浅谈中间风井基坑漏水处理技术

金丽琴

（上海申诚隧道轨道交通工程监理公司， 上海 200070）

浅谈中间风井基坑漏水处理技术

金丽琴

（上海申诚隧道轨道交通工程监理公司， 上海 200070）

介绍了轨道交通中间风井基坑渗漏水处理情况，着重阐述了基坑出现险情的处理技术。

基坑；渗漏；回灌；注浆；液氮冰冻

1 中间风井工程概况及水文地质

某轨道交通中间风井内径尺寸为 35 m×53 m，其中主体为 35 m×18.5 m，主体底板埋深 28 m，为地下二层结构，外挂风道埋深 13 m，围护形式采用叠合墙形式。风井共设 2 个活塞风井、一个排水风井、一个新风井和一个出地面的安全出口，基坑安全保护等级为一级。

该风井采用厚 1.2 m，长 48 m 的地下连续墙，脚趾插入土层在⑦2-1层，明挖顺筑法共设 8 道支撑(第一道为混凝土支撑、其余下道为钢支撑）。外挂风井采用 0.6 m、长 24 m 的地下连续墙，脚趾插入土层在⑤1-1层，采用明挖顺筑法，共设 4道钢支撑。中间风井施工阶段为盾构工作井，有盾构接收、始发井的功能。

地基土层特征：拟建场地内分布的土层自上而下可划分为 8 层。其中第①层为填土，土层厚度为 2.7 m，层地标高+5.310～2.610 m；第②1层为粉质黏土，土层厚度 1.7 m，层底标高 +2.610～+0.910 m；第③层为淤泥质粉质黏土夹砂质粉土，厚度为 2.4 m，层底标高 -1.390 m～-3.790 m；第④层为淤泥质黏土，厚度 9.7 m，层底标高 -3.790 m～-13.490 m；第⑤1-1层为黏土，厚度 6.4 m，层底标高 -13.490 m～-19.890 m；第⑥1层为粉质黏土，厚度为 2.6 m，层底标高 -19.890 m ～-22.490 m；第⑥2层为粉质黏土、厚度 2.1 m，层底标高-22.490 m～-24.590 m；第⑦1-2层为粉砂，厚度为 3.9 m，层底标高 -24.590 m～-28.490 m；第⑦2-1层为粉砂，厚度 20.7 m，层底标高 -28.490 m～-49.190 m；第⑦2-2层为粉砂夹粉质黏土；第⑦2-3层为粉砂；第⑧层为粉质黏土。

水文地质条件：中间工作井拟建场地勘探深度范围内的地下水类型有浅部土层中的潜水及深部第⑦层中的承压水，其水位动态变化主要受大气降水和地表迳流影响，根据地质勘察报告，地下水埋深一般为 0.7 m～4.00 m，相应标高为 3.51 m～1.32 m。上海地区地下水平平均水位埋深为 0.5 m～0.7 m，低水位埋深为 1.5 m。第⑦层为承压含水层，承压水头随季节、气候、潮汐等因素呈年周期性变化，埋深一般为 3 m～11 m。

2 施工进展情况和发生险情情况介绍

中间风井基坑深 28 m，处于⑥2层，距⑦层仅有 1 m 多，于 2011 年 3 月 11 日开挖至坑底，并于 3 月 12 日晚上 10:00完成底板垫层混凝土的浇筑。3 月 13 日上午 7 点左右在中间风井基坑西侧作业时发现 E-1、E-2 两幅地下墙接缝处在垫层处有少量泥水上冒的现象，立即采取接缝引流堵漏措施，并在漏水处布置袋装水泥进行封堵。但至中午 12:00 漏水量有所增大，并有泥沙涌入基坑内，下午 13:00 采取在基坑外侧引孔进行双液浆注浆施工，基坑内有浆液流出，但双液浆未凝固，漏水现象无明显减缓。经现场讨论后于下午 18:00 开始采取压注聚氨酯的堵漏措施，由于渗漏点位于基坑下部⑦号土层内，漏水量较大，聚氨酯堵漏效果不明显，漏水现象无法控制，此时中间风井基坑西侧地面已发生较大沉降。考虑到基坑本体和周边地下管线的安全，决定于 3 月 14 日凌晨 3:00采取向基坑内回灌水措施，以达到基坑内外水压平衡。

3 处理技术

3.1 基坑内回灌水

基坑内外承压水水位高差约 20 m，为防止在较大承压水水头压力下，基坑继续渗漏引起周边地面及管线较大沉降，采用向基坑内回灌水的方法以平衡内外水土压力。

根据前期承压井抽水试验，坑内承压静水位埋深约为-9.2 m，对应基坑回水高度为基坑中框架上约 2 m，回灌方量约为 11 000 m3，回水到位后停止坑内 YP1-5 承压井抽水。同时对 YP6 观测井水位进行观测。

3.2 基坑西侧地面浅层注浆充填

由于基坑渗水引起基坑西侧场地较大地面沉降，大约有16 cm，为防止地层出现空洞引起后期较大地面沉降以及确保后期盾构出洞冰冻加固施工效果，在冰冻施工前对该地层进行浅层注浆充填，注浆深度为地面以下 2 m～12 m 范围，注浆采用单液浆，水灰比为 0.6，总的注浆量约为 320 m3。

3.3 地下墙接缝冰冻法加固

在渗漏水地下墙接缝外侧，结合原中间风井进出洞冰冻加固方案采用垂直钻孔液氮冻结加固，使地下墙接缝外侧土体进行冻结，形成冷冻加固体，起到封闭渗水通道的作用。

3.3.1 冻结管的布置

在地下墙 E-1 与 E-2 及 E-1 与 N-9 接缝处布置液氮冻结孔，经与原进出洞冻结加固布置图比较后，正好可以利用原A15、A16、A17 及 A21、A22、A23 冻结管位置，冻结管间距为 800 mm，深度为 36 m，共计 6 个，同时设置 1 个测温孔，T1 距中间位置向后 500 mm，约离最近冻结孔 600 mm，另为降低后续施工其他冻结孔施工难度，先期将液氮孔周边冻结孔施工完毕。

3.3.2 测斜

在冻结孔施工时要求每个孔的偏斜率均控制在 1% 以内且不宜向盾尾方向偏斜。利用经纬仪结合灯光对每个成孔进行测斜，测得每个孔的偏斜率均小于 1%，冻结管的平面位置和垂直度偏差均在设计范围内，最大偏差为 20 mm。

3.3.3 液氮冻结施工

(1）制冷设计。液氮冷冻预计冻结交圈时间为 5 d，根据其效率 10 cm/d 的冷冻体扩散速率，冷冻运行 7 d 后，冷冻体可以完全交圈，冷冻体有效厚度为 1 150 mm，可以满足要求。

液氮冻结的关键环节为温度控制，液氮储藏罐出口的温度控制在 -150℃～-170℃，压力控制在 0.1 MPa～0.15 MPa为宜，冻结管出口温度控制在 -50℃～-70℃，压力控制在0.05 MPa～0.1 MPa 为宜，压力调节可使用液氮储藏罐上的散热板，温度调节使用每组回路中截止阀。

采用液氮管两孔串接，保证各液氮管均匀向外扩散冷量。管路用不锈钢软管连接，管路用低温液氮阀门控制，所有暴露冻结管路用保温泡沫板或者棉花保温。用容积不小于20 000 l 的液氮容器，作为冻结期间液氮的缓冲和储备以防液氮供应出现中断。

液氮的需要量计算如下。

冻土体积约为：宽×深×厚度=3.5×36×2×2=504 m3

每立方米冻土需要液氮为 500 kg，则需要液氮 504× 500=252 000 kg，则每天大约 36 t 液氮。

维护冻结视土体是否稳定而定，如果每天按 24 h 计算，每组每小时约 200 kg，共分 2 组，每天维护冻结需液氮量 24× 200×2=9 600 kg，暂定维护冻结时间为 10 d，合计维护冻结液氮总量为 9.6×10=96 t。

液氮的总需求量为 252+96=348 t。

(2）由于液氮属于无色无味的气体，人员在不知不觉的情况下容易产生窒息，考虑到液氮安全使用问题，液氮安放在通风良好、远离生活区的位置。

3.3.4 坑内抽水及泥沙清理

液氮实际积极冻结 7 d 后，实测测温孔的温度达到设计控制温度 -10℃，根据测温孔温度判断冻结壁厚度已达到设计厚度，随即开始基坑内抽水、泥沙的清理工作。

(1）基坑抽水、泥沙清理。基坑内回灌水约 11 000 m3，基坑底部有约 100 m3泥沙及在抢险阶段回填的水泥土袋及回填土，因此整个基坑清理分两阶段进行。

第一阶段：上部清水采用大功率潜水泵抽除，抽水抽到一定的标高时停抽并对坑内的水位进行观测，水位无异常再继续抽水。

第二阶段：底部泥沙及水泥土袋通过高压水枪冲洗经大功率泥浆泵排至地面，坑内的余水抽完后，吊入小挖机将水泥土袋等通过土箱运出基坑。

(2）坑内承压水开启。当开始对基坑内回灌水进行抽水后，为了防止坑底承压水的突涌需根据坑内水位降升，分阶段开启原坑内承压降水井。

3.3.5 基坑内部结构回筑

基坑清理完成后尽快投入施工力量进行底板钢筋绑扎及混凝土浇筑，底板混凝土采用了早强混凝土。当混凝土强度达到 50% 设计强度后，就停止液氮冻结施工。将液氮冻结管转换为盾构出洞口冰冻所用的盐水冻结管，同时根据内部结构施工方案依次将结构回筑完成。

3.3.6 对地下管线的影响

中间风井基坑开挖前煤气管已搬迁，在基坑北侧距基坑2.3 m 有一直径为 1 350 mm 的雨水管，基坑发生突涌时对雨水管、地表、地下墙位移等进行了加密监测，雨水管在基坑突涌的前后的 24 h 内最大沉降为 6 mm，地表最大沉降为165 mm，地下墙最大位移为 1.8 mm。在基坑后续施工期间，雨水管的单次最大沉降为 1.2 mm，地表单次最大沉降为 2.1 mm，地下墙单次最大位移为 0.5 mm，雨水管累计沉降虽出现报警值但未出现险情。

4 结 语

深基坑工程在施工过程中产生渗漏水的原因很多，应从围护结构开始，在施工中严格认真控制施工参数，使得围护结构对内衬结构来说，真正起到防水作用；围护结构出现渗漏水的原因较复杂，除控制好围护结构施工质量外，还应严控超挖、支撑轴力对称施加、支撑拆除等造成围护结构不平衡受力而产生的变形渗漏水。渗漏水的处理方法要以疏堵结合，以堵、引、排的方法处理。

当时基坑开挖同时基坑东西两侧进行进出洞门冰冻加固的冻结管打设，冻结管的深度为 29.91 m，基坑的深度为28 m，当时出洞段冻结管共完成 18 根，冻结管距地下墙较近，最小距离为 0.4 m，冻结管的打设对在完成混凝土垫层情况下的基坑有影响，今后在施工中应引起重视。

中间风井结构于 2012 年 9 月 15 日全部完成，经检查底板无渗漏水情况，侧墙有少量湿迹、经竣工测量结构沉降在允许范围内，于 2013 年 1 月 24 日顺利通过质监站的预验收。

通信地址：上海市天目西路290号康吉大厦市政楼906号。

TU712

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1007-4104(2014)02-0082-03

2013-08-29