软土地区深基坑帷幕缺陷处理方法探讨

丁向东，张海发，冯京京

(1．江苏省建苑岩土工程勘测有限公司，江苏南京210019;2．水利部珠江水利委员会珠江水利综合技术中心，广东广州 510611)

随着工程建设规模的增加、城市用地越来越紧张，而基坑深度越来越深，发生事故的后果越来越严重，基坑开挖对周围建筑、管线的影响越来越大，基坑安全性也越来越得到重视；据不完全统计，我国约有90%以上的基坑工程事故中都与地下水有不同程度的关系，而地下水的变化也是导致基坑周围土体及建筑、管线等产生变形破坏的重要因素，因此，对基坑开挖过程中地下水的控制，在基坑工程中显得尤为重要。

目前的基坑工程中，主要应用止水帷幕作为隔断坑内外水力联系的措施，常用的方式有：双轴深搅桩、三轴深搅桩、高压旋喷桩、TRD等各种方式。帷幕的质量成为基坑工程的关键影响因素，土质情况一般较为复杂，施工水平也参差不齐，有时会导致帷幕搭接不全或漏水，对基坑的安全极其不利。

帷幕质量问题在基坑开挖前，可采用补打深搅桩或旋喷桩的方式进行加固；但在开挖后发现帷幕质量问题，处理起来就较为困难，深搅桩及旋喷桩压力较大，流浆现象比较严重，只能采取低压注浆或双液注浆的方式。目前帷幕的检测一般采用试块强度或静力触探法，开挖前很难全面检测出是否有缺陷及缺陷位置，只有开挖后才能详细检测出帷幕质量。本文从南京河西软土地区某基坑开挖后基坑漏水并采取有效措施对帷幕进行加固的实例，探讨了基坑开挖后帷幕的补强措施，对基坑施工有较好的借鉴作用。

1 工程概况

1.1 工程概况

某基坑位于南京市鼓楼区。属长江漫滩地貌单元。场地西侧为长江，距场地仅1.50 km。

拟建建筑为一幢地上22层的商场及办公楼，下设两层地下车库。±0.00相当于渤海高程8.20 m，基坑实际挖深为14.55～15.15 m。

周边场地环境较复杂。场地北侧为现有道路，距用地红线约7.3 m；场地西侧为已建小区，地下室外墙距用地红线约为5.3 m，距楼房最近处约10.0 m；场地南侧地下有两条城市供水管线，距离地下室外墙最近处约6.1 m，管线埋深约3.5 m；场地东侧为现有道路，距用地红线最近处约6.4 m。

1.2 工程地质条件

拟建场地表层为填土。基坑支护设计计算时所涉及的土层自上而下分述如下：

①-1杂填土(Q4mL)：灰色、灰黄色、灰褐色，稍湿-很湿，主要由粉质黏土夹碎石、石子、砖块等杂物组成，硬质物含量40%～60%，结构松散。堆填时间<5 a。

①-2素填土(Q4mL)：灰色，灰黄色，湿-很湿，软～可塑，主要由粉质黏土夹碎砖石及零星植物根茎组成，结构松散。回填时间小于5 a。

②-1淤泥质粉质黏土：灰黄-灰色、灰黑色，饱和，软～流塑，中偏高压缩性，局部夹薄层粉土、粉砂。无摇振反应，刀切面较光滑，干强度中等，韧性中等。

②-2淤泥质粉质黏土夹粉土、粉砂：灰色、灰黑色，饱和，软～流塑，高压缩性，夹少量薄层状粉土、粉砂，含少量腐殖物及白色螺壳。摇振反应缓慢，刀切面稍具光泽，干强度中等偏低，韧性中等偏低。分布稳定。

②-3粉质黏土夹粉土、粉砂：灰色，饱和，软塑，高压缩性。摇振反应缓慢，刀切面具光泽，干强度中等偏低，韧性中等偏低。具较清晰的水平状沉积微层理，夹薄层粉土、粉砂。分布稳定。

③粉质黏土混砾石 (Q3al)：灰色、杂色，饱和，软～可塑，中压缩性，无摇振反应，干强度中等，韧性中等。粉质黏土中混杂较多的砂砾石，大小不一，分布不均，局部较富集，砾石含量20%～30%，粒径多为0.10～3.00 cm，少数大于8.00 cm，呈次棱角状～次圆状，成分多为石英质，硅质，局部充填中粗砂。该层全场区分布。顶板埋深57.50～59.80 m，层顶标高-52.28～-50.03 m，层厚0.40～1.50 m。

④-1强风化泥质砂岩(K2P)：棕红色、褐红色，岩石风化强烈，结构大部分破坏，矿物成分显著变化，裂隙极发育，风化岩以密实砂土状为主，局部夹碎块状，碎块手捏易碎，锤击易散，局部夹硅化岩脉，岩脉强度高、硬度大。该层遇水易软化，干钻难以钻进。顶面局部起伏变化较大。顶板埋深58.70～60.50 m，顶板标高-52.98～-51.23 m。层厚0.50～2.80 m。

④-2中风化泥质砂岩(K2P)：棕红色、褐红色，粉砂质结构，层状构造，岩体较完整，岩芯呈中～短柱状，局部碎块状，采取率≥70%～85%，锤击声较哑，轻微回弹，有凹痕，易击碎，有轻微吸水反应，在空气及水中不稳定。岩石裂隙节理较发育，沿裂隙充填宽1～2 mm石膏细脉，岩石受力后易沿裂隙面或层理面裂开。岩石软化系数0.22，属软岩～极软岩，岩体较完整，岩体基本质量等级为Ⅴ～Ⅳ级。岩芯中局部夹含砾石，粒径0.5～3 cm，含量5%～15%，以硅质、石英质为主。顶板埋深63.00～64.50 m。

表1 各土层的设计计算参数表Table 1 Design and calculation parameters table of each soil layer

1.3 水文地质条件

拟建场地位于南京市河西地区，属长江漫滩地貌单元。场地西侧为长江，距场地仅1.50 km。

拟建场地属长江漫滩地貌单元，根据勘探揭示的地层结构，勘探深度范围内的地下水主要为浅层潜水。潜水含水层由①层人工填土、②层新近沉积的淤泥质土、粉质黏土构成。场地填土厚度普遍较大，由于密实度差，其间的大孔隙往往成为地下水的赋存空间，且连通性较好，富水性及透水性较好，属中透水地层，雨季水量较丰富。新近沉积的②-1层淤泥质粉质黏土、②-2层淤泥质粉质黏土夹粉土、②-3层粉质黏土，为饱水地层，但给水性较差、透水性弱，属微～弱透水地层。

场地内地表水及孔隙潜水对混凝土具微腐蚀，对钢筋混凝土中的钢筋具微腐蚀；土对混凝土及钢筋混凝土中钢筋具微腐蚀。

设计时水位按整平后地表下1.0 m考虑。

1.4 基坑支护及降、隔水方式

基坑采用钻孔灌注桩(φ1 300@1 500)加两层混凝土支撑的支护型式，桩顶冠梁标高为-1.60 m，第一层支撑中心标高为-2.10 m，第二层支撑中心标高为-8.60 m(-0.40 m)，桩顶与地面间砌砖墙。

基坑支护桩后设置一排φ650@900三轴深搅桩帷幕，帷幕深约26 m；基坑内布置16口降水管井进行降水。具体支护及隔水方式见图1。

图1 基坑支护及帷幕剖面图Fig 1 Sectional drawing of foundation pit support and curtain

2 施工中帷幕渗漏及处理措施

由于施工原因，帷幕存在一定的缺陷，基坑内土方开挖至地面下12.0 m左右时，部分区域桩间渗水，情况较为严重，外侧地下水位降低3.5 m，周边地面沉降达12 cm，出现大面积裂缝。桩间漏水情况见图2。

图2 支护桩间漏水情况Fig 2 Water leakage between supporting piles

出现漏水后，施工单位及时采取了措施，在桩间用快干水泥进行封堵，桩内侧用砖墙封堵，在渗漏点处预留泄水孔，欲将渗漏之水引流出来。

桩间及桩内封堵后，暂时控制住了渗漏情况，但不久后其余未封堵区域及坑内地面又出现了大面积漏水的情况。

经讨论及专家评审，决定对帷幕渗漏处进行双液注浆封堵。注浆浆液中掺入适量水玻璃，使其能尽早凝结。为防止施工对墙体产生的压力生成围护桩体较大的侧向位移，在施工前对坑内局部反压回填土，待注浆达到止水效果后再重新开挖。双液注浆简要施工顺序及要求如下：

(1)配制化学浆液；

(2)将配制拌和好的化学浆和水泥浆注入储浆桶内备用；

(3)注浆时启动注浆泵，将浆液注入孔底的土体内；

(4)注浆过程控制流量和压力，防止浆液流失。

(5) 施工参数：注浆压力0.3～0.8 MPa ；注浆流量25～35 L/min；注浆量：0.375 m3/延米。

(6)浆液配比：A液—水∶水泥∶膨胀土∶外掺剂=0.7 ∶1 ∶0.03 ∶0.03，水泥采用PO42.5水泥 ；B液—水玻璃选用35～40°Be′，A液 ∶B液=1 ∶1； 初凝时间：45 s；凝固强度3～4 MPa/(2 h)。

该方案经专家论证，认为可行，于2016年6月开始注浆。

3 帷幕加固补强结果

双液注浆时，由于水玻璃初凝时间很短，浆液流出后迅速凝固，现场观察，浆液很快就将渗水口堵住，现场流出的浆液大约1 h就有一定强度。

经现场注浆试验，注浆深度为地面下10.0～18.0 m；对所有漏水区域及可疑区段均进行双液注浆。

待双液注浆达到一定的强度后，在发生过渗漏的区域对已经产生的空腔进行补充注浆，将已经产生的孔洞填实，防止道路及地面继续下沉。

经注浆处理完成后，基坑继续开挖，漏水情况得到了彻底解决，后期施工时，支护体系及周边沉降及位移均在安全范围内，直至顺利完成基坑施工。

4 结论

(1)经统计分析，许多深基坑开挖至12.0 m左右时，帷幕发生渗漏等问题，证明现有深搅桩在地面下12 m以下，成桩质量会有一定幅度的下降，另外，本基坑根据水头压力计算，12 m处帷幕强度仅达到0.1～0.2 MPa，小于水头压力，导致桩间产生渗漏。

(2)经历了坑内封堵、导流等方式，未能有效修复帷幕，证明坑内封堵的方式并不适用于已开挖基坑帷幕的加固，必须从外侧进行加固。另外，从坑底冒水说明帷幕加固必须深入开挖面以下，据本工程经验，深入开挖面以下约3～4 m能很好地起到隔水的作用。

(3)双液注浆可有效地在帷幕外侧对缺陷帷幕进行修复，但施工时要注意控制水玻璃的掺入量及注浆时间，掺入量过少、浆液会流失，掺入量过多，初凝时间较早，可能会堵管。

(4)双液注浆对帷幕进行修复后，须对已渗漏区域帷幕外侧进行补充注浆以填实空洞，防止地面及道路因掏空而继续产生沉降。