1、第6卷 第6期2010年12月 地下空間與工程學報Chinese Journal o fU nderground Space and Eng i neering V o. l 6 D ec . 2010深基坑止水帷幕失效原因分析及處理措施研究徐 勇, 王心聯(南京市市政設計研究院有限責任公司, 南京 210008*摘 要:結合某地下車庫基坑工程實例, 從施工工藝、水文地質條件等多方面對深基坑止水帷幕失效的原因進行了詳細的診斷分析。針對常規止水帷幕失效處理措施存在的局限性, 在對場地地層中的潛水、承壓水等不同類型地下水的分布、特性及其降水對周邊環境影響的分析的基礎上, 提出了有針對性的止水帷幕綜

2、合處理措施。基坑施工全過程的各項監測數據表明, 在研究和分析了場區內地下水特性的基礎上制定的止水帷幕失效綜合處理措施是十分安全、經濟、有效地, 可以為類似的工程提供有益的參考。關鍵詞:深基坑; 止水帷幕; 止水失效; 處理措施中圖分類號:TU46; TU472. 3 文獻標識碼:A文章編號:1673-0836(2010 06-1251-05Analysis on Reason ofW ater Stop Curtai n Fail ure i n D eep FoundationP it and R esearch on Its T reat m entM easuresXu Yong , W

3、 ang X i n lian(Nanjing M unici p alD esign and R esearch Institute Co . , L t d. , N anjing 210008, China Abstract :Comb i ned w ith an eng i neer i ng ex a mp le , th i s pape r analyzes t he cause o fw ate r stop curta i n fa il ure i n deep foundati on pit and puts f o r w ard the co rrespondi n

4、g m easure for its trea t m en t based on the research o f distributi on and properties o f the phreatic aquife r and artesian w ater . T he m on itor i ng resu lt i nd ica ted t hat t he trea t m en tm easures of w ater stop curtain fa il ure based on the research of the prope rti es of g round w a

5、ter is perfectly safe , econo m ica l and eff ec ti ve and can supply helpf u l reference for s i m il ar eng i neer i ng w ork .K eyword s :deep f ounda ti on p it ; w ater stop curta i n ; w ater stop fail ure ; treat m entm easures1 引 言止水帷幕是深基坑工程地下水控制的主要技術措施。止水帷幕是否可靠、有效, 直接關系到整個基坑工程的安全。但在實際工程中, 因

6、止水方案選擇不當、對地質情況調查不充分、施工質量控制不嚴等原因, 止水帷幕失效的情況常有發生, 導致1, 2了很多基坑工程事故。因此探討和研究深基坑止水帷幕失效原因和治理方法具有十分重要的意義。針對淮安供電公司地下車庫基坑工程的實例,對止水帷幕失效的原因進行了分析, 并結合上層潛水、深層承壓水各自的特性, 提出了有針對性的綜合治理措施, 希望能為類似的工程提供一些參考。2 工程概況2. 1 基坑周邊環境淮安供電公司地下停車庫位于淮安供電公司院內, 地下2層, 基坑呈長方形, 長x 寬約129 40m, 最大開挖深度8. 8m ?；又車扔薪ㄖ锩芗? 且距基坑邊較近:東側樁基礎辦公樓距基坑邊

7、最近約2m; 南側樁基礎住宅樓距基坑邊約5m;*收稿日期:2010 07 02(修改稿作者簡介:徐勇(1978 , 男, 山東新泰人, 碩士, 工程師, 主要從事橋隧與地下工程、地基基礎方面的設計和研究工E m i:l sal m1252地下空間與工程學報 第6卷西側淺基礎房屋距離基坑邊約11m; 北側淺基礎房屋距離基坑邊47m ?；邮┕龅厥知M窄, 周邊環境復雜?；悠矫娌贾萌鐖D1 所示。圖1 基坑平面布置圖F ig . 1 Ichnography o f t he f ounda ti on p it2. 2 工程地質及水文地質2. 2. 1 工程地質場區上部土層較為復雜, 下部巖土種

8、類單一。工程地質條件如表1。表1 土層主要特征指標Tab l e 1 Th e gen eral characteristic indices of soil 序號123456789名稱雜填土粉土淤泥質粉質粘土粉質粘土粘土粉土粘土粉土粘土含水率23. 227. 441. 230. 524. 525. 030. 324. 725. 33較弱。2. 3 支護設計方案結合場地周邊環境及地質條件, 本基坑采用鉆孔灌注樁加止水帷幕的組合式支護結構, 設計參數如下:(1 圍護樁:采用 10001200鉆孔灌注樁; (2 止水帷幕:采用單排 8501200三軸深攪樁, 水泥摻量20%, 進入第9層隔水粘土層

9、的深度不小于1. 5m; (3 支撐體系:采用豎向一道鋼筋混凝土桁架支撐;(4 基坑降水:基坑內采用管井降水。支護結構剖面如圖2所示。c 7783056751969滲透系數(cm /s5. 2 10-21. 9 10-43. 1 10-52. 3 10-7(% (kN /m (kPa19. 119. 518. 019. 520. 220. 019. 320. 020. 12. 5 10-75. 1 10-45. 3 10-74. 2 10-42. 2 10-73 基坑止水帷幕失效分析3. 1 止水帷幕失效情況根據基坑監測方案, 在基坑外周邊共設置了8個深層地下水位觀測孔, 如圖1所示?？咨罴s1

10、0m, 進入了8層承壓含水層。從圖3坑外深層水位觀測圖中可以看出, 基坑開挖前, 隨著坑內降水井的抽水, 坑外的觀測孔水位隨之較快的下降, 且變化速率超過了1m /d的警戒值。在坑內停止抽水后, 坑外觀測孔的水位同步迅速回升。監測結果表明, 基坑內、外的地下水仍然相通, 止水帷幕失效。3. 2 止水帷幕失效原因分析32. 2. 2 水文地質場地勘察深度范圍內13層為潛水含水層, 6層和8層為承壓水含水層。場地及附近無地表水源, 潛水主要接受大氣降水補給, 主要排泄于自然蒸發。6層、8層承壓含水層的補給區、排泄區距離場地較遠。地基內的承壓 2010年第6期 徐 勇, 等:深基坑止水帷幕失效原因分

11、析及處理措施研究1253均過快, 造成8層的承壓水在水平向快速流動, 將尚沒有形成強度的水泥漿沖走稀釋, 造成了在該深度攪拌樁成樁質量差或不成樁, 形成較多的! 吊腳現象。4 處理措施4. 1 常規處理措施的局限性針對基坑止水帷幕失效的情況, 常規的處理方式多是采用旋噴樁、注漿等對帷幕進行全面的修補47或者在基坑開挖的同時采用回灌技術。由于本基坑工程規模大、場地周邊建筑物密集、施工工期要求緊等原因, 這些處理措施存在以下主要問題:(1 止水帷幕存在較多的! 吊腳現象, 大范圍的修補加固不僅造價高, 而且會極大的延誤了工期。8(2 回灌技術的二次效應會引起支護結構上的側壓力的變化, 使承壓水頭升

12、高而不利于基坑底部的抗隆起, 同時回灌與降水的協調控制實際操作也有一定難度, 處理不好也會危及基坑的安全, 對周邊的淺基礎建筑物會產生不利影響。圖2 支護結構剖面圖F i g . 2 C ross secti on o f t he reta i n i ng structure有鑒于此, 必須根據場地內潛水、承壓水等地下水的分布特點及其對基坑周邊環境的不同影響,有針對性采取處理措施。4. 2 場地地下水分布及降水影響分析根據地質報告, 場地的潛水位于13層土中; 其下為4層和5層粘土隔水層; 6層和8層承壓水土層被7層粘土隔水層分開, 6層土場地內局部缺失。6層粉土承壓水頭壓力為46. 16

13、2. 8kN /m, 8層粉土承壓水頭壓力為83. 495. 2kN /m。基坑底部基本上位于粘土隔水層中。場地地下水分布如圖4所示。從場地地下水的分布及其特點可以看出:(1 上層潛水含水層土質條件差, 含水量高, 滲透性好, 壓縮性高, 若地下水位大幅下降勢必造成基坑周邊的淺基礎房屋過大的不均勻沉降而危及安全;(2 深層承壓水含水層埋深較深, 水頭壓力大, 其頂板距離基坑底部距離較近, 如不采用降水來降低其水頭壓力, 基坑開挖中承壓水頭壓力會! 頂破隔水層, 造成基坑突涌。(3 基坑周邊的淺基礎建筑物基礎底面以下的壓縮土層范圍基本處于潛水含水層范圍, 深層承91122圖3 基坑開挖前坑外深層

14、水位孔觀測圖F i g . 3 Cu rves o f deep g round w ater leve l be f o re excavati on取了取芯檢測, 并對深攪樁施工、坑內抽水的全過程進行了詳細的分析, 最終認定止水帷幕失效的主要原因為:(1 施工中止水帷幕的冷接頭處理不當, 局部地段帷幕沿基坑周邊未完全封閉;(2 取芯顯示部分深攪樁在8層承壓水土層處成樁質量較差, 未完全穿透承壓土層, 其它土層處成樁質量較好。原因是為趕工期, 止水帷幕施工完后立即開始了大面積坑內抽水, 降水深度和速度 1254地下空間與工程學報 第6卷對基坑開挖過程中坑外淺層地下水進行了觀測, 圖5為部分觀

15、測孔的觀測結果。圖5 淺層地下水孔觀測圖F i g . 5 Curves o f shall ow g round w ater leve l圖4 場地地下水分布示意圖F i g . 4 D i agra m o f ground w ate r d i str i bution從圖中可以看出, 在基坑土方開挖過程中, 盡管坑內承壓水抽水沒有中斷, 但坑外淺層地下水水位變基本保持穩定在, 局部時間由于天氣等影響有較大的升降。說明經修補后的止水帷幕將基坑內外的上層潛水完全隔斷, 坑內承壓水的降水也沒有造成坑外淺層地下水位的大幅變化。5. 2 房屋沉降監測本工程周圍房屋密集, 房屋沉降觀測點共設置

16、了41處, 沉降報警值為30mm 。圖6為基坑北側淺基礎房屋處沉降觀測點觀測圖。之間的水力聯系微弱, 因此深層承壓水水位的降低對地面建筑物基礎的影響較小。4. 3 綜合處理措施根據以上止水帷幕失效原因及場地地下水分布及影響的分析, 采取了以下處理措施:(1 采用高壓旋噴樁對止水帷幕的施工冷接縫進行封閉修補, 旋噴樁進入潛水含水層以下的粘土隔水層深度不小于1. 5m, 確?；觾韧獾臐撍畬颖煌耆魯?(2 除基坑周邊設置的8個深層水位觀測孔外, 再在坑外增設5個淺層水位觀測孔, 加強對坑外上層潛水水位變化的觀測;(3 帷幕修補完成后先進行坑內淺層地下水降水, 疏干坑內淺層地下水后分層開始土方

17、開挖; (4 坑內的深層降水井兼做承壓水的減壓井, 土方開挖過程中不間斷抽水, 隨著土方的分層開挖, 調整降水井的抽水量及抽水速度使承壓水頭不大于坑底隔水層的承壓能力, 確?？拥撞话l生管涌;(5 基坑施工中加強對基坑變形、地下水位、房屋沉降的監測。圖6 房屋沉降觀測圖F i g . 6 Settle m ents o f the buil d i ng從圖中可以看出, 到基坑主體結構施工完成, 房屋累計沉降量最大值僅為16. 9mm, 此點位于北側活動中心南面基礎中部。表明在基坑降水、土方開挖的整個過程中, 房屋沉降變化平緩且逐漸趨于穩定。5. 3 房屋傾斜觀測本工程房屋傾斜觀測點共設置15點

18、, 主要分布在基坑北側的淺基礎房屋上, 房屋傾斜報警值為5 處理效果評價基坑止水帷幕修補完成后在9月初開始土方開挖, 10月初開始主體結構施工, 12月底主體施工結束。基坑的整個施工過程中, 加強了對地下水3位、房屋沉降等的監測。5. 1 地下水位監測 2010年第6期 徐 勇, 等:深基坑止水帷幕失效原因分析及處理措施研究ti on Sa fety , 2001, (8:9 10. (i n Ch i nese 12553 河海大學巖土工程科學研究所淮安供電公司地下停車庫工程監測項目部. 淮安供電公司地下停車庫工程基坑監測總結報告R .南京, 河海大學, 2009, 2. (Monitor

19、i ng D epart m ent o fH ua i an E lectr i c Company U nde rground Parki ng G arage o f G eo techn ica l Eng i neer i ng Sc i ence Insti tute , H oha iU n i ve rsity . M onitor i ng R e port o f H uaian E l ectric Co m pany U nderground Parki ng G arage F oundation P itR .N an ji ng , H oha iU n i v

20、ers it y , 2009, 2. (i n Ch i nese 圖7 房屋傾斜觀測圖F i g . 7 L ean i ng of the bu ildi ng4 譚國輝, 邱秉達, 陳守輝. 復雜地質條件深基坑止水帷幕失效的診斷及綜合治理技術J.廣東建材, 2008, (6:160 161, 163. (T an G uohu, i Q iu B ingda , Chen Shouhu. i D iagnosis and co m posite trea t m en tm eas ures of w ate r st op curta i n fa il ure i n deep f

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23、Ch i nese 7 毛根海, 宋建鋒, 姚懿倫, 等. 回灌技術在基坑工程中的應用研究J.浙江大學學報(工學版, 2005, 39(1:165 168. (M ao G enha , i Song Jian f eng, Y ao Y il un , et a l. R esearch on appli cation o f recharg i ng techn i que i n excavati on eng i nee ri ngJ.Journa l o f Zhe jiang U n i ve rs i ty (Eng i neeri ng Science Ed iti on, 3

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25、壓力J.巖土工程學報, 1999, 21(2:139 143. (Chen Y u ji ong , W en Y anfeng . W ate r and earth pressures on t he suppos i ng struc t ure a round a foundati on p itJ.Ch i nese Journal of G eotechnica l Eng i neeri ng , 139 143. (i n Chinese 1999,21(2:(下轉第1284頁2005,1999,(6 :81 84.(i n Chi(6:160 161,163.(i n從上述基

26、坑監測結果可以看出, 該工程所采取的處理措施有效的確保了基坑及周邊既有建筑物的安全。6 結語本文在分析了地下車庫基坑場地地下水的分布及降水對環境影響的基礎上, 成功解決了基坑止水帷幕失效的問題, 通過這一實例得到以下幾點啟示:(1 深攪樁止水帷幕作為一項隱蔽工程, 其施工質量受機具、施工工藝、施工人員責任心等多種因素影響, 因此必須加強施工全過程的質量控制與檢測, 如不符合設計要求應立即采取補救措施, 確保止水帷幕的有效性。(2 基坑大面積降水必須在止水帷幕封閉且具有初期強度后進行, 避免因降水而引起的地下水尤其是承壓水流速過大, 使得攪拌樁水泥漿被稀釋而造成樁質量差或不成樁。(3 針對基坑止

27、水帷幕失效的情況, 應在詳細分析失效原因的基礎上, 結合場地土層及地下水的特性有針對性的制定處理措施, 使止水帷幕的處理做到最安全、最經濟、最有效。參考文獻(R eferences1 李啟民, 孔永安. 我國深基坑工程事故的綜合分析J.科技情報開發與經濟, 1999, 29(2:55 56. (L i Q i m i n , K ong Y ongan . Com prehensi ve analysis on eng i nee ri ng acc i den ts o f deep foundation pits i n Ch i na J.Sc i T ech Infor m ation

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