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【十坑九漏】超大超深基坑渗漏处理技术

发布日期:2018-05-07 作者: 点击:

一、基坑渗漏原因调查

本工程由四座塔楼及商业裙楼组成,最高建筑高度328米,整体设三层地下室。基坑面积约4万平方米,基坑开挖深度18.2米~21.2米。基坑周边环境复杂。

本工程基坑在第三道支撑梁处土质为砂性粉土,土层深度在-9.5m~-13.5m,内含微承压水,此部区域为基坑渗漏高发区。本工程土方开挖阶段该层土层内止水帷幕出现渗水、漏水现象,根据其产生原因不同,可分为以下2个方面:

1、桩间渗水:

表现形式为:围护桩间出现轻微湿迹,或出现轻微渗水现象,但水量较小,水压不大且渗水清澈不附带泥沙(见图1)。

此种渗漏产生原因为围护桩施工时,由于土层变化大、施工操作不当等原因造成局部围护桩桩间距离过大,造成(1)层杂土层部分潜水含水层渗漏或止水帷幕与围护桩之间的桩间积水渗漏,造成桩间土体脱落,形成较大的孔洞,围护桩与止水帷幕之间距离较近,孔洞较大时(≥400mm)围护桩将无法对止水帷幕进行有效支撑,由于止水帷幕为水泥土搅拌桩,有变形就会出现断裂、漏水,对基坑安全带来安全隐患。

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图1 桩间渗水

2、止水帷幕渗漏

表现形式为:围护桩间发生接缝渗水,水量较大,并夹杂泥沙,且渗水带有明显的承压性(见图2)。

此种渗漏产生的原因为止水帷幕在施工过程中形成冷缝,但未对其采取相应的加固措施;或止水帷幕施工过程中遇到障碍使孔位发生了偏移导致桩位间没有形成很好的连接。至使(3-3)层的弱承压水穿透止水帷幕,沿维护桩之间接缝渗出。由于(3-3)层为粉土,韧性低,干强度低,土体遇水后土的结构迅速破坏。一旦发生漏水,土便会伴随着水一起流出,不但严重影响了施工进度,而且此类渗漏导致基坑外围(3-3)层土体大量流失,如漏点不能及时封堵,会造成将基坑周围土体沉降,对周边建筑物的稳定性造成严重影响。

土方开挖前可通过降水记录对止水帷幕渗漏位置进行预判,基坑内部经过降水施工后,某些区域内的水位回升速度远远快于其他部位,此部分区域为止水帷幕渗漏高发区域,开挖前许做好漏点封堵准备。

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图2 止水帷幕渗漏

二、渗漏处理措施

2.1、"支模封堵法"堵漏

桩间渗水可采用"支模封堵法"法进行封堵:

在围护桩中心偏外位置处将围护桩的箍筋局部剔凿出来(或在桩上打孔植钢筋),桩间设置φ12@200单层钢筋网片(见图3),渗漏点高度3m以下的采用木模板在外侧进行单侧支模。漏点高度大于3m的采用喷射C20细石砼封堵(见图4),砼强度达到要求后将模板拆除(见图5)。

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图5 混凝土浇筑完毕

2.2、"内堵法"堵漏

止水帷幕渗漏但漏水量不大且夹带少量泥砂时,可采用"内堵"的方法进行封堵:

1、漏点处理:清除漏水部位围护桩间的泥土和杂质,将渗漏处凿成反楔型孔洞,两侧凿到围护桩边,将围护桩表面泥土清理干净。

2、拌制水泥:快速堵漏必须选用"双快速凝水泥",将水泥与水按1:0.2的比例反复揉捏成团,封口时按水泥:水=1:0.3搅拌成均匀的腻子状,双快水泥初凝时间为0.2h,终凝时间1.5h。

3、塞入填充物:如缝隙中泥沙流失较多,内部出现较大孔洞时,将旧棉絮或破布塞入孔洞内,旧棉絮或破布既可以阻止泥沙流失防止孔洞扩大,又可以透水。

4、插入导管:在楔形孔洞底部将拌制好的水泥平铺一层,厚度约为孔洞的三分之一,快速将事先准备好的长度约1.5m的Φ25塑料管(管径根据漏点水流量调整)一端插入到漏水点深处,将水管压入平铺的水泥内,确认漏水点水流从管内流走时继续铺拌制好的水泥固定导水管,见图6。

图5 混凝土浇筑完毕

2.2、"内堵法"堵漏

止水帷幕渗漏但漏水量不大且夹带少量泥砂时,可采用"内堵"的方法进行封堵:

1、漏点处理:清除漏水部位围护桩间的泥土和杂质,将渗漏处凿成反楔型孔洞,两侧凿到围护桩边,将围护桩表面泥土清理干净。

2、拌制水泥:快速堵漏必须选用"双快速凝水泥",将水泥与水按1:0.2的比例反复揉捏成团,封口时按水泥:水=1:0.3搅拌成均匀的腻子状,双快水泥初凝时间为0.2h,终凝时间1.5h。

3、塞入填充物:如缝隙中泥沙流失较多,内部出现较大孔洞时,将旧棉絮或破布塞入孔洞内,旧棉絮或破布既可以阻止泥沙流失防止孔洞扩大,又可以透水。

4、插入导管:在楔形孔洞底部将拌制好的水泥平铺一层,厚度约为孔洞的三分之一,快速将事先准备好的长度约1.5m的Φ25塑料管(管径根据漏点水流量调整)一端插入到漏水点深处,将水管压入平铺的水泥内,确认漏水点水流从管内流走时继续铺拌制好的水泥固定导水管,见图6。

 

5、封住漏水口:将拌好的水泥团迅速塞进渗水口,将插入的导水管周围全部用水泥团封住。确认漏水全部由导水管排出其他部位不再渗水后,在孔洞周围延出10cm的范围再刮压一层,如果流水压力较大时,可采取在围护桩打膨胀螺丝加钢筋网进行加固,固定好导管后在导管端部塞入滤网过滤泥沙,保证管内只流水不带走泥沙。

6、养护:养护不小于4h小时,如天气炎热,适当喷水养护

7、扎管止水:待水泥硬化满足强度(20MPa以上)要求后,将塑料导水管用铅丝扎死止水。有时由于水压力较大,扎管后水可能从其他部位渗漏出来,依照上述方法重新进行引流封堵直至堵为止

2.3、"外封法"堵漏

止水帷幕渗漏且漏水量较大且夹带泥沙时,必须采用"外封"的方法进行封堵,具体做法如下:

1、在基坑内侧找到漏水源头,清理漏水点里侧及孔洞周边,修挖时把渗漏点挖成里大外小的型式,便于安装干海带等膨胀材料,同时填塞棉絮减小漏水中携带的泥砂。

2、回填做围堰:对漏点迅速回填土做围堰,严重漏水时浇筑砼做围堰,减少漏水对基坑的破坏。

3、钻进成孔:采用汽车吊将钻机在漏水点处就位,调整好垂直度后开始钻孔,钻孔深度为漏水点下1m左右,钻孔见图9所示。

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4、安放注浆管:钻到深度后提升钻杆,安放注浆管(φ25镀锌管),安放注浆管过程中如遇到砂土层出现钻孔塌方,采用改装的平板振捣器将注浆管压入预定深度,在注浆管上连接带有两个阀门的三通,分别用来连接水泥注浆泵和水玻璃注浆泵。

5、注水泥浆:按照水灰比0.7:1搅拌水泥浆,先注入水泥浆确认注浆管是否在漏水通道附近,如注浆过程中持续注浆未流出水泥浆,可适当提升注浆管15~20cm,漏水点流出水泥浆后才能确认找到漏水通道。

6、双液注浆:双液注浆是静压注浆中的一种,即利用液压通过注浆管把水泥溶液和水玻璃短时间内混合均匀生成水泥胶,然后注入地层中。利用水泥胶凝结速度快,强度提高快的特点封堵渗漏通道,达到堵漏目的。

水泥的水解产物Ca(OH)与水玻璃相遇迅速结合成一种水泥胶状体,其反应机理:

Na2O·nSiO2+Ca(OH)2+mH2O-CaO·nSiO2·mH2O+2NaOH

(1)材料:水玻璃(波美度35~40),模数3.0~3.4;普通硅酸盐水泥,PO42.5,水泥浆液水灰比为0.7:1。

(2)正式双液注浆前应进行试配,以确定双液能否在30s内凝固,配置的水泥、水玻璃浆液比重应为1:1。

(3)注浆时先注入水泥浆,确认出水口处水泥浆持续不断流出后同时开泵注入水玻璃,两种浆液在Y型管终端内混合,堵漏时注浆压力在0.5~1MPa,两个注浆泵以同一泵压注射,注浆见图10所示。

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4)流水口出现粘稠混合浆液、伴随出现气泡时,即用编织袋封堵钢管出水口处,等流水量逐渐变小直至停止后,停止注浆,观察lh后再继续注浆。

7、注浆加固:

(1)静压注浆:漏水点堵住后24h后静压注浆加固,加固点布点沿止水帷幕方向距离堵漏点左右各0.5m位置设置一个加固点,注浆深度为漏水点下1m,流量为8~12L/min,加固时注浆压力在1~1.5MPa以上。

(2)劈裂注浆:静压注浆加固时,由于下部土层密实度大浆液不易扩散,且注浆管与钻孔之间孔隙较大,注浆时返浆严重,因此采用劈裂注浆,钻孔过程中注入陶土粉浆液润滑钻杆、防止堵孔,同时减少放入劈裂注浆管时的阻力,放入劈裂注浆管后再其上部1m处采用水泥浆进行封堵密实,2天后在劈裂管内插入注浆花管,分层(50cm)进行注浆,注浆压力为2MPa,直至注满返浆为止,劈裂注浆布点平面位置及做法详见图11、12。


三、基坑漏点监测措施

基坑出现严重漏水等险情时,在漏水点半径50m范围内的监测点单独建立监测系统,对基坑深层水平位移、支护结构水平位移、支护结构垂直位移、支撑轴力、桩身应力及其周边建(构)筑物、道路的动态变化进行监测,每天上午、下午各观测一次,及时报告监测结果,派专门人员24小时值班,直至险情结束。


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