工作井承压水渗漏成因及对策

蔡晓斌 王正英

摘 要：近年来，我国城市地下工程数量剧增。基坑开挖深度越来越大，承压水对地下工程的影响显著。本文介绍了上海某工程遇到工作井承压水渗漏时所采取的一系列解决措施，供同行参考。

关键词：承压水渗漏;成因;工作井

中图分类号：TD745.2文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）05-0082-03

Abstract： In recent years， the number of urban underground projects in China has increased tremendously. The excavation depth of foundation pits is getting larger and larger， and the effect of confined water on underground engineering is significant. This paper introduced a series of measures taken in a project in Shanghai when it encountered the leakage of confined water from a working well， for the reference of colleagues.

Keywords： leakage of confined water;cause of formation;working well

某工作井外包尺寸为30.2 m×30.2 m，围护结构为63 m、深1 200 mm厚的地下连续墙，地下连续墙接头形式为十字钢板[1]。基坑设9道钢筋混凝土支撑，每一道支撑的平面位置上设4根角部斜撑和2根十字直撑，为减小直撑的长细比，在2根直撑下面设置了5根格构柱。基坑开挖采用明挖顺筑法施工，基坑开挖深度为39.2 m，局部达到41.2 m。

工作井内现浇内衬墙结构，厚度自上而下逐步增大，内衬墙内侧为迎水面。内衬墙自上而下进行逆做法施工，即在开挖过程中，从第二道围檩浇筑完成起，每一道围檩浇筑完成后开始其上部的内衬墙施工。工作井内衬墙分为下一层至下八层，共8层结构。

1 工程概况

1.1 工程地质

工作井基坑开挖范围内有：①1层人工回填，主要为素填土或含较多植物根茎的耕植土，厚度约1.30 m。②3层灰黄～灰色砂质粉土，层顶埋深为1.30 m，厚度约为18.4m。④层灰色淤泥质黏土，层顶埋深为19.7 m，夹少量薄层粉性土，刀切面光滑，含少量贝壳碎屑，呈流塑状，高压缩性，厚度约为6.9 m。⑤1层灰色黏土，层顶埋深为26.6 m，含钙质结核及腐植质，呈软塑状，高压缩性。厚度约为3.1 m。⑦1-2层灰色砂质粉土，层顶埋深为53.8 m。含氧化铁斑点、云母片及少量黏土，顶部夹黏土较多，呈中密-密实状，中压缩性。⑦2层灰色细砂，层顶埋深为62.5～63 m，地下墙坐落在⑦2层上。

1.2 水文地质

1.2.1 潜水。工程场地浅部土层中的地下水类型为潜水。根据勘探孔实测资料，施工部位静止地下水平均埋深为1.28 m。

1.2.2 承压水。工程场地分布的⑦层为第一承压含水层，其顶板标高为-41.23～56.64 m;⑨层则为第二承压含水层。本区域⑦、⑨层中承压水水量较丰富，所处的地层⑥层缺失，⑦层与⑨层承压水相连通，承压水水头埋深浅，实测承压水水头标高为-3.36～-6.76 m。深基坑施工中应降低承压水的水位，防止发生突涌。

1.3 工程特点与难点

1.3.1 超深承压水降水。施工场区场地下第⑦层为承压含水层，第⑤2层和第⑦1-2层有一定的水力联系，具微承压水特性。而由于围护结构的施工工艺限制，无法隔断承压含水层，故基坑内外承压含水层存在水力联系、有补给，抽排水量大，且场地周边为农田，排水受限。

1.3.2 超深基坑围护变形控制。本工作井基坑外包尺寸为30.2 m×30.2 m，基坑开挖深度为39.2 m，局部达到41.2 m。基坑内采用钢筋混凝土支撑体系，围檩及支撑内钢筋量大，施工困难，导致开挖面暴露时间偏大，从一层土开挖到下一道支撑浇筑完成最大需时为9天，对控制基坑围护变形相当不利。

1.3.3 围护结构防渗。本工作井深度大，地下连续墙外侧水压力高，开挖到设计坑底标高时，围护结构内外的水头差将达到0.4 MPa，在高水压力下，如地下连续墙接缝部位存在质量缺陷而发生渗漏，将引发泥水突涌，对基坑及周边环境的影响极大[2]。

2 工作井承压水渗漏情况

工作井于2019年9月18日完成最后一道中隔墙浇筑，随后移交给盾构施工单位进行盾构出洞施工。11月13日13：45左右，西北角预留盾构洞门围檩下内衬墙水平施工缝出现漏水情况。15：10左右，参建各方项目负责人随后赶到现场组织堵漏。现场观察发现，漏水点位于基坑第九道围檩下部内衬墙水平施工缝近预埋盾构洞圈间，渗漏点深约为36.5 m，為水平状缝隙，长约为50 cm。水量约2吋（内径相当于5.08 cm）管出水大小。当日用快硬水泥封堵，未取得效果。通过对渗漏水取样观察，13日渗漏水夹带少许泥沙，14日后渗漏水基本为清水，水量基本稳定在15～20 m3/h。

在快硬水泥封堵无效情况下，各方研究决定以袋装水泥对漏点周围进行临时封堵，并对中隔墙第九道支撑上部的预留洞口用槽钢封堵，防止水淹过中隔墙进入盾构所在仓。同时，通知堵漏施工人员，使注浆加固使用的设备、材料等进场。参建各方安排人员24 h值班;相关领导保证通信联络24h畅通;加密监测频率。

3 工作井堵漏处理经过

经分析，可能的渗水情况为以下两种：一是基坑外侧地下墙接缝处渗漏，该部位施工缝处混凝土不密实出现渗漏通道;二是由于抽排的承压水淹没周边农田，停抽承压水，造成9月7日晚工作井西北仓底板发生泄水孔渗漏事件，因此底板下土体可能存在不密实现象，从而产生⑦2层承压水渗漏通道，但底板打孔风险太大，不敢轻易施工。

11月14日上午，在基坑外侧地下墙接缝处距基坑边线600 mm处钻1#孔至41m处，压住1t聚氨酯，观察基坑内漏水点无聚氨酯流出，水量亦没有减少。下午在距原孔位800 mm，距基坑边线400 mm处钻2#孔至40 m处，在37～40 m范围内压住水泥浆10 t及1 t水玻璃，观察基坑内漏点无水泥浆漏出，漏水量亦没有减少。

11月15日上午Atlas钻机进场，在洞门范围右侧地下墙接缝处距基坑边线40 cm处钻3#孔45 m深，至39 m处时，发现漏点处水面有大量气泡冒出，分析为Atlas钻机压缩空气窜入基坑内，遂压注1 t聚氨酯，观察漏点有少量未完全发泡的聚氨酯颗粒，然后又连续压注2 t聚氨酯，仍只有少量聚氨酯颗粒流出，水量亦没有明显减少。

11月16日，克虏伯钻机在距基坑边线40 cm处打设4#孔至45 m，压注10 t水泥浆后，基坑内漏点及水量没有变化，14：45左右，发现水泥浆液从相距5 m左右的地面冒出，遂压注水玻璃封堵后停止注浆。

11月18日，参建各方在现场再次举行了专题会，根据会议要求，采取了以下措施。其一，地面注浆不停，决定后期针对开挖过程中地下墙渗漏较多的西北角转角幅外侧钻多孔压注水泥浆。18—25日，在西北转角幅外侧400 mm左右打设5#～11#孔（深43 m）压注水泥浆，每孔压注水泥约10 t，压注范围为36～43 m。其二，在井内打设样孔以寻找漏水通道。11月20日在漏水点西侧第九道围、檩底面位置处打设1#样孔，样孔为水平略向下倾斜，打设深度约为2 m（取芯样显示已打至地下墙内侧主筋），在打设到50～100 mm深度时，有水喷出，在安装防喷装置后直到深度达到2 m，一直没有水喷出。

11月21日，在第九道围檩顶面洞圈中轴线离地下墙约400 mm处，打设2#垂直样孔至洞圈最低点下部（孔深1 440 mm，第九道围檩高1 100 mm，取芯样显示已穿过钢洞圈约300 mm），无水冒出。

11月22日，在3#样孔西侧约400 mm且离地下墙约900 mm处打设3#垂直样洞，样孔基本位于最大渗漏点正上方。样孔打至钢洞圈下约50 mm处时，孔内有水喷出，高出第九道围檩约700 mm。遂压注聚氨酯6桶（300 kg），聚氨酯从渗漏点流出后发泡，漏点出口处有大量发泡聚氨酯，但未能完全封堵渗漏水。

11月23日、24日，在3#样孔西侧约1 m处打设4#、5#样孔，在钻孔至900 mm深处时，钻机无法取芯，钻头2次断裂，分析为钻到钢洞圈竖向锚筋，此孔位无法继续钻芯。

11月25日，在原先压注聚氨酯的3#孔位重新钻孔疏通，以便重新启用为泄水孔，但出水量明显比原先压注聚氨酯前小。

11月26日，在5#样孔东侧紧贴5#孔位置打设6#样孔，钻深至1 200 mm左右时有大量水冒出。11月28日在3#孔东侧打设7#孔，钻深至140 cm左右，无水冒出。于是在3#、5#孔位之间打设8#探孔，钻深至120 cm左右出水，水量略小于6#孔。因此，分析渗漏范围基本为3#、6#、8#孔位所在的1.2 m范围。

此时，渗漏点水量大量减少，但仍有少量渗漏。对6#、8#孔出水进行引流，然后对原渗漏点进行嵌缝封堵，6#及8#样孔出水量有所增大，水量基本为2根[Φ]48钢管满流。

参建各方在现场召开了第三次封堵方案专题会，认为地下连续墙外侧、结构渗漏部位已经打设多孔注浆封堵均无效果，因此底板下土体可能存在不密实现象，从而产生⑦2层承压水渗漏通道，承压水通过地墙与内衬结构之间水平施工缝薄弱点流出。会议决定，在工作井西北仓靠近渗漏点位置，底板安装防喷装置打设注浆孔，压注混合墨汁的水，如有墨汁水从渗漏处流出，就证明渗漏水源在工作井底板下，再进行注浆封堵。

注浆孔直径为[Φ]32 mm，孔深约为2.1 m，要求穿透1.8 m厚的钢筋混凝土底板和0.3 m厚素混凝土垫层。

开孔步骤（防喷装置）如下：在设计孔位用金刚石取芯钻钻进孔口管安装孔。取芯钻头直径[Φ]50 mm，钻进深度300～350 mm;安装孔口管，在孔口管有鱼鳞扣部分缠绕麻丝，缠绕麻丝厚度应足够，以用3.63 kg铁锤能将孔口管打入钻孔内为宜;在孔口管于工作井底板上层主筋间焊接拉筋，拉筋采用[Φ]12 mm钢筋，数量为3根，平面上基本均匀布置，与孔口管和底板钢筋焊接的焊缝高度不小于5 mm，双面焊缝长度不小于25 mm;在孔口管内注双液浆或聚氨酯，至注浆压力达到0.6 MPa未发现孔口管与底板混凝土间隙不渗漏为止;在孔口管上安装耐压不小于1.0 MPa的DN40闸阀;注浆2 h后在孔口管内用[Φ]32 mm钻头取芯钻进，钻进深度至1 600 mm;在孔口管上安装旁通管及DN15球阀，球阀耐压不得低于1.5 MPa。再用变径接头连接止水装置;通过止水装置和孔口管继续钻进，在快钻透工作井底板时止水装置内盘根要压紧，并打开旁通阀门;钻透工作井底板，然后退出钻头至闸阀与止水装置之间，关闭闸阀;移走钻机，拆除止水装置，安装DN50球阀，并在旁通管上安装水压表。

11月29日，在工作井西北仓靠近渗漏点位置，底板打设注浆孔，当钻深至2 200 mm左右时（底板+素砼垫层厚度约2 100 mm），承压水携带大量泥沙冒出底板，随即关闭防喷装置阀门。先压注混合墨汁的颜料水，大约2 min后，渗漏部位有大量墨汁水流出，證明渗漏水源在工作井底板下，注浆孔已与渗漏点连通。然后按照第三次专题会制定的方案，立刻压注聚氨酯，在压注0.7 t聚氨酯后，由于压入量的积累造成压注压力较高，第九道围檩下部施工缝出现多处渗漏点，同时夹带大量聚氨酯反应生成的气体漏出，继续压注聚氨酯至1 t。大约5 min后，引流管中出水量逐渐减小，同时有发泡的聚氨酯从引流管中流出，西北转角处第九道围檩下水平施工缝中的渗漏点亦逐个消失，最后各个漏点均停止渗漏。

4 工作井沉降监测情况

漏水事情发生后，立即通知委托的监测单位进场进行沉降监测，并要求盾构推进单位进行平行观测，监测频率为每天2次（11月22日以后改为每天1次）。监测数据显示，井体及周围地面的沉降较小，每天沉降量不足1 mm，且在不足1 mm范围内上下波动，工作井四角沉降值比较均匀，累计最大沉降量约为3.6 mm（J4监测点在西北角）。由此可证明，此次渗水事件所渗的是⑦2层承压水，基本没有土体流失，工作井是稳定的。

5 结语

受承压水影响，在基坑内降压井未封堵工况下（降压井运行可避免结构上浮），结构底板要避免设泄水井;坑内降压井封堵时间、方案需要设计单位确认，以减小承压水突涌风险。另外，抽排承压水要考虑好排水途径、双电源切换，确保不间断降水运行。工作井西北仓发生泄水孔渗漏、承压水止水顶板地层水土流失，出现渗漏通道，造成下部⑦2层承压水上涌，是此次渗漏的主要原因。工作井出现渗漏，首先要分析水的来源，再制定处理措施;采取通过颜料找到渗漏水源的方法，是解决问题的关键。工作井采用逆作法内衬墙结构，水平施工缝钢板止水措施需要优化，尤其是盾构钢洞圈下部狭小空间位置水平施工缝。地下连续墙“十字钢板”接头止水效果较明显。但十字钢板接头入槽后要吊入反力箱及反力管，工序复杂，时间长，而且拔除接头管和反力箱会经常出故障，影响施工，因此，地下连续墙墙缝接头形式将是今后超深基坑施工研究的重点。

参考文献：

[1]郑国华.长江边超深基坑施工关键技术浅析[J].城市建设理论研究，2011，（23）：1-5.

[2]汤竞.软土地下工程动态风险管理研究及其工程应用[D].天津：同济大学，2019.