1、超深基坑开挖遇流砂管涌防渗封堵应急施工工法超深基坑开挖遇流砂管涌防渗封堵应急施工工法深基坑开挖遇大面积流砂封堵应急施工工法深基坑开挖遇大面积流砂封堵应急施工工法1 1前前 言言深基坑能否顺利施工，受多方面的因素制约，如地质情况、周围环境、基坑围护体系、基坑施工方案等等。根据基坑开挖深度选择合理的围护体系是基坑顺利施工的关键所在。围护体系选择过于保守，浪费资源，围护体系选择过于单薄，则易导致基坑和周围环境的发生险情。如地处闹市区、周围环境比较复杂、保护要求高的超深基坑开挖，应选择地下连续墙进行围护。但由于各种原因，基坑围护设计偏不安全，基坑容易产生变形等，易导致止水帷幕产生渗漏水。而基坑止水帷幕2、本身比较单薄时，则极易发生大面积渗漏、流砂等险情。本工法根据基坑渗漏、流砂发展和基坑抢险实际情况，逐步完善，形成完整的、成套的超深基坑渗漏封堵施工工艺。同时本工法的核心技术用于基坑流砂时内部封堵的装置已获国家实用新型专利，专利号：ZL201420086980.7。经实践证明，该成套渗漏流砂封堵施工措施效果明显，且成本非常低。2 2、工法特点、工法特点2.12.1闹市区遇流砂层超深基坑开挖，且地下水动力较大、基坑围护体系偏不安全、止水帷幕较单薄，易导致该区间止水帷幕失效，发生较严重的渗漏、流砂等险情。采用本施工工法，可以在短时间内有效地弥补止水帷幕的缺陷，阻止渗漏、流砂，保证深基坑的顺利施工。该3、施工工法的主要特点是：2.1.12.1.1 根据基坑施工监测数据，及时对基坑周围环境进行流砂注浆补偿，确保基坑周围管线、道路和居民楼等的安全；2.1.22.1.2、基坑防渗堵漏措施内外结合，配套施工，工艺针对性强，见效快，综合运用对大面积超深基坑开挖遇流砂层有明显效果。2.1.32.1.3、封堵措施灵活，有利于确保土方开挖的时间和挖土程序；2.1.42.1.4、在基坑流砂情况下，采用本施工工法对环境影响小，并对环境有补偿作用，可有效保护环境。2.1.52.1.5、成本低，相比聚氨酯封堵施工技术，降低成本 40%以上。3、适用范围3、适用范围适用于复杂环境下、动水压力较大、砂性较大、地下水流丰富4、的超深基坑侧壁，由于各种原因导致的渗漏、流砂的防渗封堵施工。4、工艺原理4、工艺原理4.14.1 闹市区遇流砂层超深基坑开挖，且地下水动力较大、基坑止水帷幕较单薄，易导致止水帷幕失效，发生较严重的渗漏、流砂等险情。此时应对基坑进行抢险，抢险分三个方面同时进行。4.1.14.1.1 第一方面，对周围环境进行有效的保护：对周围居民楼等建筑物进行加固补强；对已经发生地面塌陷的周围道路进行灌填砼或注浆；修复地下管线和窨井，并完善加固措施；同时拆除或降低施工围墙。根据需要加密监测点和监测频率，实行信息化施工。4.1.24.1.2 第二方面，流砂发生后，在坑外打设多排注浆孔进行注浆（一般需要 2-3 排）5、，沿基坑孔距 500-700mm，孔排距亦为 500-700mm，梅花形布置。所有的注浆孔深需穿过流砂层2m 以上。第一排孔为抢险止水孔，基坑发生渗漏时立即进行注浆抢险。第二排孔为第一排孔的补充，当渗漏水严重、第一批孔注浆结束后，尚有渗漏流砂时，需要及时进行第二排孔的注浆。第三批主要打设在基坑边超深开挖区域和还存在渗漏的局部区域外侧。同时坑外设置少量降水井，根据渗漏情况进行坑外地下水的抽取，以减少基坑渗漏时坑外的水动力和水压力。4.1.34.1.3 第三个方面，发生渗漏水后，坑外打设第二排注浆孔注浆的同时，进行坑内围护桩间封堵。在基坑围护桩之间，通过掏土（深度 200mm 左右）、清洁、种植钢6、筋、绑扎钢筋网片、喷射混凝土进行封堵。5、施工工艺流程及操作要点5、施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程：5.1工艺流程：基坑开挖方案编制基坑外打设第一排注浆孔，并注浆重复发生流砂-1 周围建筑物注浆纠偏灌填砼或注浆管线修复及加固优化土方开挖方案，土方开挖正常施工，加密监测基坑局部渗漏水处以及坑边超深开挖区域，坑外第三排孔注浆超深基坑正常开挖施工坑外布设降压井应急备用基坑开挖基坑侧壁渗漏，局部流砂-2 坑外打设第二排孔，并注浆-3、坑内围护桩间钢筋网片及喷射砼封堵加密监测点及监测频率加密监测编制基坑监测方案、应急预案，落实应急物资、劳动力及设备优化土方开挖和周围环境保护方案，并对周围环境进行补7、偿性注浆加密监测加密监测加密监测5.2 操作要点5.2.1 坑外第一排孔注浆5.2 操作要点5.2.1 坑外第一排孔注浆在基坑开挖比较深，基坑止水帷幕偏不安全的情况下，易出现基坑侧壁渗漏、流砂等情况，应在基坑止水帷幕外侧 200mm 左右，打设第一排注浆孔，孔径 100mm，孔距 700mm，孔深应根据基坑开挖深度和地质情况确定，应穿过渗透系数比较大的土层，进入渗透性较弱的非透水层 2m 以上。在第一排孔位置上安装钻孔机械进行钻孔作业。要求下钻的立杆必须垂直，其偏差不宜大于 0.5%。成孔后下放劈雳注浆塑料管，同时将地面上塑料管与孔壁空隙用水泥和水玻璃调置的混合物进行封堵。待孔口封堵的水泥达到8、一定的强度后，将注浆钢管插入霹雳塑料管中，注浆钢管下端距孔底 1 米左右。当基坑位移、变形过大，产生渗漏时，立即对坑外第一排孔进行双液注浆。双液注浆配比为水泥浆：水玻璃=1:0.81.0，注浆压力 0.51.0Mpa。双液注浆凝固时间为 1.5-2h。根据注浆压力的大小和活塞进退的速度确定注浆的钢管开始起拔的时间，注浆钢管起拔的高度不大于 2m。如此往复，直至自然地面。5.2.2 坑外第二排孔注浆5.2.2 坑外第二排孔注浆第一排注浆孔注浆后，继续进行土方开挖。基坑渗漏和流砂有所好转，但仍存在较大的流砂，须在坑外打设第二排注浆孔并及时注浆，第二排注浆孔与第一排注浆孔间距为 700mm，并与第一9、排孔位呈梅花状错开布置，注浆要求同第一排。5.2.3 坑内围护桩间封堵5.2.3 坑内围护桩间封堵坑外进行第二排孔注浆的同时，进行坑内围护桩间注浆封堵。先将围护桩之间表面土向内凿进 200mm，高度基坑开挖砂土层上面 3m 至砂土层以下 3m。同时将两侧围护桩表面土清理干净，打入12 的膨胀螺栓或采用植筋，竖向间距 300mm，用8 钢筋左右侧与12 的膨胀螺栓焊接固定，再在8 钢筋的内测绑扎竖向8 钢筋，竖向间距为 150mm，形成一个水平向间距 300mm，竖直向间距为 150mm 的8 钢筋网片。采用内掺速凝剂的 C20 砼对8 钢筋网片表面喷射，砼喷射厚度为 200mmm。喷射砼时分 10、23 次成型，第一次初喷厚度 70mm80mm，余下分一到两次喷射。每次喷射砼相隔 4 小时，终凝后 2 小时进行浇水养护。5.2.4 坑外第三排孔注浆5.2.4 坑外第三排孔注浆完成坑内围护桩间砼喷射和第二排注浆孔的注浆后，优化施工施工方案，继续进行土方开挖。同时基坑边超深开挖区域和局部渗漏点外侧打设第三排孔并注浆。根据基坑实际情况，在坑外相关区域打设降压水井。降压水井钻孔直径为 400mm，深井管采用直径为 250mm、壁厚 4 的钢管，管壁外侧与孔壁之间用绿豆沙填实作为过滤层。降水井深度和构造根据基坑开挖深度和土质条件确定。根据基坑渗漏部位、周围环境等，开启相应部位的坑外降压井，减少基坑11、渗漏、流砂压力。5.2.5 基坑周围环境保护及监测5.2.5 基坑周围环境保护及监测根据周围环境保护要求，基坑开挖前须布置坑外水位观测点、地下管线监测点、周边道路监测点、周边建筑物沉降监测点等。根据实际情况，确定基坑监测点监测频率和报警值。基坑发生流砂后，需要根据实际情况增加监测点和监测频率，并根据抢险情况及监测数据及时调整。基坑渗漏发生后，应根据周围环境及时采取保护措施，如拆除部分围墙，或降低部分围墙的高度，在围墙外侧大于 4m 远的位置用钢管和彩钢板进行封闭，内侧不允许停车，甚至进行必要的交通限制等。针对道路明显下沉、居民楼倾斜明显等情况，应及时进行砼回灌或压密注浆，防止周围环境变化进一步12、发展，最大限度地保护市政道路、管线和居民楼。并对已发生较大变形和沉降的构筑物、管线等加密监测。6、材料与设备6、材料与设备6.16.1 本工法实施所需材料如表 6.1：表 6.1 主要施工材料序号材料名称用 途数 量备 注1双液注浆材料坑外注浆（普通42.5水泥，350水玻璃）2压密注浆材料周围道路、构筑物沉降补偿（水泥）3回填砼周围道路、构筑物沉降补偿C20 或 C304劈雳注浆塑料管坑外注浆512 的膨胀螺栓坑内桩间封堵68 钢筋坑内桩间封堵7C20喷射砼坑内桩间封堵普通 42.5 水泥，瓜子片，速凝）8深井管坑外降压井减少坑外水压力9黄砂坑外降深井减少坑外水压力6.26.2 本工法实施所13、需设备如表 6.2：表 6.2 主要施工设备序号设备名称用 途数 量备 注1GXY1B 型钻机坑外钻机8 台2双液注浆机坑外注浆8 台3喷射砼设备坑内桩间喷射砼6 台4深井成孔机坑外深井成孔2 台5水泵抽水6 台6小型镐头机清障、凿砼等2 台7高压水枪冲 洗2 台7、质量控制7、质量控制7.17.1 本工法质量标准按建筑工程水泥-水玻璃双液注浆技术规程（JGJ/T211-2010）、建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）、建筑地基处理技术规范（JGJ79-2012）等国家、行业和地方现行相关规范和标准。7.27.2 所有进场的原材料必须出具产品合格证（水泥必须在出厂三个月14、以内），有必要时进行抽样复试；7.37.3 坑内外封堵成孔、注浆、喷射混凝土等每道工序施工前，均需要在作业前对施工班组人员进行书面的技术标准、质量要求及安全交底，详细介绍各道工序在操作过程中的注意事项，同时，明确各自的责任。7.47.4 作业班组在工序作业的过程中设专人跟踪检查、监督，发现问题及时纠正；完成一施工段后，观察检查效果如何，有无需要改进的地方。8、安全措施8、安全措施8.18.1 坑外注浆孔成孔施工，每套成孔设备配 3-5 个工人，每套双液注浆机械配 6 人。基坑渗漏抢险阶段，每 10m 延长需配置一套成孔和双液注浆设备。8.28.2 坑内桩间每点配 6 人进行桩间凿除和清理，配 15、3 人打设膨胀螺栓及8 钢筋网片焊接和绑扎，配 3 人进行钢筋网片表面混凝土的喷射和养护。每 10 个桩间封堵点需配置以上 1套坑内封堵小组，小计 12 个人。8.38.3 坑外深井设备成孔、抽水 3 人/口。作业的班组在作业前必须作书面的安全技术交底，在交底的过程中，详细介绍各道工序在操作过程中安全注意事项，同时，明确各自的责任；在作业过程中设专业安全员跟踪检查，发现安全隐患及时提醒并及时解决，不留后患；8.48.4 所有操作人员严格遵守安全生产规章制度；当设备出现故障及电线出现短路时，由专业机械修理工及电工修复，非专业人员不得擅自修理及私拉乱接电线，一旦发现从严处罚。8.58.5 所有作业16、人员严禁饮酒，进入现场必须戴好安全帽、高空（大于等于 2 米）作业时必须系好安全带；喷射砼操作人员必须戴好劳保用品，如风镜、手套等。设专人对场地以外周边环境的察看，发现情况及时汇报。夜间作业必须有足够的照明，危险区段设立警示标志。9、环保措施9、环保措施桩间封堵凿除时，严格控制噪声，凿除时控制扬尘，垃圾堆放在指定地点。坑位注浆孔成孔、深井成孔的泥浆应排放到指定地点，严禁泥浆随意排放。拌制双液注浆和喷射混凝土时，加强扬尘控制。坑外注浆孔成孔过程中、双液注浆过程中，以及坑外深井成孔和降压时，应加强周围环境的监测，加强坑外水位监测。在施工过程中难免会出现泥浆外溢的现象，针对这一现象制定专项整治措施。17、每一施工段作业机械所产生的泥浆统一排入明沟，再由明沟排入三及沉淀池，经沉淀后再排入市政管网。每台机械由一名机长负责作业环境的清理管理工作。夜间作业人员不得大声喧哗，以免影响周边居民的安宁。基坑四周排水沟必须保持畅通，其中的淤泥经常清理；排入沉淀池泥砂每天清理一次，以免场外的下水道堵塞；基坑边钻孔作业区地面保持整洁、畅通、无堆积物、无积水、积泥巴现象；现场栈桥环形通道保持畅通、整洁，沾有泥巴的车辆不得出大门；10、效益分析10、效益分析10.110.1 本工法在基坑面临渗漏水等危险时，无论是坑外成孔、注浆、打设降压井，还是坑内桩间封堵，都可以多台设备沿基坑边同时作业，最大限度地缩短施工周期，能在18、短时间内及时止水止漏，效果非常明显。为基坑抢险赢得宝贵时间，最大限度地保护周围环境。同时也有利于土方的继续开挖的组织安排。10.210.2 本工法施工简单、灵活，减轻了工人的劳动强度，节约用工。每台钻孔设备、注浆设备的操作人员仅 35 人即可。喷射砼的设备的操作人员仅 45 人即可。10.310.3 使用本工法节约材料，双液注浆由于水玻璃固化的原因，其浆液在墙体中不会渗透太远且快速固化土体，能及时有效地进行止水堵漏，对基坑周边相应的部位进行一定的补偿，同时又不会因此而渗透到远离基坑的其他区域。这样既节约材料，又不会因为注浆对周围环境造成新的影响。10.410.4 本施工工法根据基坑抢险、基坑渗19、漏、流砂发展实际情况，逐步完善，形成完整的、成套的超深基坑渗漏封堵施工工艺。经实践证明，该成套渗漏封堵施工措施效果明显，成本非常低。11、应用实例11、应用实例11.111.1 无锡崇安寺二期 5 号地块工程，地址：江苏省无锡市。地下三层，地上由两幢六十五层和六层裙房组成。基坑开挖面积大约 1.1 万平方米，基坑开挖 18-22m，采用钻孔灌注桩和直径 650 单排三轴搅拌桩。无锡崇安寺二期 5 号地块位于人民中路北、新生路东、U 族联盟大楼西、社会停车场南。地下三层，基坑开挖 18-22m，基坑开挖面积大约 1.1 万平方米。地上由两幢 65 层和 6 层裙房组成，总高度为 247 米，总建20、筑面积约 17.7 万平方米，基坑开挖采用钻孔灌注桩和直径 650 单排三轴搅拌桩进行围护和止水。基坑开挖到第三层土即标高-12m14m 时，发生流砂渗漏情况，通过基坑内双液注浆初步处理，得到一定控制，但由于水压较大等因素，堵漏的效果不太明显，加固完成 2-3 天后又出现了大量的流水、流砂现象。最后通过采用坑外多排双液注浆孔，结合坑内桩间封堵，内外相结合，有效地控制住了流砂，防止了基坑周围管线、道路及建筑物沉降位移的进一步发展，确保了基坑及周围环境的安全，效果非常明显。11.211.2 海南三亚小洲岛度假酒店 海南省三亚市，地下 2 层，地上 22 层。基坑开挖深约 6m，基坑面积为 18785，采用钻孔灌注咬合桩进行支护并止水。工程总建筑面积约为 155083，其中地上建筑面积为 124185，地下建筑面积为 30898。基坑侧壁渗漏，采用本工法：快速止水堵漏，确保基坑的安全，提高施工效率。11.311.3 海南滨海国际金融中心项目 2 栋（地上 26、37 层）和二层连体裙楼及地下二层车库，总建筑面积为 63881.5 平方米，人工挖孔灌注桩，桩径有 1000mm、1200mm，共 263 根。止水帷幕支护桩进行止水。当时止水帷幕有部分失效，及时采用本工法进行止水堵漏，效果明显，保证了基坑支护的安全。