深基坑止水帷幕失效原因分析及处理措施研究

王松

（广东省地质灾害应急抢险技术中心， 广东 广州 510000）

为了有效防止地下水对地下工程造成影响， 一般在进行深基坑工程施工的过程中， 会通过使用止水帷幕来达到控制地下水的基本目的， 这也是目前采取较多的技术措施。 而止水帷幕是否能够发挥出应有的作用， 对整个深基坑施工的安全会产生非常重要的直接影响。 但目前也存在因为止水帷幕方案选择的不恰当， 并且没有提前分析和调查施工区域的地质情况， 技术应用以及建设施工的过程中没有做好质量控制工作， 止水帷幕失效的情况发生得越来越多， 也引发了许多的安全事故， 因此十分有必要对止水帷幕失效原因和处理措施进行研究。

1 工程概况分析

1.1 工程建设规模简要介绍

本工程项目建设过程中， 涉及三个不同的地块组成， 而三个地块都涉及深基坑支护项目。 在整个工程项目中的地块一中， 有建设二层地下室的预计设想， 因此， 在进行深基坑开挖的过程中， 将深度定为了4.8 ～9.1m之间， 而所设计的深基坑周长大约为660m， 将深基坑侧壁的安全等级整体设计为一级。 而地块二同样也有二层地下室的模拟设计， 深度预计为8m， 周长预计为1100m左右， 其侧壁安全等级同样设置为一级。 而地块三打算设计一层地下室， 准备基坑开挖的深度在4m左右， 基坑的周长控制在110m左右， 使基坑侧壁的安全等级整体设置为二级。 就目前的施工进度情况进行分析， 地块一与地块三的基坑已经在2019 年左右完成了回填， 地块二基坑已经回填了2/3 的部分， 还有1/3 尚未开挖。

1.2 基坑排水设计说明

深基坑工程的顶部、 底部和四周都会进行排水沟地挖掘和设置， 其坡面的角度设置为1%， 这样能够更快地将雨水、 地下渗水及时进行导流， 集中排入到集水井， 并且通过水泵的抽送排出地面， 再通过自然沉淀进入到市政工程所设置的地下水管道内， 这样可以有效地阻止坑内出现积水影响深基坑安全。 在深基坑施工的区域内部需要设置临时的用水区域， 用水区域一定要提前做好硬化地坪的处理，降低影响基本施工质量。 而在深基坑周边所出现的裂缝， 要及时做好填平和修补工作， 只有这样才能够有效地避免地表上的积水渗漏到深基坑内部。 在深基坑开挖之后， 面对地下较大的涌水量， 可以通过在深基坑底部的周边设置大概800mm的降水井，并且每隔10 ～20m完成设置。 在正式开挖基坑之前，在开挖选定位置周边的5m的范围之内， 要提前做好地面的硬化处理， 有效地避免雨水渗入到基坑周边土体内部， 从而影响到深基坑施工的稳定。 当深基坑开挖到一定的深度之后， 要做好排水沟集水井的积水处理， 在地面上也要提前设置好排水系统， 确保地面排水的完善和顺畅， 阻止地面水流入基坑[1]。

1.3 施工区域水文地质概况

在深基坑施工区域内， 提前做好野外勘探， 对施工场地内的岩石土层分布情况进行调查， 可以发现， 本次工程施工场地内部的岩石土层分布调查结果， 可以将土层自上而下的顺序分为人工填土层，冲积、 洪积层还有残积土层以及花岗岩层。 在人工填土层中， 土层的主要组成为素填土， 当然也存在一些杂填土。 杂填土具有一定的特性， 颜色丰富杂乱， 并且主要为黏性土以及砂石甚至是砖块等建筑垃圾组合而成， 而素填土的主要组成部分则是由粉质黏土以及砂石， 其中包括细粉砂层， 主要呈现灰白色。 密度饱和， 还有少量的黏性土地， 本层在深基坑钻孔过程中没有较多的暴露， 并且主要集中在北侧区域。 中粗砂层主要呈现出黄褐色以及灰白色，饱和状态， 由中立石英砂以及粗粒石英砂组成， 也含有少部分的黏性土力， 同样集中在北侧地块没有较多的暴露。 砾砂层呈现黄褐色饱和状态， 还有少量的粉细砂粒以及中粗砂粒等， 其分布情况在施工场地内较为普遍。 圆砾层主要呈灰黄色， 饱和状态，磨圆度较好， 主要由砂岩及石英砂岩组成。 卵石层，呈现灰黄色， 饱和状态， 在卵石层内， 卵石的含量大约有65%， 具有较好的膜原图， 由砂岩及石英砂岩组成。 粉质黏土层， 陈赫红色灰黄色的， 具有可塑状态， 主要由黏性土地组成， 土质较为均匀， 有较好的黏性， 同时具有出色的韧性。 残积层主要是花岗岩通过风化作用之后所形成的残积土， 呈现红褐色灰褐色以及黄褐色等， 也具有一定的可塑性，较为坚硬， 局部还存在一些未完全风化的岩石， 遇水之后容易软化。 可塑状砂质黏性土层主要呈现为黄褐色以及红褐色， 具有可塑性， 黏粒为主， 也存在一些粉粒， 部分石英岩石的颗粒尚未完全分化有所保留， 岩石内芯呈土柱状有时也呈散沙状， 局部夹杂着一定的砾质黏性土。 硬塑坚硬状砂质黏性土层， 主要为黄褐色以及棕红色， 呈现坚硬状态， 局部存在砾质黏性土， 包含一定上未分化完全的石英岩石颗粒。 基岩， 在基岩的岩石全风化地层， 主要呈现黄褐色及灰褐色， 在这一地层已经因为风化作用完全破坏了原来的岩石组织结构， 但是依稀尚可辨认， 在局部范围内， 还存在一些风化作用之后，留存的岩石碎块， 岩石内芯呈坚硬土柱状， 在遇到水之后容易崩解， 这一地层在整个施工区域内部的分布非常广泛。 岩石强风化带呈现出黄褐色以及灰褐色， 原有的岩石组织结构已经在风化作用下被破坏， 但仍然可以进行辨认， 其岩石内芯主要呈现出块状， 风化作用强烈， 也在施工场地内有较广泛的分布范围。 岩石中等风化带， 呈现出浅黄褐色、 青灰色以及肉红色， 临时组织结构部分被破坏， 其矿物成分基本没有发生较大的变化， 其风化作用下所形成的裂缝。 填充了少量的风化物质， 及岩石质地稍硬、 声音清脆， 不容易被击碎。 岩石微风化带，主要呈现出肉红色以及青灰色， 岩石组织结构基本未变化， 断口处新鲜， 岩石质地较硬， 岩芯的主要状态为长柱状和短柱状[2]。

2 深基坑止水帷幕技术的应用要点及范围分析

在混凝土注浆区域内部设置止浆墙， 而所设置的止浆墙的厚度需要达到15 ～30cm之间， 之所以设定为这样的厚度， 是为了能够在一定程度上达到阻止和避免地面冒浆的情况出现， 这也是提前做好的预防措施之一。 在注浆之前， 首先应该确定好施工区域内的注浆孔位置， 利用垂线法进行位置的确定，并且提前做好标记， 紧接着利用合适的机器完成钻孔， 可以利用地质专业专机在提前标记好的位置进行打孔， 打孔的过程当中也要注意保护好孔壁， 可以利用套管进行定位， 当然要记住打孔结束之后必须及时清理干净孔洞内的杂物。 完成好钻孔之后，就需要进行安放注浆管。 根据注浆的基本要求， 再结合施工场地的基本地质条件和情况， 在注浆的位置以及不进行注浆的位置设置A管以及B管。 根据工程项目所下达的具体施工要求， 将分别设置好的A管以及B管提前进行连接， 同时在已经完成了打孔作业的孔洞内插注入浆管， 然后在孔洞和地面3cm左右的位置进行细沙和碎石的填充， 紧接着用凝结速度极快的水泥密封并且加固地面表层， 这样在进行注浆的过程中， 就不会出现地面冒浆的情况， 为了防止外面的杂物进入影响到施工效果， 使用闷盖的方式进行封顶是不错的选择[3]。

如果涉及粉质黏土层或者是砂石层， 就会需要使用到深基坑注浆止水帷幕技术， 这是因为这种地质条件的所在区域会具有一个非常明显的特征， 那就是含水量较为丰富， 拥有较多的水资源， 具有较多的流动水， 对深基坑止水帷幕施工具有一定的影响[4]。

3 导致深基坑止水帷幕失效的主要原因分析

3.1 深基坑止水帷幕失效的基本情况分析

在工程确定开挖基坑之前， 首先需要做好一定的准备工作， 其中， 先对深基坑内部以及外部的地下水相通情况进行提前查看， 这里需要根据工程监测方案的一些具体要求来进行， 一定要符合检测规定和规范， 不能随意进行， 否则会对后续的工程造成不明确的影响。 所使用的地下水检测方法需要具有较高的准确性， 能够提供准确的数据， 首先可以先在积分内部的降水井内进行抽水， 在抽水的过程中仔细观察深基坑外部水位高低的变化， 如果出现了坑外水位下降的情况， 就要立即停止在降水井内抽水的行为， 并且观察坑外的水位是否出现回升情况， 如果有明显的回升出现， 那就代表深基坑内的内部与外部水位循环的状态良好。 如果在地表往下挖七7cm左右， 出现了渗水或者是地下水涌出的情况， 那么就代表止水帷幕已经失效。

3.2 深基坑止水帷幕失效的主要原因分析

深基坑止水帷幕失效的主要原因有许多， 通过对工程施工情况的总结和分析， 以及结合其他类似工程项目的经验， 主要找出了以下几个方面的因素。首先， 是设计方案出现了质量问题， 由于工程施工过程中没有做到严格的监督管理， 导致施工过程中出现了严重的质量问题。 工作人员没有按照施工方案以及设计图纸来进行规定施工， 深基坑内部的一些固定桩位并没有按照设计规定来， 出现了一定的偏差， 而位置之间的连接距离也由此出现了一定的差距， 而完成施工之后， 没有及时进行检验和考察，因为监督管理的不到位而导致后期出现多种工程质量问题， 并且引起了止水帷幕的失效。 其次也有可能是因为施工工作人员为了能够提高施工效率， 缩短施工建设的周期， 在桩位尚未完全稳定的情况下，急切地开始后续的施工， 而且还进行了一系列的抽水作业等等， 都会导致止水帷幕中的水泥被水分侵蚀稀释流走， 这也就直接导致了止水帷幕防水效果与能力大幅度下降， 并且导致工程施工安全事故的发生， 这也是止水帷幕失效的主要原因之一[5]。

4 止水帷幕失效的处理措施分析

4.1 帷幕注浆

首先一定要提前确认好注浆孔洞的位置， 一般情况下， 孔洞会按照梅花状进行排列布置， 孔洞之间的距离一般在0.5cm左右， 第一排的注浆孔与主轴钻孔之间标准距离为0.2cm， 之后对准注浆孔进行注浆并且封堵， 这样才能使止水帷幕有效地发挥出其防水的性能作用， 不会导致后续出现漏水或者是渗水的情况[6]。

4.2 密实封堵帷幕

针对渗水能力较好的土层， 开挖这一区域之前，就应该要先提前用混凝土浇筑出质地较为坚硬的抵挡墙， 这样能够提前的密封住深基坑内部的渗漏点，也就一定程度上防止了止水帷幕失效。

4.3 布置坑外降压井

一般深基坑开挖会受到季节的影响， 特别是在春季交替的季节降水量极为丰富， 施工区域内部的土壤湿润， 渗水能力较强。 并且基坑内外部的水位值相差较大， 非常容易出现较为严重的渗水情况，而这种情况会对注浆封堵的效果产生不利影响。 因此， 通常会提前布置好坑外降压井， 从而有效地来解决深基坑内外部的水位差距。 及时观测土壤的潮湿程度， 提前做好不定期抽水作业的准备， 这样才能顺利地实施注浆封堵， 防止止水帷幕的失效， 为深基坑施工的安全保驾护航。

5 深基坑止水帷幕施工步骤

为了能够有效地提高深基坑施工质量水平， 同时防止止水帷幕失效， 让工程的施工更加顺利， 让深基坑内部平衡状态得到稳定， 首先要做到的就是密封以及加固深基坑外部的注浆孔洞， 严格地按照顺序来依次完成加固注浆工作， 从第一排到第二排的顺序不要随意更改， 这样才能够进一步的确保加固注浆工作可以达到基本目标， 能够具有一定的效果。 规范施工步骤， 需要在施工设计方案当中有所体现， 让工作人员在施工过程中有所参考。 特别注意的是， 深基坑内外部的注浆和喷浆工作需要同时进行， 特别是注浆过程中一定要格外注意是否出现渗漏， 一旦在注浆过程中出现渗漏， 必须要提前利用水泥的凝固形式完成密封加固， 从而使止水帷幕所发挥出的作用更加的明显， 止水帷幕本身的强度和硬度都可以得到进一步的保障。 利用混凝土来浇筑密封止水帷幕， 严格遵循施工步骤， 规范施工流程， 坚决按照施工方案的要求来进行， 不随意更改顺序， 这样才能够减少不必要的质量问题， 也能够有效地阻止止水帷幕失效， 减少安全事故发生的可能性。

6 结语

深基坑止水帷幕作为地下工程， 其施工过程本身就受到多种因素的影响， 质量控制工作具有一定的难度， 因此， 一定要在工程施工过程中加强检测，在质量检测过程中时刻保持关注， 在发现不符合设计规范要求的情况下， 及时处理并进行纠正， 并且采取措施， 这样才能防止止水帷幕失效。 针对可能出现的深基坑止水帷幕失效的情况， 首先分析其失效的主要原因， 并且在原因分析的基础上结合工程施工场地涂层性质以及地下水情况， 来制定出特有的预防处理措施， 才能使止水帷幕的使用更加的顺利。