地铁与隧道防水 软土地区基坑围护结构渗漏处理技术 张 正 （中铁二十四局集团有限公司，上海２０００７１） 摘要：软土地区施工基坑工程时，因围护结构施工质量较差，经常会发生地下水渗漏和管涌等事故。本文介绍了建造在 软土地区的地下连续墙围护结构常见的渗漏形式和处理方法，并以上海某隧道工作井深基坑堵漏处理为例，分析了渗 漏发生的原因并提出了具体的处置对策。 关键词：深基坑；渗漏；地下连续墙；软土地区；围护结构 文章编号：１００７—４９７Ｘ（２０１１）一１３—００２９—０４ 中图分类号：Ｕ４５５；ＴＵ７６１．１ １ 文献标识码：Ｂ Ｌｅａｋａｇｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｘｔｅｒｉ０ｒ—ｐｒ０ｔｅｃｔｅｄ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｐｉｔ ｉｎ Ｓｏｆｔ Ｓｏｉｌ Ａｒｅａ Ｚｈａｎｇ Ｚｈｅｎｇ （Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ ２４ｔｈ Ｂｕｒｅａｕ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００７ １，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｃａｓｅ ｏｆ ｐｏｏｒ ｅｘｔｅｒｉｏｒ－ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ￣ｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ，ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｌｅａｋａｇｅ ａｎｄ ｐｉｐｉｎｇ ｏｃｃｕｒ ｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙ． Ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｃｏｍｍｏｎ ｌｅａｋａｇｅ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｅｘｔｅｒｉｏｒ—ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ ｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ ｏｆ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｄｉａｐｈｒａｇｍ ｗａｌｌｓ ｂｕｉｌｔ ｉｎ ｓｏｆｔ ｓｏｉｌ ａｒｅａ ａｎｄ ｗａｙｓ ｔｏ ｄｅａｌ ｗｉｔｈ．Ｔａｋｉｎｇ ｌｅａｋａｇｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｆｏｒ ｗｏｒｋｉｎｇ ｗｅｌｌ ｄｅｅｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｏｆ ａ ｔｕｎｎｅｌ ｉｎ ｓｈａｎｇｈａｉ ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ａｎａｌｙｓｅｓ ｃａｕｓｅｓ ｆｏｒ ｌｅａｋｉｎｇ ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｓｏｍｅ ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｅｅｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ；ｌｅａｋａｇｅ；ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｄｉａｐｈｒａｇｍ ｗａｌｌ；ｓｏｆｔ ｓｏｉｌ ａｒｅａ；ｅｘｔｅｒｉｏｒ－ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ 随着上海国际化大都市进程的推进，上海轨道 １．１基坑挖面以上部位渗漏 交通及越江隧道建设的步伐明显加快。隧道或地铁 基坑开挖后，如出现局部缝隙渗漏，可以利用混 建设中所涉及的深基坑工程具有基坑面积大、开挖 凝土强度高、胶结性能良好的特性，进行堵漏。针对这 深度深以及周边环境复杂等特点，随着基坑深度的 类渗漏，常采用的堵漏方案是先疏后堵。即：在渗漏处 不断增加，处在软土地区的围护结构——地下连续 预埋导流水管，将渗漏出来的水疏导出去，然后在缝 墙的施工难度将越来越大。因地下连续墙施工不当、 隙间使用瞬凝混凝土封堵，待混凝土达到一定强度 接缝处理不当、承压水的危害、周围特殊地质等因 后，最后封堵导流管。但渗漏水压力较大时，虽然渗 素，导致地墙渗漏的现象时有发生。由此引发墙后地 漏点被堵住了，压力水又可能从其他薄弱部位突破出 表沉降的变化是个突变的过程，且变化量较大，一旦 来。出现这种情况，只好对被压力水突破的部位继续 发生漏水，若不及时加以处理或者处理不当，可能会 堵漏。为了避免渗漏重复发生，再次堵漏时可以不封 对周边环境造成巨大的不利影响。 堵导流管，而在导流管人口处增加过滤材料（如安装 １地下连续墙围护结构的渗漏形式及处理方法 过滤网、过滤布等），以阻止地基土中流失过多的泥 软土地区采用地下连续墙围护的深基坑工程， 沙，形成新的空洞。 渗漏一般出现在接缝位置处。 １．２基坑挖面以下部位渗漏 基坑挖面以下部位的渗漏俗称“暗漏”。在地墙接 收稿日期：２０１１－０４—１５ 作者简介：张正，男，１９８１年生，硕士，国家注册土木（岩土）工 缝处，基坑围护内外水压力相差较大，在高水头压力 程师，主要从事隧道及深基坑技术研究工作。联系地址：２０００７１ 作用下地下水会沿地墙接缝向坑内渗漏。此种类型的 上海市会文路２号中铁二十四局集团有限公司。 渗漏可采用注浆法（水泥浆一水玻璃浆液作为注浆材 地铁与隧道防水 料）进行堵漏，即：将水泥和水玻璃分别配成２种浆 液，然后按一定的比例，用２台注浆泵通过同一注浆 管，在渗漏的地基土中同一深度交替注入，施工时自 下而上分层注浆。该方法即“单管双液”注浆法。 ２工程实例 ２．１工程概况 某隧道工作井基坑围护采用１ ０００ ｍｍ厚地下 连续墙，该地下连续墙深３７．５ ｍ，开挖深度为２２．５ ｉｎ，坑内共布设５道支撑，其中第ｌ＿４道为混凝土支 撑，第５道为双拼钢支撑。与之相邻的暗埋段基坑 ＰＸ一１采用８００ ｍｍ厚、２９ ｍ深的地下连续墙围护体 系，开挖深度约１６．１ １ＴＩ，共布设５道支撑，其中第１ 道为混凝土支撑，第２—４道为钢支撑。ＰＸ一１基坑和 工作井基坑之间有约６．４ ｉｎ的高差，采用厚６００ ｍｍ、 深１１ １ＴＩ的地下连续墙围护，在高低坑地下连续墙外 侧采用宽３ ｍ、深８ ｍ的高压旋喷桩加固，见图１。 工程处于软土地区，所涉及的深度范围内共有９ 层土体，从上往下依次为：①杂填土；②褐黄一灰黄色 粉质黏土；③灰色淤泥质粉质黏土；④１灰色淤泥质 黏土；④２＿１灰色黏质粉土夹粉质黏土；④２—２灰色 砂质粉土；⑤１灰色粉质黏土；⑤３—１灰色粉质黏土； ⑤３ １夹灰色黏质粉土夹粉质黏土。１ ０００ ｍｍ厚地下 连续墙墙趾为⑤３—１夹，６００ ｍｍ厚的地下连续墙穿 过④２—２层，墙趾坐落在⑤１层，工作井和暗埋段 ＰＸ一１高低坑外侧为④２—２灰色砂质粉土。 地下潜水位埋深０．３～２．０ ｍ，工作井基坑坑底以 下有⑤３１夹微承压含水层，ＰＸ一１基坑坑底以下分布 有④２—２、⑤３ ｌ夹微承压含水层。 施工时采用先浅坑后深坑的流程，即：先施工 ＰＸ一１基坑土方，浇筑该段基坑底板，后开挖工作井 低于ＰＸ一１段基坑的土方。工作井内剩余土方以钢支 撑为底面标高，并以此为界线分２次开挖，当工作井 开挖到最后一层土方（钢支撑以下部分土体）时，开挖 面上出现了局部渗水现象，随着开挖的进行，渗水量 逐渐增大，影响了基坑的正常施工。 针对④２—２层的分布特点，ＰＸ一１内布设３口④ ２—２降压井，井深２３ ｍ。工作井内布设３口④２—２层 疏干兼降压井，另布设１口④２—２降压井备用井。针 对⑤３—１夹层的分布特点，在工作井内布设１口、坑 外共布设５口降压井。在工作井最后一层土开挖之 浦西工作井 第１道８００ｘ８００混凝土支撑 第２道ｔ２Ｏｏｄｏ０Ｏ 琵 ｝ 口三Ｅ＝Ｅ三＝三三 第３道１２Ｏ【ｋ１Ｏｏｏ｝ 甜：支撑 底面 第４道ｌ２０【ｋ１０００ ７麟 游 第５道双拼６０９ｘ１６钢支撑 工作井最后 蚀 一层土方 地下连续 墙围护 １ ０００ １９ ６００ 】０００ 图１工作井基坑围护 前，工作井内开启ＹＸ２—１、ＹＸ２—３、ＹＸ２—４这３口⑤ ３ｌ夹层降压井，观测井为ＹＸ２—２，水位深度为地表下 １９ ｍ，满足设计开挖要求，坑内④２—２层疏干兼降压 井全部开启。此时ＰＸ一１底板已浇筑完毕，井内３口 ④２—２层降压井已经封闭。图２为降水井平面布置。 ２．２渗漏原因分析 ２．２．１地下连续墙接缝处理不好 接缝处渗漏是地下连续墙围护渗漏的主要形式 之一，以变截面、转角处两幅地下连续墙接头处渗漏 最为常见。 本工程因施工需要，在１ ０００ ｍｍ厚转角幅地下 连续墙与６００ ｍｍ厚地下连续墙接头处采用平接头 型式。因６００ ｍｍ厚地下连续墙沉槽深达２７ Ｉ１３，槽内 地铁与隧道防水 ＰＸ一１ 匮 施工冤ｔ、 厂压顶梁 ４．２００々 西 ￡蕊 ７－２００ ④ 薯居．１ ，一地下连续墙 ⑤１层 Ｉ 、 １ Ｉ ：，’， ４．９００ ｔｌ’ 、 水流方向 ＿＿６Ｏ０厚、深１１ ⑤３—１层 地下连续墙 １．４ｏ０ ４．１００ ⑤３１夹层 图２降水井平面布置图 图４地下水绕流示意图 泥浆比重较大，产生的浮力也比较大，故在沉槽机抓 制，导致地下连续墙外侧局部加固土体强度较小，不 斗及钢丝刷进入槽段后因较大浮力作用可能会出现 能够抵抗外侧的④２—２层承压水的渗透压力，使该层 偏转，导致与１ ｍ地下连续墙之间接缝处夹泥未处 理干净，为后续施工留下隐患。图３为地下连续墙接 地下水沿土体的薄弱处向工作井内涌，形成渗漏。 ２．２．４高坑（Ｐｘ一１）降压井封井过早 头型式图。 本工程ＰＸ一１坑内共布设３口④２—２层降压井， 该３口降压井在ＰＸ一１底板施工完成后均因各种原 因而损坏，因而在找出漏点及水源后，不能及时降低 该层微承压水水头，这也是一个重要原因。 ２．３渗漏处理措施 ２．３．１第１次渗漏处理 图３地下连续墙接头型式图 ． 首先采用钢板将开挖面以上地下连续墙接缝处 ２．２．２高低坑围护结构插入比较小 封堵，然后插注浆管进行双液注浆。注浆管从工作井 工作井基坑与暗埋基坑之间落差为６．４９ ｍ，采 侧斜插入ＰＸ一１底板以下，注浆管长为４．５ ｍ，水玻璃 用深ｌ１ ｍ的地下连续墙围护，插入比为１：Ｏ．７，地下 掺量为１０％～３０％。经过２ ｄ的注浆，工作井内渗水现 连续墙墙趾落在⑤１层。因地墙接缝处渗水并夹杂少 象已基本停止，此时现场停止注浆并继续加快进度开 量泥沙，引起地下连续墙外侧水土流失。 挖剩余土方，并浇筑垫层。 当钢支撑施加预应力时，由于后侧土体流失，加 ２．３．２第２次渗漏处理 上地下连续墙插人比较小，导致地下连续墙受力向 第１次堵漏完成２ ｄ后，工作井基坑内原先渗漏 后倾斜。地下连续墙倾斜对土体产生扰动，在地下连 的地点又开始渗漏涌砂。为避免工作井基坑大面积 续墙和其外侧土体之间形成一条渗漏通道，导致 暴露，将工作井底板分块进行浇筑。首先在渗水位置 ＰＸ一１底板下④２—２层承压水沿着该渗漏通道往工作 处４ ｍｘ５ ｍ范围内施工一个围堰，阻止所渗出的地 井内涌，产生绕流，如图４所示。 下水大面积蔓延，然后将其余底板先行浇筑，避免基 ２．２．３高低坑围护外侧加固不均匀 坑坑底大面积暴露。另一方面，在ＰＸ一１底板开孔注 本工程高低坑外侧采用高压旋喷桩加固，一方面 双液浆，孔深１３ ｍ，超过６００ ｍｍ地下连续墙深度， 是增加围护外侧土体强度，减少主动土压力，另一方 注浆效果较明显，工作井内渗漏现象明显减缓。 面是防止围护接缝处发生渗漏，增加基坑开挖的安全 等围堰外侧的工作井底板浇筑完成并达到强度 性。在实际施工中，因高压旋喷加固的均匀性较难控 （下转第４１页） 海外防水 比如，ＥＰＤＭ卷材施工中成熟 者投资，对于不愿意花钱购买或 表１剪力试验 的接缝胶带技术，在ＴＰＯ卷材施 者调用热熔施工机具的承包商来 峰值荷载，Ｎ 损坏类型 工中已经用得很好，现在已转向 说，这是最直接的好处。 热焊法 ２７３．２３ 破裂 自粘ＴＰＯ卷材的应用。胶带接缝 此外，胶带粘接技术的不断 胶带法 ５７５．３８５ 粘结破坏 技术可以作为传统热熔焊接工艺 进步，为取消热熔施工提供了可 热熔法 ５３７．１ｌ５ 粘结破坏 的一种替代方案。某厂商提供了 能性，而热熔施工在处理细部时 规范制定者和承包商提供了新的 两种使用不同接缝技术的自粘 非常重要。如今，ＴＰＯ施工时完全 机遇。在自粘卷材第一次进人市 ＴＰＯ卷材：一种是采用传统的热 可以使用底涂和粘接带技术处理 场时，许多生产厂商还在评估该 熔或者接缝胶带技术，另一种是 各种细部。最近，对用热焊法、底 产品的长期性能，而现在，自粘 通过卷材自带的粘结剂进行接缝 涂和粘接带技术以及热熔粘结剂 ＴＰＯ卷材产品的应用和使用寿命 粘接。可见，比起其他卷材产品， 法接缝施工的ＴＰＯ卷材进行了测 的不断增加，已经扩大了其应用 这种卷材有更多的接缝方法。 试，结果见表１。 领域包括屋面工程领域。 ＴＰＯ自粘卷材产品对于不经 有了ＴＰＯ自粘卷材，如今 自粘ＴＰＯ卷材是一种行之有 常承接ＴＰＯ卷材工程的承包商来 ＴＰＯ卷材施工已经能够完全不使 效的材料，它很好地平衡了适用 说极具吸引力。虽然有些人认为 用曾经是必不可少的焊了。除 性、施工难易、费用、环保和性能 热熔粘接法施工的接缝性能更 了简化施工外，这些卷材产品和 之间的关系。 好，但当前的应用表明，胶带接缝 细部处理都达到了各项长期性能 （陈尧摘译自（（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）），Ｊａｎｕａｒｙ， 的性能与粘接施工的性能一样 的要求。 ２０１１．肖石校） 好。再说，自粘ＴＰＯ卷材施工不需 最后一点，也是最重要的一 要热熔施工要求的技能、经验或 点是所有这些因素为建筑业主、 （上接第３１页） 不均匀沉降也容易导致接缝处的相对滑动，从而产生 以后，为加快堵漏效果，将原来ｌ＃注浆管改注聚氨酯 渗漏。 浆材，以便填充底板以下因渗漏流失土体而形成的空 ２）设计单位进行围护设计时需要考虑地质资料 隙；当发现围堰内侧沿工作井底板下面有大量聚氨酯 的不确定性，适当增加安全余量，同时密切关注环境 浆材溢出时，即停止注浆。同时在距１＃孔约１ ｍ位 和现场监测情况，并及时向施工单位通报。 置处打设２＃注浆孔注双液浆，该孔深１３ ｍ，孔底穿 ３）基坑开挖前需统筹安排施工流程，并备好抢险 过６００ ｍｍ厚地下连续墙，水玻璃掺量为１０％～３０％。 材料，一旦发生险情，要仔细分析事故原因，合理选择 经过约３６ ｈ的连续注浆，最终围堰内的渗漏点完全 抢险方案，并及时进行处理。同时，要加强监测，做到 停止了渗漏。等围堰区域的底板施工完成并达到强 信息化施工。 度后，再在工作井底板上开孔进行注浆，以填充原先 参考文献： 流失的土体，防止结构的后期沉降。 ［１】王建华，徐中华，陈锦剑，等．上海软土地区深基坑连续 ３结语 墙的变形特性浅析『ＪＪ．地下空间与工程学报，２００５（４）： １）施工原因导致地下连续墙渗漏水的案例，在众 ４８５－４８９． ［２］杨国春，裴向军，阮文军．深基坑开挖中的化学注浆处理 多基坑事故中占有很大的比例。连续墙施工时，注意 涌砂涌水［Ｊ１．探矿工程，２００１（１）：２９—３０． 接缝、接头位置，以及浇筑混凝土时的处理，防止连续 ［３］庞宝根．深基坑围护体发生流砂的抢救『Ｊ］．施工技术，２０００ 墙夹泥、窝泥，埋下渗漏隐患。基坑开挖时，连续墙的 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