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1、深基坑工程病害事故的应急处理深基坑工程病害事故的应急处理王典 柯海熬(中国地质大学(武汉)工程学院，430074 (027)87483573)摘要：摘要：随着经济建设的发展，近些年我国许多高层建筑的地下室、地下停车场、地铁车站等都将面临着深基坑工程。深基坑工程学是一门复杂而综合的学科。随着城区建筑物的日趋密集，深基坑工程的施工环境亦日趋恶劣，在施工过程中难免遭遇各种病害事故，如漏水漏砂、过大沉降、过大水平位移等。本文主要探讨几种易发事故产生的原因及其处理措施。关键词：关键词：深基坑工程 病害事故 应急处理Crash Measures of Harmful Accidents of Deep F
2、oundation Pits Wang Dian Ke Haiao(Faculty of Engineering, China University of Geosciences, WuHan, 430074)Abstract: With the development of economy, many high-rise buildings basements, underground parking lots and subway stations in our country will be in face of deep foundation pits in the coming da
3、ys. The subject on deep foundation pit is all-around and complex. Furthermore, urban buildings are getting increasingly closer and the environments of constructions are becoming even worse. Its inevitable to encounter various harmful accidents, such as water and sand leakage, large settlement, exces
4、sive displacement and so on. This paper mainly probes into the causes and crash measures of the accidents that frequently happened. Key words: deep foundation pit engineering，harmful accident，crash measure城市化的发展一方面推动了国家和社会的现代化进程，另一方面也带来了一系列城市生态与环 境问题，如城市人员超饱和、用地紧张、建筑物拥挤、绿地大幅减少等。为了改善这种状况，人们 开始修建高层建筑并
5、开发利用地下空间，这样就带来了大量的深基坑工程。 深基坑工程涉及到岩土、水文、结构、环境等诸多方面，影响因素多，其复杂性在建筑领域表 现突出。随着城市建筑物的日益密集，深基坑工程的施工环境会更加恶劣，施工过程中遭遇各种病 害事故的可能性也会越大。发生基坑病害事故时应及时采取措施加以处理，以免造成更大的经济损 失。下文主要讨论深基坑施工中几种易发事故的产生原因及其应急处理措施。 1 搅拌桩漏水搅拌桩漏水 1.1 搅拌桩应用现状搅拌桩应用现状 搅拌桩是利用专门的深层搅拌机械，将固化剂(水泥、石灰等)浆液或粉体与软土强制搅拌，使 软土和固化剂发生一系列物理化学作用而硬结成具有整体性、水稳定性及一定强
6、度的柱体。搅拌桩 具有施工用料少、加固深度大、应用形式灵活等优点，因此在深基坑工程中得到应用广泛。 通常的深基坑可以搭接施工单排或双排搅拌桩作为水止帐幕，再配合锚杆、灌注桩、钢板桩、 砼预制桩、支撑等实现挡土。如果施工条件允许，可将深层搅拌桩做成栅格状，这样既能隔水，而 且无需另设支撑，为坑内施工提供开阔的空间。 1.2 产生原因产生原因 搅拌桩具有优点的同时也对施工操作要求严格。施工时深层搅拌机导向塔的垂直度、搅拌头的 提升速度、搅拌浆液的配合比、注浆泵的出口压力等方面都要严格限制。如果地层条件复杂，如存 在地下空洞或土中含有木桩、砖石等更容易造成搅拌柱蜂窝、孔洞和桩间叉缝，从而导致搅拌桩止
7、 水帷幕漏水。 1.3 处理措施处理措施 土方开挖过程中如果发现搅拌桩漏水应立即封堵，防止坑外土体因失水而沉降以及基坑底积水影响坑内作业和土方外运。首先找到漏水的具体位置，若因搅拌桩分叉造成的，可向桩间狭长间隙 填塞编织袋、破布或旧棉絮，配合水泥粉、水玻璃堵漏；若是因为施工时搅拌头提升过快或是遇流 水流砂造成断桩而涌水，此时动水压力较大，可先在涌漏处外侧打入钢筋或钢管，并向其内侧投入 砂包，再利用水泥粉、水玻璃、破布等进行封堵。 搅拌桩越往下施工越容易分叉。小范围的漏水可采取上述措施临时处理，但是当漏水通水点较 多以上措施已不足以保证基坑安全时，应在搅拌桩帷幕外侧漏水点以下深度搭接施工旋喷桩。
8、 2 钻孔涌水钻孔涌水 2.1 产生原因产生原因 在当前的基坑支护结构造型中，锚杆和土钉取代笨拙的重力式挡墙或内支撑，不仅节省材料而 且能为坑内提供开阔空间，因而被广泛采用。然而，施工土钉和锚杆时都会钻穿透止水帷幕。地下 状况隐蔽，一些局部复杂情况勘察报告未必都能揭露。如果锚杆和土钉布设位置含有局部滞水，成 孔施工时外围滞水会沿着钻孔涌向坑内。旧城区的地下排水管道经年失修，漏水长期洗刷地层，也 会产生很大的贮水空洞，在这样的环境进行锚杆、土钉施工时也会发生钻孔涌水事故。 2.2 处理措施处理措施 钻孔涌水时水量大、水流急。由于后侧存在较大空洞，搅拌桩施工时水泥浆被稀释未能形成桩 体，加上水压力
9、大，直接采取填塞封堵方式通常达不到阻水目的，比较有效的方法是“双液注浆引 水堵漏法” 。引水堵漏的思路是先改变出水路径，减小孔口压力后再进行填塞封堵。若孔径较小， 可截取两段长约 1.5m 的 20PVC 管，末端绑在一起放入涌水孔内(图 1)，然后用水泥袋、编织袋 或破布填塞 PVC 管与钻孔之间的空隙，必要时添加水泥粉和水玻璃。由于涌水自 PVC 管导出，孔 口压力大大减小，封孔也容易得多。待水泥初凝再进行双液注浆彻底封堵：向其中一根 PVC 管注 入水泥浆，向另一根注入水玻璃。 若孔径较大，或者钻孔被流水冲刷变大，堵漏工作可分两步进行：首先在涌水孔中放置一截大 直径引水管(橡胶管、PVC
10、 管均可)，先封堵引水管外侧空间，然后再封闭引水管。若有双液注浆泵， 可直接在引水管内注入水泥浆和速凝剂；若没有，可按前文所述办法放置两根 2PVC 管，在两管中 同时注入水泥浆和水玻璃进行封堵(图 2)。图 1 双液注浆引水堵漏法示意图(小孔径) 图 2 双液注浆引水堵漏法示意图(大孔径) 3 管涌管涌 3.1 产生原因产生原因 基坑降水加大了坑外和坑内的水头差，增加了土体发生渗透变形的可能性。当止水帷幕插入相 对隔水层深度不够或者止水帷幕在较深位置不封闭时，在渗透水流的作用下，土中的细颗粒、粗颗 粒先后被渗流带走，最后土体内便会形成贯通的渗流通道，即管涌。 3.2 处理措施处理措施比较奏效
11、的仍是双液注浆法：在管涌出水口附近并排打入两根钢管，向其中一根压入水泥浆看 出水口处有无浆液返出，以判断钢管和渗流通道是否连通。确信钢管未端和管涌渗流通道连通后， 分别在两根钢管中压入水泥浆和水玻璃进行封堵。如果管涌水流很大，可在出水口上堆压砂包以分 散渗透路径减小动水压力，然后再进行双液注浆。 4 供水管道破裂供水管道破裂 4.1 产生原因产生原因 深基坑施工前需查明地下管线的分布情况，通常要参考市政部门的地下管线分布图。旧城区变化大，这方面的图纸资料陈旧，与实际情况相比可能有出入，加上钻机或挖掘机操作不慎，供水管 道破裂的故事时有发生。 4.2 处理措施处理措施 发生这种事故首先关掉给水阀
12、门，探明裂口位置、形状及大小。如果裂口不大，可将木头削成 与裂口相同形状并楔入裂口，然后浇筑水泥砂浆。如果裂口很大水势根本无法控制，就只好及时通 知自来水公司处理了。 5 过大沉降过大沉降 5.1 产生原因产生原因 为保证基坑开挖部位地基的稳定以及便于施工，许多基坑要进行降水。基坑降水会使坑周地下 水位随之下降，导致坑外土体因失水压密而固结，继而地基土发生沉降。降水过程中抽水带走地下 细微土粒也会导致外围沉降。另外，基坑土方开挖引起坑外土体侧向卸荷，施工锚杆、土钉孔时的 漏水漏砂等都会造成坑外水位下降和土体沉降。砂土地区基坑更容易因渗漏而引发周边沉降和地表 下陷。不均匀的沉降会造成周边建筑倾斜
13、开裂、路面塌陷、地下管线错位断裂等，因此需要加强基 坑变形观测，当发现沉降危及邻区安全时，应及时采取补救措施。 5.2 处理措施处理措施 处理过大沉降通常可采用两种方法：一是回灌，二是注浆。 5.2.1 设置回灌井、回灌沟设置回灌井、回灌沟 在需进行沉降控制的建筑物和降水井之间设置回灌水井或回灌水沟(图 3)，通过水井或水沟向 土层注水以维持坑外地下水位的原始高度，减小土体有效应力从而减少地基沉降量。 对已经漏砂的地层，可向地层中回灌细砂。若建筑物离基坑较远且地层透水性较好，可以单独 利用砂沟进行回灌(图 4)；当遇到粘土或粉质粘土地层时，由于渗透系数小，单独采用回灌砂沟已 不再适用，需另设回
14、灌砂井：在降水井和需保护建筑之间钻一排回灌砂井穿透粘性土层，然后沿砂 井布置一条砂沟，将水适时、适量的排入砂沟，再经砂井回灌到地下。图 3 回灌水井、回灌水沟示意图 图 4 回灌砂沟示意图 5.2.2 劈裂注浆劈裂注浆 劈裂注浆是利用专门的注浆设备，使浆液在压力作用下先压密孔周土体、随着压力增大到一定 程度再劈裂地层并最终在地层中形成脉状或厚板状胶结体的一种加固工艺。劈裂注浆所注入的浆液 在土层中分布较为连续，最终可以形成厚的板状体。与之相比，一般的压密注浆所注入浆液在地层 中比较分散，最后大多形成分散的鳞片状或线状固体。另外，劈裂注浆管工艺中所用到的注浆钢花 管最终仍留在地层中，能发挥类似树
15、根桩的作用。 劈裂注浆前需在地层中预埋注浆钢花管。先计算需下入钢管的长度，将其入地端锤尖并在加固 深度区间钻布泄浆眼。为防止下管时泄浆眼堵塞可在泄浆眼处缠绕胶带加以保护。下管时可采取人 工锤击打入或震动打管机打入方式。使用打管机时需要专门配备空压机，而且施工时噪声大，若施 工条件不允许则可自制“滑道锤”进行打管：取 6 块 500mm500mm 的热压厚钢板，焊成箱形并 将箱顶割开，然后在箱底四角处焊上钢筋并装上滚珠轴承；再用等边热轧角钢制作长约 5m、宽度 与轴承中心距相当的“滑道” ；另制作一高约 1m 的支架用来放置“滑道” 。打管时先在铁箱内填满砂子、将“滑道”置于铁架之上。通过在“滑
16、道”上往复推动铁箱完成下管工作。钢管加长时采用 钢筋帮焊。钢管下到预定深度即可注浆。 6 围护结构位移过大围护结构位移过大 6.1 产生原因产生原因 造成围护结构位移过大可能与设计和施工都有关。如设计时单一地以强度控制作为设计依据， 而未充分考虑变形控制，随意取消圈梁，桩身配筋率过低，桩径过小桩距过大，锚索抗拨力设计值 偏小；施工时在坑顶堆载，未及时支护而超挖等。 6.2 处理措施处理措施 可采取坡顶卸载、桩后挖土、坑内桩前堆放砂石袋或设支撑、增加锚杆等方法处理，这里介绍 一种利用打入式锚管处理围护结构过大位移的方法。对于松散土层、无粘性土层以及富含孔隙水的 地层，使用这种方法具有明显优点：在该类地层施工土钉或锚杆容易垮孔和漏水，施工困难而且还 会导致漏水漏砂反而加剧了围护结构的位移。而打入式锚管无需成孔，能很好的避免这些问题。 打入式锚管结构与注浆钢花管类似，选材多用无缝钢管。为了保护泄浆孔眼并增大抗拨力
