地铁深基坑钻注一体机灌注双液浆堵漏技术研究

地铁 深 基坑 钻注一体机灌注双液浆堵漏技术研究

殷增光

中铁上海工程局 集团 第四工程有限公司，天津 300450

摘要：本文针对地铁深基坑工程多层承压水之间水力联系密切工况，经常导致基底管涌漏水，对漏水原因进行了综合分析，确定漏水具体原因、制定实施有效的堵漏措施，最终使用钻注一体机成孔灌注双液浆对工程中出现的渗漏水进行注浆加固处理，达到止水抢险目的，该工法简单易行，取材方便是工程抢险堵漏过程一种可行的方法。

关键词：地铁深基坑；基底管涌；钻注一体机；双液浆；堵漏抢险。

引言

在地铁深基坑工程中，尤其是复杂地质基础和水文条件下，如何及时有效的处理施工中出现的渗漏、管涌等安全隐患问题，同时做到既经济、合理，工艺简单有效且能够迅速排除险情，确保工程自身和周边环境安全，已成为广大建设者最为关心的问题之一。

1 工程概况

本文依托天津某地铁站，该地铁车站为地下二层岛式站台车站，车站规模277.12 m（长）*21.3m（净宽），基坑深度20.6-22.20m。围护结构采用800mm厚地下连续墙+多道水平支撑体系（第一道为混凝土支撑800*800mm+两层φ800mmt 16钢支撑），连续墙深42.5m，采用明挖顺作法施工。由于该区域地质条件复杂基坑底存在第一、第二承压含水层，承压水层中砂质粉土层透水性较好，渗透系数较大。同时由于站位调整及地面农田、鱼塘、植被影响等原因，造成前期勘查孔进入基坑且勘查孔封堵效果较差。在基坑土方开挖过程中突然出现基坑管涌现象，水流成柱状向上涌出，带有一定压力，并附带部分泥沙，具体位置如图1所示。

图1 漏水点位置平面图

2 渗漏水原因分析

2.1 漏水原因初步分析

发现渗漏后立即组织立即进行原因分析并制定堵漏方案。根据现场渗漏点位分析造成渗漏的原因有两种可能情况：

第一种情况，有可能该点位对应位置的连续墙在开挖面以下出现劈叉造成对应基底薄弱位置出现管涌。

第二种情况，根据地质勘查报告分析基坑在该渗漏点位置存在勘查孔，与地下承压水层可能存在一定的水力联系虽然对勘查孔进行了封堵，但是周围土体隔水效果存在薄弱区域造成管涌。具体地质原因分析：涌水位置基坑底部位于⑦粉质粘土层中， （⑨2）、砂质粉土（⑪2）透水性好，为第一承压含水层，深度30m~40m，水层较厚，该承压水水位标高为-0.50米左右。粉砂（⑪4）透水性好，为第二承压含水层，深度50m以下，水层较薄，该承压水水位标高-1.00米左右，基底距离第一层承压水隔水层厚度不到10m，地层分布不均很容易可能导致隔水层变薄，况且第二层承压水与第一层承压水距离10m，勘探孔可把两层承压水拉通导致水压大更易产生管涌。

2.1 漏水原因验证

为了验证上述分析原因根据讨论组意见采取两种方案同步进行的措施。首先在该渗漏水对应的围护结构接缝位置进行分段注浆，如果在坑内渗漏位置出现水泥浆液既验证连续墙在开挖面下出现劈叉造成的渗漏水。坑外注浆的同时在该渗漏点位对应的坑外补打两口深层承压水减压井，井深分别为43m和58m进入承压水层，同时准备注浆封堵材料和机械准备进行坑内封堵。

同时发现涌水情况后，项目监测组、施工监测及第三方监测立即对车站自身及周边环境监测加强监测，对墙体深层水平位移、坑外承压水位进行了实时观测，并对基坑周边的地表、管线、建筑物进行加密监测，确保基坑及周边环境发生异常情况能够第一时间采取应对措施。

通过坑外围护结构分段注浆，从43米深开始直到32米的位置未发现坑内有封堵浆液出现，但浆液从其他连续墙缝有微量渗出。另外通过检测数据显示，坑外承压水观测井水位有明显下降趋势，墙体测斜和支撑轴力均有变化，地面有略微沉降。综合分析基本确定造成渗漏水是第二种情况为基底管涌。

3 钻注一体机灌注双液浆堵漏

确定渗漏水原因后立即采取封堵措施，迅速启动了基坑涌水抢险应急预案，组织各抢险组人员、移运和吊装机械、封堵材料各方面准备到位，进行抢险。

3.1 搭设围堰形成施工平台

首先以渗漏点为中心利用模板和脚手架等相应材料将整个渗漏点位封围成直径为1m左右圆形围堰，同时在该位置设置导流管，利用导流管排泄水压确保围堰整体稳定不被水流冲垮，为了减少水土流失，在围堰中心填注级配碎石做滤料，上层以一定强度的模板或木板为上盖，形成与上层反压混凝土的隔离层，确保混凝土不进入滤料层堵塞导流管，从而形成第一道围堰。第二道围堰以渗漏点为中心使用土袋或袋装水泥为材料放坡搭设围堰，坝体呈梯形，直径为2-3米为第二道围堰，在第一道围堰定和第一与第二道围堰之间浇筑快硬混凝土形成一个阻水圈。导流管要穿过第二道围堰且端头设置闸阀，出水量可由闸阀控制，待整个混凝土达到一定强度后能够具有承载力后在顶部设置钻机准备引孔注浆。

图2 围堰施工平台搭设示意图

3.2 控制水头反压砼、减压井

围堰搭设完毕确定牢固后，进行早强混凝土反压。预估时间，提前联系商混搅拌站，商品混凝土要求到场坍落度控制在160mm左右，满足泵送要求即可，尽量稠些，同时坑边配备水玻璃，反压采取喷洒水玻璃浆液加快混凝土凝固。同时坑外启动深层承压水层的减压备用井，降低管涌点位深层水压力。准备设置两台钻注一体机进行迅速双液浆封堵加固处理。

3.3注浆参数设定

（1）实施围堰期间要积极准备后续抢险施工所需的应急物资，待围堰混凝土达到一定强度后按预先制定的方案钻机就位，钻孔深度为基底以下14m，进入第二承压水层。注浆点位成四周型布置，环向间距2~2.5m，距离中心需3m~3.5m。

图3 注浆孔位布置图

（2）注浆材料水泥选用普通硅酸盐水泥P.O 42.5、模数28、40 Be′、水：灰=1：1、t=30s，提钻压力控制在1.0~1.2MPa，土体固结体强度要求达到5-15 Mpa。下钻时要徐徐进尺，感受不同土层对钻机钻进的影响情况，综合分析判断在该土层中的注浆参数。当钻头钻至预定下钻深度后开始压浆，待压力表显示设定压力后缓慢提钻，提升幅度每步控制在20cm以内，慢而均匀，时刻关注钻机泥浆用量及注浆压力等参数变化。

3.4双液浆注浆封堵

在早强混凝土初凝后，继续凝固3h以上方可开始注浆。水泥浆液搅拌时间一般不低于5min。在正式注浆前，必须现场做好水泥浆水玻璃配比试验，使凝结时间达到预期要求，这样注浆才能起到真正的效果，否则水泥浆液大量流失将无法起到封堵的作用。严格控制注浆压力，一般在1.0-1.5MPa之间，浆液流量控制在30L/min左右。随时关注注浆量大小，当压力突然上升说明可能有堵管现象应立即停止采取措施，当从孔壁、地面溢浆时，应查明原因后采取调整配比参数或移动孔位进行重新注浆。

图4 注浆过程示意图

3.5 注浆完成

在整个注浆过程中随注浆量增加导流管水流逐渐减小，同时从导流管内有双液浆流出，最终双液浆将导流管封堵整个注浆过程完毕，险情解除。为了达到加固效果，待上述注浆静止12小时后使用双液浆在该区域承压水层隔水层区域进行注浆加固处理，确保加固区域地层具有满足抵抗承压水头的强度。达到强度后将先期施工的围堰平台破除恢复施工场地。

图5 混凝土反压过程效果图

图6 平台设置及加固效果图

4 施工效果检测

根据现场施工情况对加固区域进行取芯检测与评价，以便检查加固体均匀程度、强度承载力是否符合要求。为验证注浆效果，可通过对注浆区域土体钻孔取芯，观察土体的完整性，可进一步研究其物理学试验判断力学性质，经取芯试验检查，注浆加固区土体完整性和连续性良好，物力性能均有大幅度提升。

5 结论

（1）当上述险情出现后立即对渗漏点进行围堰处理后进行钻注一体机引孔，注双液浆封堵措施，在短时间内起到了止水效果，实际确定渗漏原因后从开始注双液浆到封堵完成只经历5.5小时左右，消除了安全隐患确保了工程自身和周边环境的安全。

（2）采用钻注一体机进行灌注双液浆对工程中出现的渗漏水进行封堵，止水效果明显，尤其是对突发状况应急反应速度较快，能够起到应急抢险的所要求的效果。并且操作简便易行，对于所使用的材料水泥、水玻璃易于采购。但在使用过程中要严格控制各项参数，根据实际情况设定注浆压力，在不同地区使用首先要检测水质的酸碱度，以及水泥浆的稠度与水玻璃的的匹配度才能很好的达到所需的凝结时间要求。另外对于机械操作的流程等方面也需要经过专门培训，确保钻孔的精度。

（3）在整个工程建设领域，尤其是地下工程施工过程中不可预见因素较多，尤其是在城市中施工点位大部分都处在居民小区附近且地下管线密布，一旦出现渗漏水等安全隐患不做有效处理将会导致基坑坍塌或是周边管线和建筑物变形过大等险情，甚至造成人伤害。应急抢险方法不得当也将会导致次生灾害出现社会影响较大，为了提高工程自身安全和周边环境安全，采用双液浆进行预加固以及对渗漏水问题进行处理的方法工艺简便，取材方便，简单易行，且造价低廉，将会成为渗水和漏水抢险等方面的首选工法被广泛应用到工程领域。

参考文献

[1]张运.注浆技术在地铁土建工程中的应用探讨[J].科技经济导刊,2019,27(28):58.

[2]曹保平.地铁基坑注浆封底止水施工技术[J].城市住宅,2019,26(08):129-130+132.

[3]张国华.结构复合注浆在深基坑堵漏中的应用[J].中国建筑防水,2019(05):28-30.

[4]李开放,李晗祥.某地铁车站基底承压水处理技术研究[J].城市住宅,2017,24(06):115-117+122.

[5]刘阳.城市地铁深基坑施工漏水原因分析与预防[J].低碳世界,2017(09):192-193.

[6]黄智国.深基坑漏水处理方法以及预防措施探讨[J].西部资源,2019(05):75-76.