地下水对深基坑支护工程的影响及险情处理

黄永海+李莉

【摘要】：基坑支护，特别是软土地区的基坑，其基坑发生土体滑坡失稳绝大部分都直接或间接地与水有关。本文结合具体工程实例，分析了地下水引起的基坑支护险情，并提出了解决措施，旨在为深基坑支护工程施工提供科学参考。

【关键词】：深基坑 基坑支护 地下水

1工程概况

某商业大厦地处由主楼、南附楼组成，其中主楼地上46层，屋面高度为157m，屋顶塔楼（钢结构）高15m；南附楼地上6层，总高度30.9m，地下2层，最大开挖深度13m，工程占地面积5858 。

2 场地工程地质、水文地质条件

该场地位于我国某冲积平原东部，勘探表明地表为杂填土，地下及基底分别为粘性土、砂性土和滞留系泥质页岩。施工区内的地下水有两种类型：滞水、承压水。其中滞水位于上层土壤，存在于地表杂填土内，承压水位于下层土壤，主要存在于砾石层和粉细砂层中，其水位受江河水位的影响并不固定，随着水位的变化承压水的位置也在变化。

结合地区施工经验，地基土壤的物理学经地质工程勘察的试验可以确定如下：

地面下12m以内，

地面下12m以下，

3 基坑的支护设计

基坑工程开挖深度超过地下水位，必然要考虑基坑降水问题。首先要确定的是控制地下水方法，见表1。在选择方法上，主要是按颗粒粒度成分、渗透系数和降水深度确定控制方法，一般中粗砂以上粒径的地层用堵截法，中砂和细砂颗粒的地层用井点法和管井法，淤泥或黏土类地层用真空法和电渗法。要选取经济合理、技术可靠、施工方便的控制地下水方法必须经过充分调查，并应注意以下几个方面：

（1）地下水的类型、含水层埋藏条件及其水位、水压、透水性、动态规律。

（2）含水层的补给、径流、排泄条件；含水层的水文地质参数。

（3）基坑场地周围地下水及与附近大型地表水源的关系。

（4）基坑支护结构类型、开挖深度、尺寸，基坑周围建筑物与地下管线基础情况。

本工程在基坑周边做垂直止水帷幕并深层水平封底。周边止水帷幕的做法是：先在每两个挡土桩之间的外侧做 400mm素混凝土止水桩，桩长27m，止水桩与两侧的支护桩相切，然后再在止水桩与支护桩切点的外侧用压密灌浆孔注浆封其间隙，深度18m，如图1所示。深层水平封底的做法是：在开挖土方前，用高压旋喷技术，在地面下-16.0～-19.0m的地层之间形成3m厚的连续止水底板。设计要求固化土体的渗透系数K值不大于 ，基本上达到抗渗要求，并保证土体抗压强度不小于1.4MPa。施工采用有效旋喷体直径1.5m，旋喷孔距1.30m，排距1.13m，共3596孔。

工程中的支护桩施工工艺采用了反循环钻孔灌注桩技术，并且在支护桩工程施工过程中交叉进行工程桩施工。然后再进行素混凝土止水桩施工，该工程施工所采用的技术与支护桩施工技术相同。工程最后进行压密注浆。

封底旋喷体达凝期（28d）后，为了确保喷射效果符合工程设计要求，对其喷射效果进行了一定的检验。

在锚杆施工时，主要依据当天成孔、当天注浆的原则，并且为了确保施工质量，当开挖出一层，就立即进行支护，并且严格遵循在锚杆完成后的3天在进行下一层的开挖。

4 基坑险情

本工程止水帷幕设置的主导思想是完全封闭-16.0m深度范围内的地下水由水平方向渗入。第一层土方开挖未见明显出水，是因为第一层挖土至-4.0m处，而地面至-7.0m左右均属抗渗性较好的粘土，基本属不透水层，一般不会引起明显的坑内出水。开挖第二层土方在共有8处漏水，并带出部分黄泥，现场采用导管等堵漏后，仍有两处堵水效果较差，致使地面出现沉降。检查表明这些水是从坑外垂直止水帷幕的-8.0～-9.0m左右透入基坑后水平流动，然后在低凹处或工程桩处受阻冒出坑面。所以垂直止水帷幕在-8.0～-9.0m范围没有完全封闭。开挖第三层土方后仅几天，据不完全统计，就有86处桩间冒水，其中18个点严重冒水且带有青沙，这其中有3个冒水点深达1.0～1.5m，其面积达0.3 左右的孔洞（最深的达5—6m，高1.5m，可纳入）。初步统计10月7日前每天出水量小于300t，但10月8日至11月8日期间抽水量大于1000t/d，且水面无明显下降，这表明基坑内外形成了管涌通道。

5险情分析及处理措施

通过对事故现象的分析，总结了以下几个方面的原因：

（1）基坑止水帷幕设计不合理或不切合实际。由于素混凝土没有侧向挤压的功能，用素混凝土桩做止水桩很难与混凝土支护桩相切弥合。更何况本工程基坑面积大，支护桩和止水桩的施工时间间隔长达5～6个月，即止水桩是在支护桩终凝后施工的，更不可能使支护桩与止水桩弥合[1]。

（2）用 130mm压密注浆孔注浆封闭止水桩与支护桩的间隔，实际上是不能达到完全止水的效果的。因为在止水桩与支护桩之间的间隔较大（接近320mm）时， 130mm注浆不能完全填塞其间隔，更为糟糕的是，注浆体偏离两桩产生间隙的范围较大。

（3）施工工艺不合理，施工精确度不够。由于施工设备定向装置不完善，垂直度掌握不好，使得相切的支护桩、止水桩和注浆体三者不能按设计相切弥合。

（4）由于支护结构采用预制桩的打桩，地下水形成的超静孔隙水压力短期内不易消散，在开挖过程中，基坑土体的应力平衡被改变，容易因淤泥的流动而带动桩体的水平位移。

（5）就深基坑的整体来说，基坑的西侧止水桩与支护桩之间存在弥合性较差，偏差较大，甚至出现了30cm以上的空隙。

根据出现的险情和透水原因的分析，事故处理主要采取以下措施：

（1）对于基坑周围居民区出现的不均匀沉降情况，主要采用压力注浆的方法，注浆压力为1.2MPa；对于基坑周围埋有煤气管道的地方，采用了钻孔灌浆的方法，其中钻孔均为直孔，成孔后的第二天再进行注浆，注浆时要将直孔内灌满水泥浆，并且为了提高浆液的凝固速度，应在水泥浆中掺以水玻璃。以上方法经过实践检验，该地区下降现象趋于稳定，居民生活管道也未遭到损害 [2]。

（2）对于施工过程中发现的泄水问题，通过试验对比，采用了以高压旋喷注浆再造垂直止水帷幕的方案进行处理，并且以海带、水导管等常规方法为辅助处理方案。沿坑壁内侧支护桩之间用高压旋喷（压力20MPa）在-8.0～-16.5m之间形成内止水帷幕。支护桩外侧的止水采用粉喷桩和静压注浆加固土体的方法，其中粉喷桩的桩径为 500mm，粉喷桩的深度为16m。并且桩体之间一般为2排桩，部分桩体为5排桩。采用静压注浆加固方法时，注浆桩的深度应保持在-9～-18m为宜。

（3）对基坑施工顺序进行适当的调整。首先应对基坑周边的承台和底板进行施工，在施工需要注意对于较浅的承台要单独进行局部开挖，并且在开挖过程中要注意施工速度；其次为了确保支护桩的稳定，应用素混凝土填充承台底和护坡桩之间的缝隙；最后再对基坑周围最深最大的主承台进行施工。

参考文献：

【1】黄强.建筑基坑支护技术规程应用手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2010：5-6.

【2】贺明侠，王明俊.地下水及地质作用对建筑工程的影响[J].土工基础，2011，（05）.endprint

【摘要】：基坑支护，特别是软土地区的基坑，其基坑发生土体滑坡失稳绝大部分都直接或间接地与水有关。本文结合具体工程实例，分析了地下水引起的基坑支护险情，并提出了解决措施，旨在为深基坑支护工程施工提供科学参考。

【关键词】：深基坑 基坑支护 地下水

1工程概况

某商业大厦地处由主楼、南附楼组成，其中主楼地上46层，屋面高度为157m，屋顶塔楼（钢结构）高15m；南附楼地上6层，总高度30.9m，地下2层，最大开挖深度13m，工程占地面积5858 。

2 场地工程地质、水文地质条件

该场地位于我国某冲积平原东部，勘探表明地表为杂填土，地下及基底分别为粘性土、砂性土和滞留系泥质页岩。施工区内的地下水有两种类型：滞水、承压水。其中滞水位于上层土壤，存在于地表杂填土内，承压水位于下层土壤，主要存在于砾石层和粉细砂层中，其水位受江河水位的影响并不固定，随着水位的变化承压水的位置也在变化。

结合地区施工经验，地基土壤的物理学经地质工程勘察的试验可以确定如下：

地面下12m以内，

地面下12m以下，

3 基坑的支护设计

基坑工程开挖深度超过地下水位，必然要考虑基坑降水问题。首先要确定的是控制地下水方法，见表1。在选择方法上，主要是按颗粒粒度成分、渗透系数和降水深度确定控制方法，一般中粗砂以上粒径的地层用堵截法，中砂和细砂颗粒的地层用井点法和管井法，淤泥或黏土类地层用真空法和电渗法。要选取经济合理、技术可靠、施工方便的控制地下水方法必须经过充分调查，并应注意以下几个方面：

（1）地下水的类型、含水层埋藏条件及其水位、水压、透水性、动态规律。

（2）含水层的补给、径流、排泄条件；含水层的水文地质参数。

（3）基坑场地周围地下水及与附近大型地表水源的关系。

（4）基坑支护结构类型、开挖深度、尺寸，基坑周围建筑物与地下管线基础情况。

本工程在基坑周边做垂直止水帷幕并深层水平封底。周边止水帷幕的做法是：先在每两个挡土桩之间的外侧做 400mm素混凝土止水桩，桩长27m，止水桩与两侧的支护桩相切，然后再在止水桩与支护桩切点的外侧用压密灌浆孔注浆封其间隙，深度18m，如图1所示。深层水平封底的做法是：在开挖土方前，用高压旋喷技术，在地面下-16.0～-19.0m的地层之间形成3m厚的连续止水底板。设计要求固化土体的渗透系数K值不大于 ，基本上达到抗渗要求，并保证土体抗压强度不小于1.4MPa。施工采用有效旋喷体直径1.5m，旋喷孔距1.30m，排距1.13m，共3596孔。

工程中的支护桩施工工艺采用了反循环钻孔灌注桩技术，并且在支护桩工程施工过程中交叉进行工程桩施工。然后再进行素混凝土止水桩施工，该工程施工所采用的技术与支护桩施工技术相同。工程最后进行压密注浆。

封底旋喷体达凝期（28d）后，为了确保喷射效果符合工程设计要求，对其喷射效果进行了一定的检验。

在锚杆施工时，主要依据当天成孔、当天注浆的原则，并且为了确保施工质量，当开挖出一层，就立即进行支护，并且严格遵循在锚杆完成后的3天在进行下一层的开挖。

4 基坑险情

本工程止水帷幕设置的主导思想是完全封闭-16.0m深度范围内的地下水由水平方向渗入。第一层土方开挖未见明显出水，是因为第一层挖土至-4.0m处，而地面至-7.0m左右均属抗渗性较好的粘土，基本属不透水层，一般不会引起明显的坑内出水。开挖第二层土方在共有8处漏水，并带出部分黄泥，现场采用导管等堵漏后，仍有两处堵水效果较差，致使地面出现沉降。检查表明这些水是从坑外垂直止水帷幕的-8.0～-9.0m左右透入基坑后水平流动，然后在低凹处或工程桩处受阻冒出坑面。所以垂直止水帷幕在-8.0～-9.0m范围没有完全封闭。开挖第三层土方后仅几天，据不完全统计，就有86处桩间冒水，其中18个点严重冒水且带有青沙，这其中有3个冒水点深达1.0～1.5m，其面积达0.3 左右的孔洞（最深的达5—6m，高1.5m，可纳入）。初步统计10月7日前每天出水量小于300t，但10月8日至11月8日期间抽水量大于1000t/d，且水面无明显下降，这表明基坑内外形成了管涌通道。

5险情分析及处理措施

通过对事故现象的分析，总结了以下几个方面的原因：

（1）基坑止水帷幕设计不合理或不切合实际。由于素混凝土没有侧向挤压的功能，用素混凝土桩做止水桩很难与混凝土支护桩相切弥合。更何况本工程基坑面积大，支护桩和止水桩的施工时间间隔长达5～6个月，即止水桩是在支护桩终凝后施工的，更不可能使支护桩与止水桩弥合[1]。

（2）用 130mm压密注浆孔注浆封闭止水桩与支护桩的间隔，实际上是不能达到完全止水的效果的。因为在止水桩与支护桩之间的间隔较大（接近320mm）时， 130mm注浆不能完全填塞其间隔，更为糟糕的是，注浆体偏离两桩产生间隙的范围较大。

（3）施工工艺不合理，施工精确度不够。由于施工设备定向装置不完善，垂直度掌握不好，使得相切的支护桩、止水桩和注浆体三者不能按设计相切弥合。

（4）由于支护结构采用预制桩的打桩，地下水形成的超静孔隙水压力短期内不易消散，在开挖过程中，基坑土体的应力平衡被改变，容易因淤泥的流动而带动桩体的水平位移。

（5）就深基坑的整体来说，基坑的西侧止水桩与支护桩之间存在弥合性较差，偏差较大，甚至出现了30cm以上的空隙。

根据出现的险情和透水原因的分析，事故处理主要采取以下措施：

（1）对于基坑周围居民区出现的不均匀沉降情况，主要采用压力注浆的方法，注浆压力为1.2MPa；对于基坑周围埋有煤气管道的地方，采用了钻孔灌浆的方法，其中钻孔均为直孔，成孔后的第二天再进行注浆，注浆时要将直孔内灌满水泥浆，并且为了提高浆液的凝固速度，应在水泥浆中掺以水玻璃。以上方法经过实践检验，该地区下降现象趋于稳定，居民生活管道也未遭到损害 [2]。

（2）对于施工过程中发现的泄水问题，通过试验对比，采用了以高压旋喷注浆再造垂直止水帷幕的方案进行处理，并且以海带、水导管等常规方法为辅助处理方案。沿坑壁内侧支护桩之间用高压旋喷（压力20MPa）在-8.0～-16.5m之间形成内止水帷幕。支护桩外侧的止水采用粉喷桩和静压注浆加固土体的方法，其中粉喷桩的桩径为 500mm，粉喷桩的深度为16m。并且桩体之间一般为2排桩，部分桩体为5排桩。采用静压注浆加固方法时，注浆桩的深度应保持在-9～-18m为宜。

（3）对基坑施工顺序进行适当的调整。首先应对基坑周边的承台和底板进行施工，在施工需要注意对于较浅的承台要单独进行局部开挖，并且在开挖过程中要注意施工速度；其次为了确保支护桩的稳定，应用素混凝土填充承台底和护坡桩之间的缝隙；最后再对基坑周围最深最大的主承台进行施工。

参考文献：

【1】黄强.建筑基坑支护技术规程应用手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2010：5-6.

【2】贺明侠，王明俊.地下水及地质作用对建筑工程的影响[J].土工基础，2011，（05）.endprint

【摘要】：基坑支护，特别是软土地区的基坑，其基坑发生土体滑坡失稳绝大部分都直接或间接地与水有关。本文结合具体工程实例，分析了地下水引起的基坑支护险情，并提出了解决措施，旨在为深基坑支护工程施工提供科学参考。

【关键词】：深基坑 基坑支护 地下水

1工程概况

某商业大厦地处由主楼、南附楼组成，其中主楼地上46层，屋面高度为157m，屋顶塔楼（钢结构）高15m；南附楼地上6层，总高度30.9m，地下2层，最大开挖深度13m，工程占地面积5858 。

2 场地工程地质、水文地质条件

该场地位于我国某冲积平原东部，勘探表明地表为杂填土，地下及基底分别为粘性土、砂性土和滞留系泥质页岩。施工区内的地下水有两种类型：滞水、承压水。其中滞水位于上层土壤，存在于地表杂填土内，承压水位于下层土壤，主要存在于砾石层和粉细砂层中，其水位受江河水位的影响并不固定，随着水位的变化承压水的位置也在变化。

结合地区施工经验，地基土壤的物理学经地质工程勘察的试验可以确定如下：

地面下12m以内，

地面下12m以下，

3 基坑的支护设计

基坑工程开挖深度超过地下水位，必然要考虑基坑降水问题。首先要确定的是控制地下水方法，见表1。在选择方法上，主要是按颗粒粒度成分、渗透系数和降水深度确定控制方法，一般中粗砂以上粒径的地层用堵截法，中砂和细砂颗粒的地层用井点法和管井法，淤泥或黏土类地层用真空法和电渗法。要选取经济合理、技术可靠、施工方便的控制地下水方法必须经过充分调查，并应注意以下几个方面：

（1）地下水的类型、含水层埋藏条件及其水位、水压、透水性、动态规律。

（2）含水层的补给、径流、排泄条件；含水层的水文地质参数。

（3）基坑场地周围地下水及与附近大型地表水源的关系。

（4）基坑支护结构类型、开挖深度、尺寸，基坑周围建筑物与地下管线基础情况。

本工程在基坑周边做垂直止水帷幕并深层水平封底。周边止水帷幕的做法是：先在每两个挡土桩之间的外侧做 400mm素混凝土止水桩，桩长27m，止水桩与两侧的支护桩相切，然后再在止水桩与支护桩切点的外侧用压密灌浆孔注浆封其间隙，深度18m，如图1所示。深层水平封底的做法是：在开挖土方前，用高压旋喷技术，在地面下-16.0～-19.0m的地层之间形成3m厚的连续止水底板。设计要求固化土体的渗透系数K值不大于 ，基本上达到抗渗要求，并保证土体抗压强度不小于1.4MPa。施工采用有效旋喷体直径1.5m，旋喷孔距1.30m，排距1.13m，共3596孔。

工程中的支护桩施工工艺采用了反循环钻孔灌注桩技术，并且在支护桩工程施工过程中交叉进行工程桩施工。然后再进行素混凝土止水桩施工，该工程施工所采用的技术与支护桩施工技术相同。工程最后进行压密注浆。

封底旋喷体达凝期（28d）后，为了确保喷射效果符合工程设计要求，对其喷射效果进行了一定的检验。

在锚杆施工时，主要依据当天成孔、当天注浆的原则，并且为了确保施工质量，当开挖出一层，就立即进行支护，并且严格遵循在锚杆完成后的3天在进行下一层的开挖。

4 基坑险情

本工程止水帷幕设置的主导思想是完全封闭-16.0m深度范围内的地下水由水平方向渗入。第一层土方开挖未见明显出水，是因为第一层挖土至-4.0m处，而地面至-7.0m左右均属抗渗性较好的粘土，基本属不透水层，一般不会引起明显的坑内出水。开挖第二层土方在共有8处漏水，并带出部分黄泥，现场采用导管等堵漏后，仍有两处堵水效果较差，致使地面出现沉降。检查表明这些水是从坑外垂直止水帷幕的-8.0～-9.0m左右透入基坑后水平流动，然后在低凹处或工程桩处受阻冒出坑面。所以垂直止水帷幕在-8.0～-9.0m范围没有完全封闭。开挖第三层土方后仅几天，据不完全统计，就有86处桩间冒水，其中18个点严重冒水且带有青沙，这其中有3个冒水点深达1.0～1.5m，其面积达0.3 左右的孔洞（最深的达5—6m，高1.5m，可纳入）。初步统计10月7日前每天出水量小于300t，但10月8日至11月8日期间抽水量大于1000t/d，且水面无明显下降，这表明基坑内外形成了管涌通道。

5险情分析及处理措施

通过对事故现象的分析，总结了以下几个方面的原因：

（1）基坑止水帷幕设计不合理或不切合实际。由于素混凝土没有侧向挤压的功能，用素混凝土桩做止水桩很难与混凝土支护桩相切弥合。更何况本工程基坑面积大，支护桩和止水桩的施工时间间隔长达5～6个月，即止水桩是在支护桩终凝后施工的，更不可能使支护桩与止水桩弥合[1]。

（2）用 130mm压密注浆孔注浆封闭止水桩与支护桩的间隔，实际上是不能达到完全止水的效果的。因为在止水桩与支护桩之间的间隔较大（接近320mm）时， 130mm注浆不能完全填塞其间隔，更为糟糕的是，注浆体偏离两桩产生间隙的范围较大。

（3）施工工艺不合理，施工精确度不够。由于施工设备定向装置不完善，垂直度掌握不好，使得相切的支护桩、止水桩和注浆体三者不能按设计相切弥合。

（4）由于支护结构采用预制桩的打桩，地下水形成的超静孔隙水压力短期内不易消散，在开挖过程中，基坑土体的应力平衡被改变，容易因淤泥的流动而带动桩体的水平位移。

（5）就深基坑的整体来说，基坑的西侧止水桩与支护桩之间存在弥合性较差，偏差较大，甚至出现了30cm以上的空隙。

根据出现的险情和透水原因的分析，事故处理主要采取以下措施：

（1）对于基坑周围居民区出现的不均匀沉降情况，主要采用压力注浆的方法，注浆压力为1.2MPa；对于基坑周围埋有煤气管道的地方，采用了钻孔灌浆的方法，其中钻孔均为直孔，成孔后的第二天再进行注浆，注浆时要将直孔内灌满水泥浆，并且为了提高浆液的凝固速度，应在水泥浆中掺以水玻璃。以上方法经过实践检验，该地区下降现象趋于稳定，居民生活管道也未遭到损害 [2]。

（2）对于施工过程中发现的泄水问题，通过试验对比，采用了以高压旋喷注浆再造垂直止水帷幕的方案进行处理，并且以海带、水导管等常规方法为辅助处理方案。沿坑壁内侧支护桩之间用高压旋喷（压力20MPa）在-8.0～-16.5m之间形成内止水帷幕。支护桩外侧的止水采用粉喷桩和静压注浆加固土体的方法，其中粉喷桩的桩径为 500mm，粉喷桩的深度为16m。并且桩体之间一般为2排桩，部分桩体为5排桩。采用静压注浆加固方法时，注浆桩的深度应保持在-9～-18m为宜。

（3）对基坑施工顺序进行适当的调整。首先应对基坑周边的承台和底板进行施工，在施工需要注意对于较浅的承台要单独进行局部开挖，并且在开挖过程中要注意施工速度；其次为了确保支护桩的稳定，应用素混凝土填充承台底和护坡桩之间的缝隙；最后再对基坑周围最深最大的主承台进行施工。

参考文献：

【1】黄强.建筑基坑支护技术规程应用手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2010：5-6.

【2】贺明侠，王明俊.地下水及地质作用对建筑工程的影响[J].土工基础，2011，（05）.endprint