浅淡地铁工程中涌水涌砂的控制

我监理部监理的某地铁站，在主体结构施工中，由于各种原因，先后出现三次大的涌水涌砂事故，由于采取措施得当，及时得到了控制，没有造成大的经济损失。

一、工程概况

1、工程地质

本工程场地内地势平坦，场区属第四系冲海积相沉积平原，地貌形态单一。场地浅表层为厚1~2m的填土，其下为厚度约14~20m左右的粉土和粉砂层。粉土以下为厚度达10m以上（局部厚达20m 左右）的高压缩性流塑状的淤泥质土或灰色粉质粘土，局部夹粉砂层和圆砾层。

2、工程水文地质

场区浅部地下水属松散岩类孔隙潜水，主要赋存与上部填土层及粉土、砂土层中。本场区潜水静止水位一般在0.90~1.65m,高程4.07~5.02m，并随季节性变化，年水位变幅约1.0~2.0m。潜水只要接收大气降水和侧向迳流补给，并以蒸发和侧向迳流为主要排泄方式。

3、工程地质和水文地质对基坑安全的评价

本基坑基本上处在厚约14m的粉土和粉砂层(基坑底以上2m左右为粘土层)，渗透系数大，地下潜水的水位高，一般在地面下0.90~1.65m。同时，由于车站施工的需要，需对道路进行交通疏解，疏解后的机动车道位于原非机动车道处，由于过往车辆多为超重型车辆及工程大型车辆，且原非机动车道基础较差，路面容易沉降。

4、工程设计概况

本主体基坑长约220米，一般段宽度为17.3米，最大宽度为21.2米，车站主体覆盖土一般情况为3.1米，主体及附属结构全部采用明挖顺筑法施工,主体围护结构采用800㎜厚的地下连续墙，连续墙内侧设置700--800㎜厚的衬墙，主体两层结构，基坑开挖最深处为18.56米，其它为16.36米。在主体结构施工时采取五道支撑体系，其中第一道为钢筋砼支撑，其余四道为钢支撑。土方开挖时采取分段分层进行。

本车站围护结构共计121幅地下连续墙，分为A、B、C、D、E五种类型，其中A类地下连续墙墙深35.5m、B类地下连续墙墙深37m、C类地下连续墙墙深35.7m、D类地下连续墙墙深32.7m、E类地下连续墙墙深34.7m，连续墙采用柔性接头，基坑外侧共168个接头，接头迎土侧设置3Φ1000mm高压旋喷桩加固止水，呈三角形布置，桩间搭接300mm，加固范围为地表下2m至基坑底下6m。

二、事故发生经过及后果

1、第一次主体结构基坑5轴附近的地下连续墙处（地面下约11m）发生了接缝涌水涌砂，造成围挡外围约50㎡道路路面沉降，基坑外约60㎡临时便道塌陷。基坑内涌入泥砂约50立方米。

2、第二次主体结构基坑20轴西侧附近的地下连续墙处（第五道支撑下约1m）发生了接缝涌水涌砂，造成围挡外围约60㎡道路路面出现裂缝，基坑外约150㎡临时便道塌陷。基坑内涌入泥砂约80立方米。

3、第三次主体结构基坑21轴西侧附近的地下连续墙处（第五道支撑下约1.5m）发生了接缝涌水涌砂，造成围挡外围约60㎡道路路面出现裂缝，基坑外约150㎡临时便道塌陷。基坑内涌入泥砂约100立方米。

三、事故原因分析

 1、三次事故发生渗漏处都是位于西侧地下连续墙接缝处（第四道钢支撑至第五道钢支撑下面），距离地面在14-16米之间，在此部位地下水压力较大。

2、地下连续墙接头夹泥、高压旋喷桩局部断桩、旋喷浆液不均匀扩散等情况均有可能造成地下连续墙漏水，基坑开挖后由于地下连续墙与接缝桩之间的不均匀变形，也可能造成基坑漏水。                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     

3、以前地下连续墙接缝处采取高压旋喷桩注浆效果不太好，没有很好地起到止水效果，造成接缝处渗漏。

4、对粉质砂土认识不足,堵漏施工不当，发现接缝渗水时施工人员未高度重视，未分析原因，采取常规办法进行打孔注浆，结果造成打孔周围砼破裂，孔经过大，造成涌砂。

四、处理措施：

针对地下连续墙及其接缝渗漏水的类型、大小等情况，我监理部和施工单位共同制定了一种或多种处理措施，处理措施主要有：

（1）、在地下连续墙或接缝处迎土侧注双液浆进行止水；

（2）、在地下连续墙或接缝处背土侧注聚氨脂进行止水； 

（3）、在地下连续墙接缝处采取快速水泥(堵漏王)进行止水或接缝修补。

各种类型漏水情况所采取的止水措施详见表1。

表1 地下连续墙止水措施

（二）、为降低基坑外水压，在基坑外侧按照设计要求施工备用降水井，架设钢支撑纵向连续梁和临时立柱剪刀撑。

（三）、派专人加强基坑巡查，并加大基坑监测频率，及时上报基坑监测信息。

（四）、对已开挖基坑段面所有渗漏点的接缝处采用针孔式注浆加固施工方法

1、首先对混凝土裂缝表面进行处理，沿裂缝用人工或风镐凿成上底宽约10厘米，下底宽约5厘米，深约10厘米的梯形槽如图1所示，然后将裂缝两侧处理干净，以便观测裂缝大小、分布情况、水源漏水量及水质等。

图1  裂缝表面处理示意图

2、埋注浆管：注浆管要布置在水源处，即漏水点，同时在下列位置布注浆管：水平裂缝的端点处；纵横交错的裂缝，在交叉处及端点处；纵向环形缝的最底和最高处。埋设注浆管时要注意在渗漏部位两侧（或上下两端）错位部管，以形成注浆与排水通路，防止形成死眼。注浆管之间的距离应根据裂缝大小，结构形状而定，一般为1-1.5米左右。注浆管由短管、阀门和鱼尾嘴组成，长度为10-15厘米的塑料管，塑料管一端插入薄铁皮内，另一端与阀门、鱼尾嘴连接。如图2

3、封闭注浆裂缝

封闭前，如缝内漏水量大时，须先引水，即用镐打一深孔至水源处，埋一长管，用泵抽水，使缝内水位降低，然后再进行封闭。

图2  注浆口封闭示意图

为了防止水泥砂浆堵塞通道，封闭前还需沿裂缝铺设通长油毡或镶薄铁皮等，再将备好的注浆管插入铁皮内，然后用快干水泥或水泥-水玻璃浆封闭裂缝，最后用水泥砂浆找平。注意新老封闭材料的结合，如结合不好，则由于浆液遇水反应、发气、膨胀，内部压力增高，使大量浆液外逸，以至不能渗入预定部位的深处，同时浪费了浆液，因而需耐心细致地做好封闭工作，以期达到处理效果。

4、注浆：在施工工程中，选用适宜的浆液用量，注入适宜的灌浆材料，本工程采用SL-500型注胶机将JG-669单液聚氨酯发泡止水剂注入浆缝。为最大限度地发挥灌浆效果，以满足工程要求，这对浆液用量进行估算。

当混凝土裂缝与土层（或结构内部）串通性较好，漏水量较大，且无法测定实际注水量时，则可采用灌浆压力进行注浆，结合工程实际情况，站厅层以下部位采用1.1～1.5kg/cm2的灌浆压力，站厅层以上部位采用0.9～1.2kg/cm2的灌浆压力

5、封孔：灌浆完毕，若处理效果好，立即用快硬水泥封堵注浆口。否则应继续进行处理，直至达到预期效果。

（五）、对未开挖基坑段面接缝处，采取钻孔双液注浆止水加固施工方法。

1、钻孔注浆：沿地下连续墙接缝位置，在基坑外侧钻孔注浆，钻孔直径5cm左右，端头井处钻孔深度21.5m，标准段处钻孔深度19.5m。当钻杆钻至设计深度时开始进行双液注浆，水泥浆液与水玻璃分开拌制，在管口进行混合，注浆压力不大于2MPa，已开挖面以上部分注浆压力不大于1MPa。注浆范围为孔底至地面下50cm。

双液注浆孔布置于原接缝桩中心位置，详见图3。

图3 双液注浆孔布置图

2、浆液拌制

浆液材料采用超细水泥-水玻璃双液浆，水泥浆液与水玻璃分开拌制，在注浆口出混合注入注浆孔中，浆液胶凝时间5~10分钟。

 (1)水灰比：W ：MC=(1.5～2)：l，注浆施工过程中，根据凝胶时间进行调整。

 (2)水玻璃浓度：稀释至35Be’。

五、效果及评估

 在采取上述处理措施后，特别是采用双液注浆后，及时堵住了涌水涌砂点，没有造成大的事故和经济损失。在后续施工中，按照以上措施提前进行了止水加固，没有再发生涌水涌砂现象，确保了主体结构及周边环境安全，主体工程顺利完成，施工单位既保证了工程质量和工期，又取得了很好的经济效益和社会效益。