地铁深基坑施工渗漏水原因与防治措施

陈杨

（长沙市轨道交通集团有限公司，长沙 410000）

1 引言

近年来，我国在城市地铁施工过程中，深基坑的深度不断增加，基坑内的降水深度也会随之增大，基坑内部与外部的水头自然而然地变大，导致深基坑施工存在较大的安全隐患。本文以水文条件、地质条件、施工技术及地下水位等作为切入点，对深基坑出现渗漏水现象的原因展开研究，结合实际问题提出合理的优化措施。

2 工程概况

本文以某车站建设工程为研究案例，该车站设计为地下2层岛式站台车站，车站标准段和端头井采用箱形框架结构，车站的起止桩号为YDK27+681.459~YDK27+825.059。中心桩号为YDK27+752.759，车站建设总长度为143.6 m，站台宽度设计为11 m，其中，标准段的宽度设计为19.7 m，建设沿线设计有3个进出口、5个风亭。车站的平均回填厚度约为4 m。

3 渗漏原因分析

3.1 水文地质因素

该项目建设所在地位于我国的沿海地带，区域内的地下水相对丰富，地下水的水位偏高，在深基坑施工过程中，采取降水措施后，基坑内部与外部的水头差异比较大。初见水位保持在0.5~1.0 m，水头高度保持在5~8 m，当深基坑开挖至设计标高时，围护结构上的水头高达20 m。结合施工过程中监测到的数据信息来看，围护结构5~8 m部位的变形状况尤为严重，假若围护结构发生较大的变形，必然会产生裂缝，进而导致深基坑出现渗漏水现象。

3.2 施工因素

通过深入调研发现，对深基坑渗漏水现象造成影响的施工因素主要是两方面：围护结构与基坑开挖。

3.2.1 围护结构施工

现阶段，我国的城市地铁深基坑开挖作业基本上都是用地下连续墙作为围护结构，因施工班组的施工水平有限，或是施工现场的管理力度不够，导致围护结构的质量无法得到良好的保证，促使围护结构出现渗漏水现象。综合而言，围护结构出现渗漏水的主要原因如下：

1）混凝土的质量不满足设计要求，导致地连墙部位的混凝土因开裂而出现漏水现象；

2）地连墙接头管松动，使接头部位出现漏水现象；

3）地连墙的深度不符合要求，未有效地将透水层隔断；

4）泥浆护壁作业不合格，孔壁部位的土体塌落在混凝土内，促使地连墙出现孔洞，导致渗漏水；

5）接驳器的数量过多，但是接驳器的间距设置偏小，基本上都是集中在同一个层面中，这种设置方式出现隔断面的可能性比较大，进而导致混凝土骨料无法深入下层，在混凝土难以振捣密实的情况下导致渗漏水现象；

6）地连墙的垂直度不达标、接缝加固不合理，以及墙体不均匀沉降也会导致渗漏水现象出现。

3.2.2 基坑开挖

结合实际情况而言，我国目前尚未颁布有关深基坑开挖以及结构施工方面的规范文件，但是部分城市因地铁项目开发比较早，积累了一定的施工和管理经验，针对地铁深基坑施工颁布了相关作业规程[1]。

1）基坑施工。深基坑施工的流程为：（1）地下连续墙施工→桩基础施工→结构柱施工→基坑排水、降水施工；（2）开挖土方，设置第一道支撑；（3）开挖土方，设置第2道支撑；（4）继续开挖土方至基坑底部，垫层施工；（5）当垫层混凝土的强度达到设计要求后，拆除支撑。分析施工流程可以发现，深基坑的开挖基本上都是按照先支撑后开挖的原则作业。严禁在未支撑的情况下直接开挖。实际施工中，钢支撑的设置必然会对开挖作业造成一定的影响，导致挖掘机的作业效率降低。但是部分施工单位为了提高施工效率，缩短施工工期，可能不设置支撑，进而导致深基坑出现安全事故。

2）现场施工存在的隐患。当深基坑开挖至端头部位时，应设置第2道支撑，支撑需深入土层以下5 m。结合监测数据来看，围护结构在开挖作业12 h以内并未发生较大的变形状况，变形最大部位集中在深基坑底板以上5 m部位。假若基坑开挖至设计深度后未及时有效地设置支撑，那么围护结构出现变形的可能性非常大，进而导致施工面临较大的安全隐患。

3.3 水位监测中存在的问题

1）埋设时间不及时。从埋设水位管到真正开始水位测量，周期为17~24 d。如果在土方开挖时才开始埋设水位管，可能会出现水位监测不及时，影响基坑安全。如果是基坑开挖后才开始埋设水位管，往往还会错过基坑开挖前的降水阶段监测[2]。基坑降水也是水位监测的重点，因为根据开挖前基坑降水过程中基坑外水位变化的情况，就可以初步分析基坑的渗漏水情况。综上所述，水位管埋设的最佳时间应该是围护结构完成后基坑降水施工前，将水位管埋设好，并测量初始值。

2）隔水层隔水措施不合理。地下结构层中的承压水水量比较大，且存在较大的水压，一旦出现渗漏现象，必然会引发严重的安全事故，因此，承压水应该作为施工单位监测活动中的重中之重。现行管理规范明确要求，承压水水位监测过程中，必须要对不同的含水层采取科学有效的隔水措施。标准化的隔水层施工应采用劲土球填充在孔内，回填高度不得小于隔水层的高度。实际施工中，大部分的施工单位为了压缩施工工期，提高施工效率，都是直接在施工现场取土进行填筑，毫无疑问，这种做法会导致监测获取的数据失去价值，无法发挥出指导作用。

3）监测预警难度大。因地下水的联动性非常强，当局部出现渗漏现象时，其他区域的地下水则会迅速地流向渗漏区域，进而导致监测数据显示地下水变化不是很明显，促使水位下降评估作业的难度增大，进而导致无法准确地实现监测预警。

4 渗漏水的预防处理

4.1 及早发现渗漏

结合前文中的介绍，当前所掌握的水位监测方法已经无法再有效地满足实际施工的需求，只能对深基坑施工的水位监测方法进行优化完善。本文对几种常用的水位监测方法做简单的介绍。

1）模拟试验分析方法[3]。这种方法主要是根据施工现场采集到的数据进行分析，判断出地下水水位的变化。这种水位监测方法对监测人员的专业素养有非常高的要求，理论研究方法只能反映出定性水位波动状况。

2）同位素示踪法。这种监测方法是在地层中设置示踪剂，利用示踪仪监测示踪剂完成对目标的测量，其可以精准地探寻到渗漏点。

3）高密度电法。这种监测方法是以岩土的电性差异作为依据，结合地层的传导电流分布状况，判断出地下是否具有多种电阻力的赋存状态。这种监测方法大部分都应用在山区或是采空区，监测的精准度相对比较高，但是实际测量过程中非常容易受到地下管线的影响。需要注意的是，这种方法只适用于定性监测中，不能使用在定量监测中。

4）温度示踪法。这种监测方法是以渗流热监测理论为核心依据，基于该理论创新出的渗流热监测技术。这种监测技术可以精确地展现出土体内部的渗流状况。

当钻孔穿过渗漏区域时，因其会受到地下水流动的影响，温度分布曲线图会呈现出尖峰状，具体情况可以参见图1。图a反映了当底层不存在强渗漏地带时，钻孔中的温度分布曲线，在这种条件下，温度曲线与钻孔的深度存在较大的关联性。图b反映了当底层存在强渗漏地带时，温度分布曲线的变化状况。

图1 地层温度曲线

温度示踪法的操作性不强，监测人员只需要进行简单的培训即可上岗作业，借助专用的测量设备对水位管内的水温进行测量，结合测量结果绘制出地下水温度变化曲线，通过变化曲线了解地下水渗漏的具体情况。

4.2 渗漏封堵措施

若地连墙接头部位出现轻微渗漏现象，可以选择使用先引后堵方式进行处理。施工人员沿着地连墙接头方向，在混凝土表面开凿出一条尺寸为3 cm×3 cm的凹槽，然后将PVC管放置在凹槽中，渗漏水会沿着PVC管向下流动，使用速凝水泥做封堵处理，保证形成渗水暗道。进行二次衬砌作业时，当混凝土的强度达到设计强度后，对渗水暗道进行注入浆液，保证渗水通道能够在短时间内被填充。

假若渗漏水比较严重，需要对地连墙外侧的土体进行处理，现阶段，施工单位经常使用袖阀管注浆法或高压旋喷法进行处理。

1）高压旋喷。该处理方法是将注浆管深入土层中，由喷嘴部位喷射固化剂，对土层造成冲击作用。喷射的同时，作业人员提升钻杆，确保固化剂与土层充分混合，在二者混合固化后，将地连墙的裂缝封堵住。这种处理方法具备良好的经济性、安全性和可靠性。

2）袖阀管注浆。这种处理方法是利用钻机钻孔，当钻头钻进至设计深度后，开始安装袖阀管。利用袖阀管完成土体加固作业。

5 结语

地铁深基坑施工过程中，基坑出现渗漏水现象的频率较高，面对这种严峻的问题，施工单位应该予以重视。本文在经过全面调研以后，提出以下建议：

1）选择合适的方法对地下水水位的变化进行监测，保证监测结果的精准性；

2）施工过程中，对围护结构的变形状况进行监测，并全程记录，借助监测数据探寻出导致渗漏水出现的具体原因，结合实际情况提出有效的处理措施；

3）结合围护结构、水位监测数据、渗漏水状况展开科学的评估。