地铁车站SMW工法桩支护体系下的基坑管涌治理

伊容冰 位英超 郝 帅

中国建筑第八工程局有限公司华北分公司 天津 300452

随着城市化进程的加快，越来越多的城市也加快了地铁的建设步伐。在地铁车站施工过程中，尤其是在富水软土区域，随着基坑开挖深度的增加，基坑围护结构承受的水压力也增大，基坑渗漏、基底突涌或管涌等问题时常发生，危害基坑安全。常规地铁车站出入口及风亭结构设计为SMW工法桩支护形式，为确保基坑安全，处理基坑渗漏时无法在坑外施作高压旋喷桩止水帷幕，只能采用“漏点反压＋坑外引孔注浆”的方式，但此方法封堵效果较差，存在二次渗漏隐患，且影响后续施工[1-4]。为解决上述问题，本文以天津某地铁项目为例，介绍一种便捷有效的基坑管涌治理方法，以期指导同类工程施工。

1 工程概况

1.1 工程项目概况

天津地铁4号线某车站项目为地下2层岛式站台车站，车站采用现浇钢筋混凝土箱形框架结构，共设置3个出入口及2个风亭，出入口及风亭支护体系采用φ850 mm@600 mm的SMW工法桩＋内支撑形式，其中1号风道基坑深度10.778 m，2号风道基坑标准段深11.406 m；A出入口标准段基坑深11.372 m，B出入口标准段基坑深13.158 m，C出入口为站内顶出。出入口内设置集水坑及扶梯基坑，最深处达到17.2 m，集水坑下及侧壁采用φ850 mm@600 mm水泥土搅拌桩进行加固。

1.2 工程地质及水文地质概况

依据岩土工程详细勘察报告，本工程场地原始地貌为冲积、海积平原，车站附属结构场地勘察最大孔深55.0 m，在该深度范围内，所揭露的地层属第四系全新统及上更新统与中更新统地层，主要包括④1粉质黏土层、④2粉质黏土层、⑥3粉土层、⑦1粉质黏土层、⑦2粉土层、⑧2粉土层、⑨1粉质黏土层、⑩1粉质黏土层，基坑围护结构施工及开挖范围内以粉质黏土和粉土为主。

根据地基土的岩性分层及现场抽水试验结果，与本工程有直接联系的浅层地下水主要有以下3个含水层：潜水，初见水位埋深1.6～2.7 m；第一承压水，该承压水水头埋深4.0 m，相当于大沽高程－1.47 m；第二承压水，经实测该承压水水头埋深5.2 m，相当于大沽高程－2.67 m。

1.3 基坑工况及现状

车站B出入口已开挖至扶梯基坑，此处深度达到17.2 m，超过地铁车站出入口正常深度。在对扶梯基坑进行清槽时，开挖槽底最后一步土方后，发现北侧基底与围护桩交接处出现管涌，南侧基底出现突涌，涌砂情况严重。项目场地紧邻市政道路及重要市政管线，为避免事故继续扩大，确保基坑安全，必须立即采取有效措施封堵漏点。

2 基底突涌及管涌治理方案

2.1 事故原因及封堵方案分析

基坑深度范围内以粉质黏土和粉土为主，扶梯基坑槽底位于第一承压水含水层（⑧2粉土），深度达到17.2 m，超过地铁车站出入口正常深度。此处围护结构已将第一承压水完全隔断，且根据岩土工程勘察报告，该区域基坑内无勘探孔存在。

同时，扶梯基坑区域已采用水泥搅拌桩进行坑底加固。综合考虑地质条件及现场实际情况，分析事故原因为扶梯基坑附近深层围护桩及坑底加固质量出现缺陷，引发第一承压水压力释放。

按照以往施工经验，基底突涌或坑底管涌往往采用“漏点处原位反压土方或混凝土＋围护结构背后引孔注浆”的方式进行封堵处理，此种方法将造成漏点反压区域无法进行下道工序施工，且封堵完成后需对反压位置重新开挖，一旦注浆效果不佳将引发二次渗漏或突涌，严重危害基坑安全。

同时，在处置过程中，若漏点涌砂严重，将造成局部泥水过多，导致抽水设备淤死失效，无法顺利抽水，直接影响处置效果。

综合考虑上述因素，结合多起类似工程施工经验，经过技术咨询及比选，最终确定采用滤砂、引流、集水、反压、注浆的方式对基底突涌或管涌进行封堵处理。现场实施后效果良好，具体实施方案如下。

2.2 基底突涌及管涌封堵施工

2.2.1 开挖集水坑

立即在管涌处就近开挖临时存水坑，存水坑大小可根据漏点位置、场地条件及事故级别情况确定，确保能在短时间内收集大量积水，避免漏水过多淹泡基坑，存水坑深度必须低于槽底标高。开挖时应由四面向中间位置找坡，最后在坑内最深处开挖内部集水坑，用于放置临时滤水井抽排积水。集水坑及临时滤水井大小以能顺利下放抽水设备为标准制作。

2.2.2 制作临时滤水井

利用现场钢筋加工成矩形钢筋笼，钢筋笼大小应略小于内部集水坑，确保能顺利下放，同时应保证现有抽水设备能顺利放置，高度应超过临时水坑及槽底标高，同时与底板下皮标高齐平，避免影响后续施工。钢筋笼外缠一层密目网（或其他网状材料）作为过滤装置，用铁丝固定牢固，制作成临时滤水井。制作完成后放入集水坑内，滤水井与集水坑缝隙间用级配碎石填充。管涌治理措施平面如图1所示。

图1 管涌治理措施平面示意

2.2.3 施作碎石滤水层

在管涌处插入导流管（导流管采用钢质或PVC套管），将水引流至临时滤水井，随后在临时存水坑区域回填碎石至槽底标高，形成碎石滤水层。在级配碎石过滤作用下，泥砂下沉，涌水上浮，可沉淀大部分泥砂，大幅减缓漏点涌砂速度。

同时，经碎石及滤水井双重过滤后，汇入临时滤水井内涌水已基本不携带泥砂，抽水设备可正常运转抽排积水，大大降低淤死风险。经处置后滤水层表面干燥，为后续施工创造了良好的操作环境。

2.2.4 反压及注浆

完成上述工作后，立即浇筑扶梯基坑区域垫层混凝土进行反压。浇筑时除滤水井区域外全部封闭。为确保反压效果，可在混凝土中加入适量速凝剂加快凝结速度。待垫层混凝土终凝后观察漏点情况已基本稳定，此时在漏点围护桩后引孔注双液浆，封堵渗水通道，同时集中力量尽快完成该区域基础底板浇筑，并在浇筑时将临时滤水井一并封堵，完成处置（图2、图3）。

图2 管涌治理措施纵剖示意

图3 管涌治理措施横剖示意

2.3 处置效果

根据现场处置情况，在临时滤水井及碎石滤水层施作完成后，管涌、突涌处大量泥砂已被过滤下沉，涌砂速度大大减缓。过滤后的清水全部集中流入滤水井内抽排，未影响抽水设备。同时，碎石滤水层表面干燥，使得上方垫层混凝土顺利完成浇筑反压，现场事故快速得到控制。最终经坑外引孔注浆后，临时滤水井处水量已大大减少，漏点已完成有效封堵。目前，该区域基础底板已完成浇筑，后续未出现二次渗漏，处置效果良好。

3 结语

本文以天津地铁4号线某地铁项目为例，针对富水软土区域SMW工法桩支护体系下出现的基底突涌和管涌事故，通过分析事故原因及传统堵漏方法存在的缺陷，优化处置方案，提出采用开挖集水坑、制作滤水井、漏水点插入导管引流、存水坑内回填碎石形成滤水层、反压垫层混凝土、围护结构背后引孔注浆等方式对渗漏处进行引流排水及封堵。

实践证明，上述措施可以有效解决传统“漏点反压＋坑外引孔注浆”方式带来的二次开挖漏水隐患，既可大大减缓漏点涌砂速度，确保基坑安全，又可避免淤泥过多造成抽水泵失效，确保排水效果，同时也不影响后续相关工序施工，具有较好的安全性、实用性及可操作性，可为相关类似工程提供借鉴和参考。