深基坑止水工程中隔渗技术的应用探讨

深基坑止水工程中隔渗技术的应用探讨

王彦

水电十三局天津勘测设计研究院有限公司天津300384

摘要：深基坑地下水问题是建筑工程实践中需要积极应对和解决的重点问题。该文对地下水控制的主要措施进行了简要阐述，结合实际工程案例，通过分析地质水文条件以及地下水的影响，确定了隔渗技术方案，并详细探讨了具体实施，来消除地下水对基坑周边环境产生的消极影响，并保证后续基坑工程安全正常地进行，以期通过研究可以供相似深基坑工程参考。

关键词：深基坑；地下水；隔渗技术

1地下水控制的主要措施

目前，深基坑及各类地下工程地下水控制主要为封堵及疏干2种方式。根据基坑开挖深度、地质条件、周边环境及地下水的埋藏条件，其具体施工主要为：（1）完全隔渗；（2）完全降水疏干；（3）隔水及降水疏干结合进行，其中也有二者中其一为主的区别。以上3种地下水的控制措施各有优缺点。

完全隔渗（落幕式帷幕）：此方法为极端隔水法，采用该方法进行隔渗处理后，势必会形成坑内外的巨大水头差（深大基坑更易产生），因此，一旦发生基坑渗流破坏，造成的后果可能是灾难性的，甚至是无法挽回的，所以该方法是一把双刃剑。

完全降水疏干（开放式降水）：这类措施应考虑对周边环境的影响以及降水的难度和经济性。现有深大基坑大部分位于城市较为繁华地段，周边情况复杂，基坑采取开放式全降水方案，势必造成周边建筑物及地面不同程度的沉降，若含水层厚度分布不均匀，极易造成不均匀沉降，后果较为严重，后期处理及协调较为复杂。

隔水及降水疏干结合进行（二者挑选其一为主）：根据周边环境及含水层分布情况进行主要方式选择，若周边环境复杂且含水层厚度大，对沉降要求很高，基坑地下水的控制应以隔水为主，降水为辅，并辅以部分回灌井进行控制；若基坑深度不大，周边环境可允许部分沉降（在规范允许范围内），可以降水为主，隔水为辅。同时也可考虑采用悬挂式帷幕+井点降水、全封闭止水帷幕+疏干降水等方式进行。

2深基坑的地下水处理方案

2.1工程背景

某海边城市的一建筑工程由地上18层、地下2层高的主楼以及地上6层、地下1层的裙楼组成。整个建筑长141.5m，宽70.2m，总占地面积为11654m2，建筑楼高89m，总建筑面积为11×104m2。该建筑深基坑开挖面积大约在7348m2左右，由于该基坑位于市区内的某一个商业中心内，四周建筑物比较密集，主楼基坑附近穿过地下水管道、电力及通讯电缆等，因此在深基坑施工过程中必须保证基坑及周围建筑设施的安全。

2.2工程地质和水文地质条件

杂填土层土质较为松散潮湿，层厚度大约为6～8m左右，透水性强；粘土层土质成软塑及可塑状，且含有少量粉土，分布较均匀。层厚大约为0.5m左右，渗透系数5.29×10-6cm/s；淤泥质黏土夹粉细砂层，土质成流塑状，具有微细层理现象；粉细砂层层厚6.7～12m之间，渗透系数5.13×10-4cm/s；粉细砂夹黏性土层有部分可塑粘性土夹杂。

2.3地下水对基坑的不利影响分析

（1）上部潜水的不利影响

地下水含水层介质主要以粉细砂填料为主，透水性较好，中—强透水性。尽管该含水层夹杂了大量不规则分布的弱透水性淤泥、淤泥质土，导致储水性和导水性略有降低，但总体仍表现为富水含水层特征。另该基坑紧邻海侧，水源补给充分，潜水对基坑作业不利影响明显。若基坑在不设防渗或降水措施的情况下开挖，定会有大量潜水涌入基坑，施工将无法正常进行；若继续强行施工则只会带来坑壁水土流失，加剧周边地面沉降，甚至坑壁土体失稳，进而威胁基坑安全的事故发生。

下部承压水的不利影响

该地下水含水层介质主要为粉细砂，物质组成及颗粒特征稳定，富水，中—强透水性，承压。其对基坑的潜在不良影响主要表现为基底破坏式地下水突涌、冒砂，水土流失，基坑大量涌水而无法正常施工。若此情况发生而仍不采取挽救措施，继续强行施工，则只能进一步加剧基坑地基、周边地基的水土流失，加剧基坑变形，严重威胁基坑及周边建构筑物的安全。

通过综合分析，基坑开挖深度大约在13m左右，而由黏性土构成的相对隔水层大约在9～12m之间，在基坑中的粘性土将全部被挖出的情况下，所以必须在深基坑止水工程中采用有效的隔渗方法止水，才能保证安全的进行基坑开挖。

3地下水处理中隔渗施工技术的应用

本工程采用全封闭隔渗结构结合适当的减压降水，即可以减薄封底隔渗帷幕的厚度，从而降低工程造价，又可以在隔渗结构出现渗漏或管涌时，通过局部临时性降水，及时实施堵漏，从而保证基坑和周边建筑物的安全。多项工程实践证明，减压降水的全封闭隔渗方案是一种科学、有效的深基坑地下水处理措施。具体实施过程如下：

3.1全封闭隔渗结构的设计

全封闭隔渗结构是由隔渗竖向帷幕与隔渗水平帷幕两部分组成箱式结构。进行多种方案的比较，决定在建造隔渗帷幕时采用高压喷射注浆方法。

（1）隔渗竖向帷幕

采用结合型竖向帷幕，即在相邻支护桩的间隙处采用180°高压摆喷桩填塞桩缝，然后与不透水支护桩相连形成一道竖间帷幕。由于高喷桩是一种柔性构造物，而且高压射水对土地具有一定的切割能力，故能够不留空隙的与支护桩相结合，是竖向帷幕建造的一种较为理想的方案。

（2）隔渗水平帷幕

依据国家规定，在进行封底水平帷幕设计时，要根据公式验算底板抗弯性能、抗渗性能、抗冲切性能及桩结合处的摩阻力等。

3.2高压喷射注浆工程参数的设计

工程参数依据工程结构、造价、性能等因素决定的高压喷射注浆的技术参数，该工程的工程参数如下是：

（1）旋喷桩直径D=1500mm；

（2）高喷水泥土固化体渗透系数：≤5×10-5cm；

（3）高喷水泥土固化体抗压强度：≥1MPa；

（4）浆液：选用普通型水泥系浆液，水灰比1：1，采用425#普通硅酸盐水泥，标准浆液比重1.50～1.52。

3.3减压降水

减压降水一是为了降低空隙承压水的水位，从而使基坑封底厚度变薄，造价降低，二是隔渗结构发生局部渗漏现象时，可以进行临时性局部降水，保障基坑及周边建筑设施的安全。根据上述分析，要求降低孔隙承压水水位到-7m，因此在基坑中要布设12口降水，其中8口是为了维持正常运行降水，用于维持-7m水位的正常运行降水，剩余4口作为需要局部临时性超降水时启用的备用降水井。降水井井深42m，在深18～36m井段设置18m长的滤水管，以下为沉淀管。设计井管直径300mm，凿孔直径500mm，添加砾砂滤层，并用黏土夯实滤水管以上井段。

4结束语

综上所述，在城市工程建设中，包括城市轨道交通系统即城市地铁、城市的高层建筑、地下商场等都需要进行深基坑开挖。由此可见深基坑工程是许多重大工程中不可或缺的组成部分，然而地下水对其却有诸多不良影响，如果处理不当，会导致一系列严重的后果，如基坑积水，导致地基不均匀沉降、地基承载能力降低，会影响工程质量，造成后续施工困难；“流砂”现象导致基坑侧壁塌方，会影响周围建筑物的安全等。

本工程通过运用隔渗技术进行深基坑地下水处理，在开挖过程中进行了多次对基坑以及周围建筑物位移、倾斜、沉降和渗漏的监测，整个基坑渗漏以及位移变化都很小，取得了良好的应用效果，值得在工程实践中推广。

参考文献：

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[2]王国宾.深基坑开挖过程中地下水的处理方法[J].江西建材，2017（12）：95.

[3]陈刚，吴波，孙旭霞，李书轮.某深基坑工程地下水防治方案分析[J].浙江建筑，2016，33（08）：27-30.