好濾管的水位管下到孔內。由于鉆孔時孔內有大量泥漿用于護壁，所以材質較輕的PVC管下不去，只能在管內大量注水，才能將管埋設到設計位置。3）回填土體。因為泥漿密度較大，水位管在浮力作用下會上浮錯位，致使慮管不能安設在含水層內，所以需要回填土體固定管體。從水位管的埋設過程可以看到，由于下管過程中管內注有大量清水，水位管埋設后并不能立即開始測量，需要2～3周時間，待到管內水位與地層水位恢復一致時才能開始測量，而且前3天要測量3次值，取平均值作為初始值，之后才能開始水位的正式測量。由此可見，從埋設水位管到真正開始水位測量，周期為17～24d，如果在土方開挖時才開始埋設水位管，可能會出現水位監測不及時，影響基坑安全。如果是基坑開挖后才開始埋設水位管，往往還會錯過基坑開挖前的降水階段監測。基坑降水也是水位監測的重點，因為根據開挖前基坑降水過程中基坑外水位變化的情況，就可以初步分析基坑的滲漏水情況。綜上所述，水位管埋設的最佳時間應該是圍護結構完成后基坑降水施工前，將水位管埋設好，并測量初始值。

各隔水層隔水措施不力承壓水由于其水量一般較大，而且有一定的壓力，一旦滲漏往往會造成嚴重的工程事故，所以承壓水是水位監測中的重點。規范中要求承壓水位監測時，被測含水層與其他含水層之間應采取有效的隔水措施。規范的隔水層是采用高質量的黏土球回填到孔內，回填高度要大于原地層隔水層高度。但現場施工時，很多單位為圖方便，在承壓水埋管回填土時都是直接就地取土，使各含水層聯通，致使水位監測的數據失去指導意義。

監測預警較難規范中水位監測報警值規定地下水位變化絕對值為1000mm，速率為500mm／d。地層中由于地下水聯通性強，當局部發生滲漏，其他區域水很快補給過來，監測顯示水位變化不明顯，難以評估水位下降帶來的施工風險。由于水位監測的非連續性，一旦水位監測出現明顯下降，可能已經發生大的滲漏水事故。目前的水位監測方法在實際施工中很難達到預警要求，基坑水位監測仍有大量基礎工作需要各方人員不斷總結與完善，并最終形成規范性文件，指導水位監測工作，保障基坑施工安全。

滲漏水的預防處理

預防基坑滲漏水事故的發生，不僅需要加強施工管理提高圍護結構的施工質量，截斷封堵滲漏水發生的通道，更應該加強基坑土方開挖過程的管理，嚴格按規范施工。但即使施工中嚴格按規范操作，在圍護結構和土方施工中也難免會出現問題，當這種不利情況出現時，及時發現滲漏水并采取措施顯得尤為重要，這樣就可以用較少的成本，將風險消滅在萌芽之中。21及早發現滲漏根據上文的介紹，現有的水位監測手段無法滿足，只能完善和提高基坑施工中的水位監測手段。常用的有如下幾種：1）近似計算方法及室內的模型或模擬試驗分析方法。該方法主要是通過現場采集數據，并根據流體力學解析解法、水力學法、圖解法等進行分析判斷。該方法對監測人員要求較高，而且理論計算與選取的計算方法、計算參數關系很大，預測結果只能定性反映水位變化情況。2）同位素示蹤法。該方法是通過在地層中放入同位素示蹤劑，利用示蹤儀進行跟蹤測量，找到滲漏通道和滲漏點。可以在滲漏水發生時，對水源進行確定，預測目的不易達到。3）高密度電法［5－6］。它是以巖土體的電性差異為基礎的一種探測方法，根據在施加電場作用下的地層的傳導電流分布規律，推斷地下具有不同電阻率的地質體賦存狀態。該方法對山區和采空區等不良地質探測較為準確，但易受電力設施和地下管線干擾，在探測滲漏水方面不具優勢，而且也只能是定性的，無法定量監測。4）溫度示蹤法。隨著國內外對于溫度示蹤法和反分析研究的發展，滲流監測領域出現了新的研究理論和方法，并發展成為一種新的理論，即滲流熱監測理論，在此理論基礎上發展了滲流熱監測技術，它不僅能更準確、有效地反映土體內部的滲流狀態，而且能加深對滲流狀態發展變化過程的認識，能夠準確發現早期滲漏情況和滲漏點。溫度示蹤法在基坑滲漏監測中主要有以下優點：①監測儀器價格低廉，現場操作簡單；②可以實現長時間連續監測；③現場一般技術工人就能進行監測。溫度示蹤法檢測原理：地層表面的溫度與環境溫度有關，隨季節發生周期變化。這主要是因為地層表面的溫度不僅受地表附近的大氣溫度影響，還受到太陽照射的影響，因此地表的溫度是有季節性的。由于地表水的溫度是隨著地表大氣環境溫度變化的，地表水補給到地下后，將影響地層中的溫度，影響的程度與補給量和距離等因素有關。在季節溫度影響點（如鉆孔溫度曲線上的拐點）以下深部地層的溫度將隨著深度的增加而上升。所以根據地層中溫度的變化就可以準確地判定地層滲流的分布情況，從而確定地層的滲透性以及集中滲漏等［7－8］。

當鉆孔穿過裂隙或滲漏帶時，由于受地下水水平流動的影響，溫度分布曲線會出現“尖峰狀”異常，如圖4所示。圖4（a）為地層中無強滲漏帶時，鉆孔中溫度分布的正常曲線，此時溫度曲線分布只與深度有關，隨深度增加而線性增加，反映正常的地層溫度分布。圖4（b）為鉆孔穿過地層中的強滲漏帶，且滲漏水的溫度較高時，導致溫度分布曲線出現異常，根據曲線發生異常的變化進行分析。溫度示蹤法現場操作也較為簡單，使用測溫儀器測量水位管內不同深度水的溫度，繪制曲線，根據曲線的變換規律分析滲漏水情況。這一方法與傳統的方法相結合，在成本投入不大的情況下，可以較準確地預報滲漏水地點，預防涌水事故的發生。22滲漏封堵措施對于地下連續墻的接頭輕微滲漏，可采用先引后堵方式進行封堵。首先，沿地下連續墻豎向接頭的混凝土表面開鑿出一條約3cm×3cm的凹槽，放入半圓形的PVC管，此時滲水沿半圓槽向下流動，表面用速效水泥進行封堵，形成滲水暗道。其次，進行混凝土襯砌施工，當襯砌混凝土達到設計強度后，再對滲水暗道自下而上反向注雙液漿，快速填充滲水通道。

當滲漏水較大時，就需要對地連墻外側土體進行處理，常用的處理措施為高壓旋噴法和袖閥管注漿法。1）高壓旋噴。高壓旋噴灌漿是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進土層后，從噴嘴噴射固化劑，沖擊破壞土體，同時提升鉆桿，強制攪拌，使固化劑與土體充分混合形成一體，經固化后形成一定強度、互相咬合的地下防滲漏帷幕，從而封堵地連墻裂縫，達到阻止泥砂從裂縫處流失的目的。該方法既經濟、快速、安全可靠，又不影響后續施工。2）袖閥管注漿。用鉆機進行套管鉆孔，鉆到規定的深度，安設袖閥管。通過袖閥管可實現定點、定位注漿，封堵地下水并對周邊土體進行加固。袖閥管注漿工藝具有以下優點：①可實現定點、定位注漿；②可進行多次重復注漿；③注漿時范圍較容易控制；④鉆孔和注漿作業可平行作業；⑤可根據地層特點選擇不同的注漿段長和注漿壓力。一般滲漏水，通過上述措施基本可以實現封堵。

結論與建議

基坑滲漏水防治是一項系統工程，對于施工的各個環節都十分重要。在當前的施工現狀下，及時發現早期滲漏并采取有效措施是最為重要的。針對滲漏水事故的預防，有如下建議：1）對圍護結構施工過程中出現的問題進行詳細記錄，結合工況科學分析水位監測數據，準確分析判斷滲漏水原因。2）選擇科學、有效的水位監測方法，提高水位監測的靈敏性，積極預測基坑滲漏水狀況。3）根據水位、圍護結構、周邊環境對滲漏水發生的風險及危害進行準確評估。4）一旦局部發生滲漏水，應該采取積極有效、快速高效的封堵措施，預防滲漏水事故發生。

作者：趙云非王曉琳單位：中鐵隧道集團有限公司技術中心洛陽理工學院