上海东珠市政工程有限公司 上海 201900
摘 要：压密注浆是一种常用简便的静压注浆技术，采用注浆花管分段注浆，将按要求配置的能与土壤颗粒快速固化的浆液，利用压浆泵，通过注浆花管将配置好的浆液压入到拟加固地基土中，按要求配制的浆液在很小的压力下，克服地下承压水与土壤颗粒孔隙之间的阻力和浆液流动的阻力，渗透到土体孔隙中，使其与土壤颗粒骨架快速产生固化反应，从而在拟加固土体基本不受扰动和破坏的情况下形成止水帷幕，使其阻塞流水通道，达到止水封堵渗漏的目的。本文结合某道路大修工程的排水项目实例，阐述了顶管工作井井壁漏水处理方案，希望可以给今后市政建设过程中遇到类似情况能给与一定的借鉴。
关键词：注浆技术；基坑漏水治理；工作井；堵漏；道路大修工程
1、某道路大修工程概况
为配合某道路改建对沿线未达标的雨水管道进行扩容、改建。该施工路段现有Φ2000雨水管予以保留利用，并在拟大修道路路中增排一根Φ1800雨水管以满足规划要求，根据实施方案Φ1800雨水管采用泥水平衡顶管法施工工艺施工，顶进长度约202m，由西向东排水接入下游现有Φ2200雨水总管。顶管路段周边环境如图所示。
在顶管工作井基坑开挖后，靠东南侧有少许渗水现象，在2月19日当天晚上19：00点完成了基坑砼垫层浇筑。在2月20日早上7：00基坑东北侧靠近底部位置出现漏水现象，中午开始采用1台2寸水泵抽水，到晚上只剩少许余水。到21日早上8:00发现北侧漏水现象严重，在9:00又增加一台1寸水泵抽水，抽了半小时后发现基坑积水水位已不再下降，也与北侧现有Φ2200雨水管管内水位持平（井内水平面标高2.90m），为避免基坑外因为抽水带走流砂引起水土流失从而导致道路塌陷，为确保交通安全、畅通，遂停止了基坑抽水。
由于基坑采用Φ600钻孔灌注桩（中心间距700）围护外加双排Φ800旋喷桩（搭接300）止水帷幕，基坑开挖深度在6.5m左右；基坑底部土体采用2.0m厚Φ800旋喷桩进行满堂地基加固和止水。即基坑开挖前已对基坑周边进行了防水处理，但在基坑开挖砼垫层浇筑后，却意外出现了基坑漏水情况，导致后续顶管基坑四周砼浇筑、顶管等后续工序无法进行，从而影响工程施工总进度，甚至有可能影响道路交通的严重后果，亟需对基坑漏水进行处理。
2、施工环境及施工条件分析
2.1 现场施工条件
本工程范围内拟敷设雨水管道中心线位于改建道路中心线位置，位于MH路（TJL~YYZL），位于两道路交叉口之间；道路两侧有某小学建筑物、居民集中住宅区、架空高压电线等。
2.2 现场交通情况
由于本工程施工地段主要位于MH路（TJL~YYZL），MH路道路南侧即为居民住宅区、学校，北侧为区大型重大建设工程施工区域和市重点建设工程----某越江隧道施工区域，施工期间须确保市、区重点建设工程周边道路的安全、畅通，确保来往车辆、行人通行安全。为确保市、区重大工程建设，根据施工现场周边道路实际情况，考虑平时该道路车辆通行能力，MH路（TJL~YYZL）施工期间须确保一来一往二根机动车道，确保来往车辆、行人正常、安全通行，确保施工现场周边现有交通能力。
2.3 沿线建(构)筑物、管线情况
道路南侧为居民住宅区、某小学校，相对敷设管道距离较近。基坑北侧旋喷桩围护外侧离现有Φ2000雨水管外壁最近距离不足0.4m，基坑南侧旋喷桩围护外侧离现有Φ450砼雨水管外壁最近距离仅1.4m。基坑西侧临近Φ1800雨水管，围护桩最近靠近雨水管外壁。
2.4 工程地质条件
根据地质勘探报告，本工程顶管工作井位置地基土主要由①1-1层杂填土、①1-2素填土、②1粉质粘土、②3粘质粉土、③淤泥质粉质粘土、④淤泥质粘土、⑤粉质粘土夹粉质粘土等组成。按地基土物理力学性质、土性和结构特征上的不同差异，本施工段地基土由上而下逐次划分为4个地质层，其中第①、②层地基土又进一步划分为若干个亚层。基坑工程安全等级为三~二级，周边环境等级初步判别为三级；基坑开挖深度范围涉及①1-1层~⑤层地基土，基底一般位于②3层底部或③层顶部。
2.4.1、地基土的构成及工程地质特性
2.5 顶管工作井结构概况
本工程顶管工作井主体结构采用Φ600钻孔灌注桩（中心间距700）外加双排Φ800旋喷桩（搭接300）进行基坑围护、止水帷幕，基坑开挖深度在6.44m~6.68之间；基坑底基层土体采用2.0m厚Φ800旋喷桩进行满堂地基加固和止水；基坑土方开挖、支撑设置分三阶段进行；基坑顶部采用800×600钢筋砼围檩作为第一道围檩支撑体系，顶管坑内另设置一道Φ351钢管支撑体系。顶管坑素砼垫层厚度15cm、顶管坑内内衬结构钢砼底板厚度30cm，井壁短边厚度50cm、井壁长边厚度为30cm。
2.6 顶管工作井施工情况
由于14m车行道路幅须确保一来一往两根机动车道3.75*2=7.5m，所以灌注桩、旋喷桩只能分别分东西侧、南侧、北侧三次间断实施。施工期间，施工区域外交通保持畅通，来往运送建筑施工材料的砼搅拌车、土方车、隧道管片等大型、重型车辆比较频繁，对基坑旋喷桩成形质量有一定影响，对开挖后的基坑震动比较大。
3、漏水情况可能原因分析及周边管道漏水情况排查
3.1 Φ600砼灌注桩之间形成的流水通道
Φ600钻孔灌注桩每两桩的中心间距为700mm，施工期间施工区域旁边道路开放交通，来往运送建筑施工材料的砼搅拌车、土方车、隧道管片等大型、重型车辆比较频繁，震动比较大，砼灌注桩施工容易出现塌孔、缩孔、桩身空洞以及断桩现象，对基坑灌注桩施工质量有一定影响。在基坑开挖后，基坑内压力释放，砼灌注桩的薄弱环节容易在基坑外水压力作用下形成流水通道。
3.2 高压旋喷桩之间形成的流水通道
单管高压旋喷桩施工期间，来往运送建筑施工材料的砼搅拌车、土方车、隧道管片等大型、重型车辆比较频繁，震动比较大，在单管高压旋喷桩施工中会出现凹穴、旋喷桩固结体强度不均、缩径，前后施工间形成搭接不到位等施工问题。在基坑开挖后，基坑内压力释放，旋喷桩的薄弱环节容易在基坑外水压力作用下形成流水通道。
3.3 基坑外水压力
因在基坑外，北侧有一根顺新建Φ1800管道同向的Φ2000雨水管，基坑北侧旋喷桩围护外侧离现有Φ2000雨水管外壁最近距离不足0.4m；西侧有一根与新建Φ1800管道斜交的Φ1800雨水管，旋喷围护桩最近靠近雨水管外壁。基坑位置距离排水泵站较近，不足800m。原雨水管道已建成多年，如雨水管道有脱节或错位，则形成的水压力对开挖后基坑来说危害是相当严重的。
3.4 周边雨水管道漏水情况排查
因交通条件限制（白天基坑两侧车道开放交通），在22日当天晚上即安排潜水员对基坑附近的大管径雨水管道Φ2000、Φ1800、Φ1350雨水管道管内情况进行排摸，排摸后发现砼管道内接口平顺，每个接口有2~3cm的管道接缝，无管道脱节现象。
4、基坑漏水治理方案选择
因基坑南侧14m位置即为学校围墙，围墙外侧6m区域为绿化带，基坑北侧11m位置即为越江隧道施工范围围墙，车行道两侧1.5m区域为行道树种植区域，基坑两侧车行道已不具备另辟施工便道的条件。经过对周边雨水管道漏水情况排查及漏水原因分析，初步拟定以下几种解决方案。
4.1 优选方案
采用施工成本最低、社会影响较小、止水迅速、施工简便的注浆方案对基坑井壁漏水点进行封堵。
4.2保守方案
对基坑内进行回填后再进行压密注浆，对基坑漏水点进行封堵。
4.3 重建顶管工作井
重建顶管工作井，由于施工周期长，社会影响面大，对整个项目工期严重拖延，是万不得已的备选方案。
4.4 实施方案
在对施工现场Φ2000、Φ1800、Φ1350雨水管道管内情况进行排摸后，为确保项目施工工期，降低社会影响，把基坑漏水对施工的影响降低到最低限度，拟定了解决工作井漏水的初步方案：
第一步，安排潜水员2月23日晚上6:00后，以基坑外侧西北角窨井为中心向外20m，对基坑周边的Φ2000、Φ1800、Φ1350雨水管道管道接口接缝采用黄土拌水泥进行填缝，从而减少基坑外管道内水压力对基坑的直接影响，降低基坑外承压水水力。
第二步，待管道接口填缝的水泥土达到一定强度后，安排2月24日、25日两个晚上6:00后对北侧在基坑外侧1.5m位置进行土体灌浆。在基坑外侧1.5m位置（压力水重点来源点，即旋喷桩外排桩居中位置）控制一定的注浆压力进行加固土体灌浆，为有效减少浆液自身流动性，灌浆用材料采用水泥、中粗砂、2%水玻璃混合料拌制，灌浆时控制灌浆压力（不大于0.05MPa，最终以现场试验为主，以尽可能不跑浆为主），灌浆压力以浆液自重压力为主进行控制，每孔每米孔深的每次灌浆量按0.3~0.5m3进行控制，以将漏水点孔隙灌满为止。灌浆施工时采用分段分层进行灌注，由下往上，每50cm拔一次灌浆管，灌浆起始点从基坑以下2.0m开始直至顶圈梁底标高。灌浆管采用压密注浆用花管，注浆孔因在旋喷桩施工位置，采用旋喷桩引孔机械引孔。灌浆孔孔距1.0m，为防止两孔之间串浆，灌浆时跳孔施工。
第三步，2月26日晚上6:00后，对南侧在基坑外侧1.5m位置（即旋喷桩外排桩居中位置）进行旋喷桩加固土体灌浆，按施工工艺第二步施工。在南侧基坑外侧打了8个注浆孔，注浆过程中，发现东侧1、2、8孔位，浆液注不进，3、4、5、6、7孔位浆液注不满。第二天对浆液注不满的情况进行了分析排查，在潜水员经过对基坑底部探摸后发现有浆液流入了基坑内。
第四步，2月27日晚上6:00后，在基坑南北两侧两注浆孔之间重新钻孔，两注浆孔孔距1.0米，采用压密注浆工艺进行注浆，初期注浆压力为0.2~0.3MPa，当压力逐步稳定，达到0.6~0.8MPa时停止注浆。浆液配合比按以下比例进行配制：水泥：粉煤灰：水玻璃：=1:0.1:0.02。浆液浓度要求以适宜泵送为主，泵送时确保不产生管涌。为防止相邻孔注浆时串浆，在注浆时采用跳孔间隔注浆方式进行注浆。注浆采用分段分层方式，由下而上，每50cm拔一次注浆管，注浆起始点从基坑以下2.0m开始直至顶圈梁底标高。注浆管采用压密注浆用花管，注浆孔因在旋喷桩施工区域，采用旋喷桩引孔机械引孔。
第五步，2月28日，在前期探摸、压密注浆处理的基础上，经过抽水至第二道钢支撑观察后，发现4.5小时，基坑水位上涨8cm。在此前提下，在确保道路交通通行安全的条件下，拟定了下一步加固实施方案：
1）经过3月1日、2日两天观察，工作井内水位已保持稳定，不再上涨。
2）3月2日准备工作井砼内衬的钢筋、模板。
3）等注浆浆液稳定，达到一定强度后，安排3月4日将工作井的砼南、北两侧内衬砼及后靠背砼先行浇筑。3月6日拆除内衬砼模板及脚手架。
4）3月7日完成工作井的砼底板浇筑。
5）3月9日、10日完成工作井的顶进口砼墙板钢筋、模板及脚手架搭设、砼浇筑。
6）在施工过程中，准备好2台水泵、扶梯等，做好应急准备，在基坑抽水过程中加强观测，如遇大量漏水，及时抽水回灌。
7）在处理过程中，加强基坑情况检测，确保道路交通通行安全。
8）准备足够的路基箱板，做好应急准备。
4.5 注浆效果
经过抽水观察，注浆后漏水点得到了有效控制，让后续顶管施工得以顺利进行，并以最经济的施工成本取得了良好的堵水效果，将基坑漏水对整个项目的影响降低到了最低限度，取得了良好的经济效益。
4.6 注浆原理
压密注浆是一种常用简便的静压注浆技术，采用注浆花管分段分层注浆，将按要求配置的能与土壤颗粒快速固化的浆液，利用压浆泵通过注浆花管将配置好的浆液压入到拟加固地基土中，按要求配制的浆液在很小的压力下，克服地下承压水与土壤颗粒孔隙之间的阻力和浆液自身流动形成的阻力，渗透到土体孔隙中，使其与土壤颗粒骨架快速产生固化反应，从而在拟加固土体基本不受扰动和破坏的情况下形成止水帷幕，使其阻塞流水通道，达到止水封堵渗漏点的目的。注浆浆液通过填充、渗透和挤密的方式，驱走土壤颗粒之间的水分和空气，并充填其原有空间，通过注入浆液中所含的矿物质与拟注浆土体中的水土分别发生水解、水化反应等形成悬浮胶体，将土体基层中现松散的土壤颗粒固结成一个整体，经过浆液的快速化学反应硬化后形成抗渗性高、强度大、稳定性良好、压缩性小、密度加大的改良地基土，从而达到快速止水封堵坑壁渗漏点的目的。
在动水注浆治理中，地下承压水有一定压力和流速，承压水的流速和压力对浆液的扩散会产生显著影响。速凝类注浆材料注入拟注浆土层后，承压水对注浆材料有强烈的冲刷作用，注浆浆液主要靠自身固化反应将其压力消减。注浆扩散理论中，必须考虑浆液与承压水作用的影响。动水注浆治理中，注浆材料通常采用速凝类注浆材料，来解决动水条件的跑浆与串浆难题。速凝类注浆材料，浆液固化的时间较短，因此速凝类注浆材料因自身化学反应造成的粘度时变性是影响浆液扩散的重要因素之一，这在注浆施工中必须考虑的。
5 结论与建议
1）对于本项目基坑渗漏的封堵，是压密注浆施工技术的一个典型案例，其成功的关键在与阻断了外围的贯通流水压力，阻断了流水通路，通过压密注浆对土体的填充、挤密等物理、化学反应，显著改善了土体性质，提高了加固土体整体抗渗性，隔断了流水通路，达到了封堵渗漏的目的。
2）本工程采用的注浆技术能克服施工场地局限的困难，具有施工简便、社会影响小、止水迅速、节约施工成本等优点，希望可以给今后市政建设过程中遇到类似情况能给与一定的借鉴。
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撰稿2019-4-25
论文作者:杨志甫
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第10期
论文发表时间:2019/8/7
标签：基坑论文; 注浆论文; 浆液论文; 雨水管论文; 管道论文; 压力论文; 道路论文; 《工程管理前沿》2019年第10期论文;