深基坑中心局部承压水外泄处理措施与技术研究

孟召虎 何 路 李举辉 李元昊 叶 雷 许 胜

中建三局集团有限公司 陕西 西安 710065

承压水存在于地下2个隔水层之间，受外界水文、气候影响小，具有动态稳定性，受较高的静水压力[1]。承压水一旦触发，常表现为突涌并伴有泥沙，易造成上层隔水层破裂等危害，发生时无任何前兆[2-3]。发生承压水突涌后，若不及时采取有效措施，将会使基坑因长期受浸泡而导致底部承载力不足，周边土体失稳，严重影响基坑安全。

1 工程概况

兰州市城关区清华小学综合楼建设项目位于甘肃省兰州市城关区酒泉路，地处闹市区。项目规划为1栋综合性教学楼，地下3层（含隔震层）、地上6层，结构类型为框架结构（图1）。工程基坑设计深度达－14.85 m，地下水位在－3.00 m位置。基坑南北两侧各为1栋5层建筑物，离基坑边缘平均距离为3 m，东西两侧均有道路及市政管网。地下结构外墙离基坑侧壁平均距离1 m，基坑底部筏板边缘与基坑侧壁无富余。因此，施工场地较为狭小，且周边环境复杂，同时深基坑也是项目风险较高的危险源，必须最快速度完成地下结构施工，进行基坑回填工作。

2 项目承压水触发原因

在前期地质勘探报告中未显示有局部承压水的存在，在抗浮锚杆施工过程中无预兆性发生。

项目在深基坑开挖施工过程中，在开挖至9.00 m位置，土层结构由砂夹石变为不透水且具有一定强度的红泥岩，红泥岩是典型的符合承压水存在条件的地质构造。项目在基坑开挖至－14.85 m设计标高后，进行抗浮锚杆施工，锚杆最大深度7 m，孔径为10 cm。在钻机钻孔过程中先后遇到三处承压水突涌情况，承压水外泄过程中，水量大、水流急，不含泥沙（图2）。基坑底除结构外无富余面积，在承压水外泄发生后，项目立即将水引至已开挖的集水坑内，投放2台7.5 kW的水泵（1台备用）不间断抽水，避免大面积浸泡基坑，影响基坑稳定，然后采取进一步措施，处理承压水外泄，以保证正常施工。

3 承压水外泄处理方法

承压水外泄后对基坑底部的施工造成很大的影响，导致现场无法正常施工，对进度影响较为突出。因此，项目部在经过研究后采取先排后堵的方式处理承压水，使现场尽快恢复施工，完成筏板基础，降低承压水外泄产生的风险，然后彻底将承压水外泄封堵。

图1 清华小学综合楼效果

图2 承压水突涌

具体方案为：根据泄水孔的直径及突涌水的流量，在泄水孔内植入带有阀门、法兰接口的排水管，通过法兰接口直接接入自吸泵，将水有组织地排出坑外，不在坑内漫流，以免影响基础施工，直至筏板施工完毕。筏板混凝土达到强度后关闭排水管阀门，拆除水泵，完成封堵。

3.1 测定泄水孔流量

在处理方案实施前，必须测得泄水孔的出水量，以匹配合适的排水管及吸水泵。由于该承压水是由抗浮锚杆钻孔时触发的，因此泄水孔直径应跟钻杆直径相同，再通过某时间段内收集的水量，即可计算出该泄水孔水流的速度。项目部通过将水引至一个预先挖好的集水坑内，通过计算集水坑的体积，并记录放水时间，排除渗水的误差，可基本确定水的流速以及单位时间的流量。

3.2 插入排水管

排水管直径根据泄水孔孔径确定，可以比泄水孔孔径略大，以保证排水管周边不漏水，排水管插入泄水孔深度大于1 m。排水管设有阀门，上端为法兰接口，管身带有膨胀止水环；混凝土浇筑时，止水环位于筏板1/3～2/3处，筏板浇筑后，排水管上的阀门与法兰接口位于筏板上留置的操作坑内（图3）。排水管在插入前，预先将阀门及法兰接口加工安装好，阀门处于开启状态；并在排水管端部绑扎过滤网，防止在排水过程中带出泥沙。排水管安装后，要保证水流尽量从排水管流出，若在排水管周围有明显漏水，则需进行堵塞处理。

3.3 有组织排水

排水管植入后，通过在排水管的法兰接口接入水管，将承压水引至基坑内开挖好的集水坑内，再接入水泵排出坑外。工程场地较小，在基坑侧壁与筏板间无富余空地，无法设置明排的集水坑，因此直接在排水管法兰接口接入吸水泵（图4），吸水泵的功率可根据排水管出水的流量进行计算。自吸泵功率偏大或偏小都会影响排水效果。

3.4 关闭阀门封堵排水管

承压水泄水孔外泄的水在有组织排水后，将基坑底部水浸泡过的地方重新清底，立即组织筏板施工。筏板混凝土浇筑后3～5 d，筏板具有一定强度之前，自吸泵一直处于开启状态，以防止承压水外泄时对筏板质量造成影响。筏板混凝土达到强度后关闭泄水管阀门，拆除自吸泵。

图3 排水管插入

图4 自吸泵

自吸泵拆除后，用封堵板将排水管的法兰接口封堵，并使用与筏板同强度等级的混凝土将筏板留置的操作坑填充，则该处承压水外泄将彻底封堵。

4 关键点总结

承压水外泄时直接封堵较困难，目前没有有效的黏合剂可在有水的情况下与土壤迅速固化，因此必须进行有组织的排水，尽快恢复施工，完成筏板混凝土的浇筑，是处理承压水外泄的重点。如果使用自吸泵，则须选择功率与出水量匹配的水泵，以免影响排水效果。混凝土未达到一定强度前，自吸泵不能停止抽水，以防止承压水继续突涌对筏板混凝土质量产生影响，同时影响泄水孔封堵效果。

5 结语

承压水作为一种常见的地下水存在形式，在地下工程施工中较为常见，一旦遇到后，对施工、基坑安全的影响较大。因此，在河流周边、山地丘陵等地质构造复杂的地域，在进行前期勘探时，需着重考虑承压水的存在，提前勘明、提早处理、提早防范。

同时，承压水外泄对基坑底部承载力、基坑稳定性会产生较大影响，必须及时排水，进行筏板施工，以减小对基坑安全的影响。另外，承压水具有较大的静水压力，无法直接封堵；承压水的影响范围也常在基础施工期间。因此，必须先进行有组织的排水，然后封堵，才能起到较好的处理效果。