深大基坑工程主动式防渗漏施工技术研究

罗甲舟

（上海建工七建集团有限公司，上海 200050）

0 引言

随着我国工程建筑快速发展，城市地区地下空间开发得到了大力发展，基坑工程项目数量增多，基坑面积和基坑深度逐步提高。目前，超深超大基坑工程围护形式多样，常见的有水泥土搅拌桩重力式围护、钻孔灌注桩、地下连续墙和预制板墙等围护形式[1-9]。本文以上海市七宝镇生态商务区某一基坑工程为研究对象，针对钻孔灌注桩围护形式基坑主动式防渗漏施工技术进行研究，以期为类似基坑工程设计、施工提供借鉴。

1 工程项目简况

本工程地处上海市七宝镇生态商务区，北临上坤路，西临号文路。东侧、西侧两侧均为同步施工的相邻基坑工程，基本情况与本项目相近；北侧是地产公建配套项目施工，南侧整进行景观河道施工。

1.1 建筑结构概况

本工程地上四栋商办高层建筑，建筑高度44.11m，总建筑面积98323.92m2，其中地下总建筑面积38507.52m2。结构设计采取50 年使用年限，按7 度抗震烈度设防。地上为钢筋混凝土构件预制率40%的预制装配整体式框架结构形式，地下现浇钢筋混凝土结构，基础采用整体筏板基础加桩基础。

1.2 基坑概况

基坑总周长约452m，南北边长约100m，东西边长约120m，开挖面积约12535m2；基坑开挖深度约14.60m，集水井、电梯井等深坑超挖1.50～3.00m。本项目采用顺作法施工，围护采用钻孔灌注桩加三轴搅拌桩止水的形式，水平支撑采用现浇钢筋混凝土体系。钻孔灌注桩为φ1000@1200，有效长度30.0m，深坑区域加长至32.0m；三轴搅拌桩采用2φ850@1200，水泥掺量20%，搅拌桩有效深度23.5m；整体三道水平支撑，第一道支撑设栈桥，栈桥板面标高-0.850m，板厚300mm；立柱桩为φ850 灌注桩；普通区域桩长25.0m，栈桥下立柱桩长30.0m，内插480mm×480mm 角钢格构柱，普通/栈桥区域格构柱型号4L160×14/16。坑内局部深坑加固：采用φ800@500 高压旋喷桩，水泥掺量25%；主楼深坑坑底采用φ800@500 高压旋喷桩封底，水泥掺量25%。暗墩加固：采用3φ850@1800 三轴搅拌桩，桩长坑底以下4.0m，坑底以上至第二道支撑底，水泥掺量10%～20%。

2 基坑工程的难点

本工程基坑及两侧基坑开挖面积较大，深度较深，均属于深大基坑，环境保护等级要求高，围护结构及地表变形要求较严格。基坑围护结构穿越第③、④层土属淤泥质土，其含水量高且渗透系数较低、压缩性较大，灵敏度很高、强度还低。土质较差会使得基坑围护结构在土体开挖卸载过程中产生较大变形和渗漏风险，威胁施工安全。

根据本工程岩土工程初勘报告，拟建场地属正常地层分布区和古河道地层分布区交界区域。按工程特性大致可分为正常地层分布区和古河道地层分布区，其中正常地层分布区分布于场地南部，古河道地层分布区大致分布于场地中部及北部。加之本工程基坑规模大，桩基施工周期长，地下障碍物多，地下水位高，钻孔灌注桩+三轴止水帷幕相结合的方式，但因其工艺特点，需连续施工才能到达最优效果。在遇到有较多杂填土及深层地下障碍物或在如上海地区地下水位变化较大时，施工质量控制存在隐患，会出现局部质量达不到标准，且前期不易发现，导致此种围护体系渗漏情况较为普遍。一旦出现渗漏，如封堵不及时，或封堵效果不佳，会影响基坑施工进度与安全。

3 基坑工程的围护和开挖施工

3.1 围护施工

总体施工流程：设备进场→立柱桩、三轴止水施工→围护灌注桩施工→坑内加固、剩余灌注桩施工。

配置1 台三轴搅拌桩机进行基坑的止水帷幕三轴搅拌桩施工，同时配置5 台钻孔灌注桩机进行坑内的立柱桩施工。立柱桩施工时，要先施工坑边的桩基，再施工坑内的桩基，这样可以保证坑边立柱桩结束后，三轴机械尽快完成坑边的三轴加固。

在三轴搅拌桩止水帷幕施工1 周后，围护灌注桩已经具有作业面进行施工，逐步安排3～4 台钻孔灌注桩机投入围护灌注桩的施工。最后进行三轴坑内加固、剩余灌注桩、高压旋喷桩、压密注浆施工，投入1 台三轴搅拌桩机进行三轴坑内加固施工，1 台压密注浆设备进行围护桩间压密注浆施工。

3.2 基坑开挖施工

两个相邻深基坑施工之间仅有10～12m 宽狭长坝体，两坑初始施工进度不同，此处基坑安全最为薄弱，开挖及支撑施工难度大要求高。首先进行有限元分析各工况下基坑围护变形和受力情况，优化确定合理坝体支撑形式，调整大基坑开挖顺序，采取加快施工措施，合理优化施工方案，来保证了双基坑的施工安全。

基坑开挖根据“时空效应”原理，严格执行限时开挖，及时形成支撑。开挖利用盆式开挖形式，严格遵守“分块、分层、限时对称开挖和支撑”的总的原则。加强基坑监测，确保基坑变形在安全允许范围之内。开挖中要做到随挖随撑，严禁超挖。

并采取优化分区分块和开挖顺序措施；提高支撑混凝土强度，由原C30 的基础之上，调整为C45 早强；垫层主动式加强，围护内侧10m 范围的垫层由原来的150mm 厚C15 素垫层提高为250mm 厚C30 配筋垫层，这样会增加自重，提高垫层强度，提高垫层整体性，有利于控制减小基坑底和围护桩变形；优化调整换撑方式技术措施，从而保证了基坑顺利安全开挖。

4 主动式防渗漏施工技术

4.1 基坑降水及渗漏隐患分析

本工程基坑开挖深度15.1m；连通道基坑开挖深度约6.8m。浅层地下水：地下水初见水位埋深为1.3～2.9m，稳定水位埋深为0.5～2.0m。地下承压水主要为第⑤3t层的微承压水、第⑦、⑧2、⑨层的深层承压水，对本工程有直接影响的为第⑤3t层（微承压水）、第⑦层（承压水）和第⑧2层（承压水）。根据勘察报告，场地内第⑤3-2层顶最浅埋深29.4m、⑦层顶最浅埋深30.4m，因该两层含水层相互连通，施工计算时可按一个含水层看待。承压水水头埋深为3.0m，安全系数取1.05。根据上海市《基坑工程技术标准》（DG/TJ 08-61—2018）计算得出临界挖深为12.9m。且由于基坑面积大、挖土深度深，桩基施工周期长，地下障碍物多，地下水位高，加之开挖面涉及的土层分布和地下古河道原因，工程的地下水控制要求高，围护形式及施工质量控制问题，围护体系易出现渗漏。基坑开挖具有渗漏风险，一旦渗漏，若不及时且有效的堵漏，可能会引发突涌造成相邻路面塌陷、管线变形断裂，甚至塌方等严重后果，因此，必须采取预防性的有效的措施确保基坑开挖期间地下水可控。

4.2 围护体渗漏水堵漏施工技术

针对基坑开挖期间基坑渗漏问题处理技术措施：渗漏小且周边环境和施工时，可在渗漏点处坑底设聚水排水沟的措施；对渗水量较大但没流沙，对周边影响不大的情况时，施工现场可以使用“引渗-修补”方法处理；渗漏水量很大时，应分析查找到原因，采取对应有效的措施分别处理。如围护侧边漏水且位置不深时，可以围护外侧明挖，混凝土密实回填堵漏，如漏水位置较深时，可以注浆堵漏，同时坑外井点降水以降低水位。对基坑底轻微的流砂现象，可用加厚垫层、加快施工；对较严重的流砂或坑内局部加深部位产生流砂，一般采用井点降水方法。

针对围护侧边渗漏量较大位置较深情况，先采用坑内引流再进行坑外双液注浆方法进行堵漏。注浆堵漏施工流程：孔位放样→振管就位→振管入土→制备浆液→喷浆堵漏→清洗移位。注浆深度依据现场渗漏情况定。注浆材料采用P.O 42.5 普通硅酸盐水泥和350Be 水玻璃；水泥浆液水灰比一般为0.6，水玻璃一般为水泥浆的0.8 倍。可以采用振动冲击成孔方法，采用合适的注浆压力自下而上分层注浆。

4.3 主动防渗漏施工

基坑开挖前，可根据桩基围护施工记录及实际情况分析，在原冷缝处及打桩期间土质较差处，均埋设部分袖阀管，进行渗漏预防。挖土阶段后个别区域零星渗漏也可以第一时间进行了注浆处理，及时主动堵漏，保证基坑正常开挖施工及基坑安全。

袖阀管本体采用外径50mm 的PVC 袖阀管，每隔一定距离（500mm）预留射浆孔，并外包橡皮套，深入坑底下不少于5m。注浆钢管沿坑边可能得渗漏点（原冷缝处及打桩期间土质较差处）梅花形布设两排，孔间距1.0m，如果采用双排布置，则前后排间距定为0.7m。基坑开挖期间发现渗漏情况时，采用相邻的预埋袖阀管进行注浆堵漏。主动防渗漏施工工艺流程：放点定位→成孔→灌注封底材料→安装袖阀管→（如果基坑开挖过程中渗漏的情况出现时）进行首次注浆→清洗袖阀管备用→1～1.5h 后（待凝）→再次注浆→管内插25 钢筋。图1 为分层注浆原理示意图，图2 为注浆管。

图1 分层注浆原理示意图

图2 注浆管

具体主要施工步骤：①采用预成孔施工工艺（地质钻机），成孔孔径100mm。孔位偏差小于50mm，成孔垂直度偏差小于1%。②钻孔到设计深度后，利用钻杆注入封闭泥浆，采用水泥、黏土混合浆（或水泥+普通膨润土），其抗压强度0.3MPa 左右（不能再大，否则无法劈开，也不能太小，否则无法封闭）。③垂直居中插入袖阀管至孔底，袖阀管内应灌满水，顶部、端部均用塞子封闭。然后养护1～2d。④分层注浆。围护侧边渗漏需要注浆堵漏时，开始首次注浆。利用专用注浆枪（带有双向密封装置）分层注浆，自下而上逐层进行，达到一定的压力及注浆量后（注浆量控制为主），提起一段再注浆，这样重复进行全孔注浆后，用清水清洗袖阀管，并盖上闷盖。⑤1～1.5h 后，再次注浆。⑥注浆施工过程应对钻孔深度、每次注浆压力、每次注浆量、时间及总注浆量等参数进行记录。及时整理分析注浆情况和效果，解决可能存在的问题。

注浆要求：①水泥浆组成。水灰比初定0.7，水泥浆掺入15%的优质膨润土（即水泥:膨润土=85:15），即水:水泥:膨润土=0.65:0.85:0.15。浆液应充分搅拌均匀。②注浆量。注浆分二次进行，每次间隔1.5h，初定每次注浆量均为45kg/0.5m，即每0.5m 注入水泥45kg，优质膨润土约8.0kg（优质膨润土要求：粒度目数不小于400）。③注浆流量。控制流量不宜过快。④注浆压力。注浆管上下设置橡胶阀，每次注浆均应分段实施（上拔高度不超过0.5m），注浆压力控制在0.15MPa 左右，并根据现场施工情况调整。⑤注浆顺序。采用跳孔间隔施工，且先外围后中间的注浆顺序。⑥完成注浆后，内插25 钢筋，长度同管长。

通过主动防渗漏施工技术预防基坑渗漏和及时堵漏处理方式，避免了渗漏造成的基坑安全问题出现，效果显著，适用范围广，产生的噪音小，产生的泥浆废物少，减少了垃圾的产生。总的施工成本较低，比常规双液注浆及压密注浆成本节约20%～30%。本技术在常规堵漏方式效果不佳的情况下，在坑外排设袖阀管进行注浆，其优点在于机械轻便，对场地平整及空间要求低，成孔速度快，堵漏效果好，且其为分段注浆，可根据实际情况重复多次注浆，因其采用的是PVC 管，工程成本较低。在施工冷缝或地下换填等止水帷幕薄弱区域可先期预埋预防，可在第一时间出现渗漏解决渗漏。适用于常规围护体应急堵漏与主动式渗漏预防，包括钻孔灌注桩+三轴搅拌桩，钻孔灌注桩+高压旋喷桩，SMW工法桩等20m 以内的深基坑。

5 结语

灌注桩围护形式基坑工程施工和主动防渗漏施工技术在上海市七宝镇某新建基坑工程成功应用，保证了软土地区超深超大基坑安全顺利施工，取得了良好的经济效益和社会效益，可为将来后续相似基坑工程施工提供借鉴。