深基坑承压水成因及其处理措施

赵峰

摘 要：在高水头承压含水层的深基坑工程可能存在基底承压水突涌的风险。基于此，结合某地铁工程漏水现象，研究了承压水突涌的成因及其原理，并通过故障树分析法，对其成因进行总结，最后从预防控制以及应对工作两方面提出工程风险控制措施，通过具体的应急措施处理，取得良好的施工效果。

关键词：承压水 深基坑 隔水帷幕

1.工程概况

某地铁站地处金洲南路和百花洲路南边的交叉路口，车站在金洲南路侧面进行铺设。此站是地下三层车站，车站全长152m，宽为22.1m，前端的基坑宽24.1m，深度在24.5m～25.9m的范围内，顶板的覆土在3.5m左右。车站主体选择明挖顺作法进行建设。

某日设计方接到通知建新南路站大里程端头基坑南侧靠近地连墙部位有漏水现象，通过观察现场实际情况和分析相关监测数据，可以得知该次漏水成因：地连墙接缝处刷壁不干净导致接缝处施工时出现了薄弱点，同时因基坑开挖过程中基坑内外压力差不断加大，直到接近或达到薄弱点处，基坑外的地下水击穿地连墙薄弱点并涌入基坑；过程中伴随着流砂，逐渐形成渗漏路径，同时水土流失造成基坑外侧地面下沉的现象。

2.故障树分析

2.1承压水风险事故

本文研究了常见深基坑工程承压水风险的案例，通过分析总结了深基坑工程承压水风险机制的原理：对基坑土方开挖回筑过程中，打破了基坑内外侧之间的水土压力平衡，在构建新的平衡时，若是承压水的压力比开挖面下层土体的抵抗力或围护部分的抗渗力高，则会引发承压水冲破开挖面下层土体或是围护部分，掺杂大量的砂土进入基坑。因为承压有水位差，此类潜在的危险情况持续发展，许多水土进入开挖面，接着造成基坑出现不定风险以及破坏生态风险。另在围护部分的隔水帷幕下部存在隔水层时，承压水风险主要表现在隔水帷幕渗漏风险以及流砂风险；若相应围护部分的隔水帷幕没有隔离承压含水层的话，同样存在突涌、渗漏以及流砂一类的风险。

2.2承压水风险故障树

通过总结分析，本文制定了城市深基坑工程承压水风险的故障树状统计图，如图1所示。

对深基坑工程承压水风险故障树状统计图进行了如下叙述。

（1）坑底所存在的各项风险一般是因为隔水帷幕所插的深度太浅、没有装减压井或者是降水方案存在缺陷、隔水帷幕的水准有待提高、或降水井内有大量的残留物导致降水井及减压水通道失效，还有封井处理不合格等原因造成的。

（2）隔水帷幕的潜在渗漏风险和流砂风险大多数是受隔水帷幕的效果不佳造成的，大多是由于地下连续墙接缝处的施工质量有问题。

（3）深基坑承压水风险的外部原因有勘察报告没有及时对现场分布土层状况、承压的水位深度等一系列情况做出准确的反馈，或现场承压水以及周围江河和湖水之间有连接，或是受季节交替而造成的承压水位上涨等。

3.工程风险控制措施

3.1预防控制措施

（1）从故障树状统计图可以看出，基坑降水规划不科学而造成承压水风险的可能性最高。较为科学的预防风险的相关方法有：①在规划和建设方面，需要在进行现场降水测试之后，利用其结果来制定相应的降压井装设计划；②安装足够多的备用降压井，预防在土方开挖施工后出现降压井失灵的现象；③严格把控降水施工的过程，重视对降压井成井填回砂砾滤水层、洗井等重要部分的质量的监督及控制，防止出现泥浆将降水井的滤孔堵住，导致降压井失灵；

（2）围护结构隔水帷幕的不足不但会导致围护部分出现漏水和流砂的情况，同时可能造成坑底承压水出现突涌的现象，所以是承压水风险控制的关键部分。风险预防控制主要是以下两个方面：①计划和建设时要保证隔水帷幕的下行程度，实现承压水流入对土方开挖影响在可控范围内；②建设时，需要维持隔水帷幕的强度和均匀程度，实现承压水渗流作用力的理想效果。

（3）在深基坑工程建设时，坑内的残留物会造成承压水突涌的现象，引发坑内突涌风险事故频发。风险控制措施主要有以下几点：①需要重视勘察过程的现场勘探、进行设计规划、初期开挖勘探等方面的监督和管理，对于出现遗留的区域积极调整和加固，快速切断承压水作用通道；②对开挖层的薄弱土层完善，加强开挖面的硬度。

3.2应对措施

（1）若是出现隔水帷幕下行程度较深以及承压含水层被切断的现象，承压水风险一般是隔水帷幕的缺陷区域造成的渗漏风险，所选择的处理方法是隔水帷幕堵漏：即先在渗漏位置采取区域回填反压；接着采用坑外钻孔注浆的方法来堵漏；最后，再对地下水位进行研究和分析，保证处理方法达到标准之后，再继续施工。

降水井或泄水孔封堵风险控制也是承压水风险控制的关键环节，在设计与施工过程中，应保持管井或泄水孔内外水土压力平衡，确保封堵施工质量。重点是控制封井顺序、井孔封堵效果检查、割除管井后底板混凝土封堵等。

（2）若是出现隔水帷幕没有切断承压含水层的现象，处理措施有以下几点：①能够选择开启预先安装的备用降压井的措施，使坑内的承压水位逐渐降低，并且对承压水的露点区域进行封堵处理；②基坑开挖面是位于承压含水层或是开挖面和承压含水层面的覆盖土层厚度不超过5m时，出现涌水或是流砂的情况，必须及时进行回填处理。

（3）处理降水井失灵造成的承壓水风险，能够使用其先前备用的降压井，接着再对失灵的降压井采取封堵。如果没有提前安装备用降压井或尽管使用降压井还是不能调整承压水的风险，可以使用本节第2方面的处理措施。

4.后期配合

这次地连墙漏水，引发的该地铁车站基坑中的所有底板都被泥沙侵蚀。进行封堵处理之后，施工方则需要一直跟进事故进展，结合故障树推测，对上述某地铁站现场情况和原因分析，现场采取如下应急措施：（1）基坑内涌水部位回填大砂袋形成反压，平衡渗漏处水压力；（2）坑外快速引孔注双液浆来减缓地表及市政管线的沉降；（3）加密基坑监测，特别是变化速率极大的轴力值和地表沉降、管线沉降等。

通过上述应急措施的处理，第二天上午现场已控制住涌水，基坑具体主体监测数据也逐渐呈现稳定变化趋势，总体施工效果良好。

后续建议：

（1）加强对地下水位、支撑轴力、地表下沉等方面的检测，持续到基坑外侧注浆工作都结束，同时相关数据趋于稳定。

（2）有的没有轴力值的钢支撑需要再次设置预应力。

（3）处理干净基坑里残留的砂土，快速做好对底板的封闭。

（4）全方位检查基坑的墙缝区域，若是出现细微渗漏点，可直接注浆进行封堵，预防渗漏点进一步出现。如果渗水的情况较明显且产生动水，因切忌直接注浆，这里需要及时对这个区域采取反压措施以稳定基坑内外压力差。

5.结束语

这几年的承压水突涌案例里，许多都是由于初期孔洞处理不科学导致的。由于初期孔洞处理不科学隐患成为了如今基坑承压水突涌的关键原因之一。最开始发现出现涌水情况时，若是立刻投入断桩或其他坚硬大块物体一般不可以达到止水目的，还会成为后续处理的阻碍。尤其在基坑出现涌水时，切记直接选择用注浆方法进行添堵。

参考文献：

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