本工程基坑開挖採用明挖法施工,遵循「分段分層、對稱平衡,由上而下、先支撐後開挖」的原則,分層、分區、分塊、分段,抽槽開挖、留土護壁,先撐後挖。但因地質條件差,地下水位高,基坑開挖施工風險很大,極易出現連續牆縫滲漏水現象。
3.1、1號線W1-2與S1-31連續牆接縫漏水處理
3.1.1、情況概要
2009年8月9日上午,因連續幾日暴雨影響,1號線W1-2與S1-31連續牆接縫(具體位置見下圖),在地面下7m處突發漏水,且漏水泥沙含量較大,導致基坑外水土流失,現場值班人員發現後,立即上報了現場情況,項目部立即啟動了應急預案,組織人員及時進行了處理,下午16時,漏水點到了得到了有效控制,停止漏水。情況發生後,項目部以每1小時測量1次的頻率,對所有監測項目不間斷進行了監測,發現受水土流失影響,1號線基坑周邊土體分層沉降監測點CX19,累計沉降達到了26.5cm,嚴重超過警戒值(+30mm),漏水點停止滲漏後,經繼續監測,土體沉降基本穩定。支撐軸力,牆體位移等其餘監測項目處於正常範圍,基坑及周邊建築物處於安全穩定狀態。
3.1.2、原因分析
(1)、受颱風「莫拉克」影響,杭州多日連降暴雨,坑外地表水量及土體含水量迅速增大,導致基坑外水壓力加大,連續牆接縫發生漏水並帶有泥沙,連續牆外水土流失嚴重,致使土體收縮沉降。
(2)、漏水點在婺江路地面下7m位置,此範圍土體為粉質沙土,且根據基坑已開挖部分土體發現,婺江路下土體不太密實,若連續牆接縫發生滲漏,土體極易隨漏水流失,並收縮沉降。
(3)、W1-2與S1-31連續牆接縫質量不好,接縫夾泥較多,連接質量不好,在前期開挖施工中,接縫已不斷滲水,經止水處理,滲水量較小,且不摻有泥沙,故未做進一步處理,導致暴雨來臨後,接縫滲水處漏水流沙。
3.1.3、處理措施
(1)、發現漏水情況後,項目部立即組織了人員,分成兩班,輪換作業,用木楔子配合棉紗堵塞漏水口,同時在漏水位置堆碼沙袋,防止泥沙隨漏水進一步流失。沙袋堆碼時,層層壓茬,並踩踏壓實,確保沙袋堆穩定性,在堆碼過程中,不斷用棉紗對沙袋接縫處滲水進行封塞。
(2)、堆碼沙袋後,漏水得到控制,漏水量有所減小,泥沙經棉紗過濾,流失量已經很少。此時在漏水連續牆接縫處埋管注漿,進行封堵,注漿施工方法和步驟:
①、在滲水點上方2米左右位置鑽眼埋管,打眼深度約50cm,位置須與漏水點有足夠的距離,以免注漿過程中,受注漿壓力影響,將漿液從漏水點處壓出。鑽眼過程中,仔細觀察接縫滲水情況,避免形成新的漏水點,如漏水嚴重,必須立即停止鑽眼。鑽眼完成後,用高壓水槍清洗眼孔,去除眼孔內的浮碴、泥土等雜物,使眼孔乾淨。
②、預埋注漿管並封堵眼孔。使用雙快水泥嵌縫,雙快水泥能在潮溼基面施工,且能迅速凝結,與眼孔間混凝土有牢固的粘結力,耐久性好,不開裂,注漿管採用φ25mm鋼管,鋼管口有絲口,可與注漿機導管連接。
將注漿鋼管插入眼孔,將雙快水泥攪拌均勻成團樁,人工將水泥團嵌入眼孔,並擠壓密實,將注漿管四周封死填平。嵌縫過程中,必須保證注漿鋼管不被堵死,嵌縫後,鋼管內有水冒出。
③、待嵌縫雙快水泥凝固後,進行注漿。漿液材料為水泥漿與水玻璃配合使用,注漿初期,先採用純水玻璃注漿封口,壓力緩慢增加,以水玻璃從漏水口流出為準,注漿3-5分鐘後,停注1分鐘,使水玻璃凝結,然後繼續注漿,注漿數次後,漏水口被封堵,漏水量明顯減小,將漿液換成配合比為1:1的水玻璃與水泥漿混合體,繼續注漿,若漿液從連續牆接縫處流出,即停止注漿,並再次換注水玻璃封口,
水玻璃漿材具有可灌性好,耐久性強,凝膠時間短的特點,是一種較為理想的化學灌漿材料。由於水玻璃漿材為真溶液,漿液起始粘度低,且保持低粘度的時間可滿足注漿工藝要求,所以粒徑在0.1mm以上的土層均能得到有效的灌注, 能夠滿足一般砂土地層的注漿要求,且水玻璃接近膠凝時漿液粘度具有迅速形成凝膠的特點,可使水玻璃漿液與被加固物體的迅速形成強度,使用其進行止水堵漏,可取得很好的效果。
④、灌漿完畢後,用棉紗塞入注漿管口進行封管,並觀察一段時間,確定管口沒有滲水現象。
(3)、為確保此處連續牆接縫止水效果,注漿止水後,在連續牆後施工高壓旋噴樁,消除後期開挖中,此處連續牆接縫的滲漏隱患。旋噴樁布置形式見下圖:
高壓旋噴樁參數及施工工藝與已施工連續牆接縫止水旋噴樁相同,樁徑為650mm,樁心間距為400mm,旋噴深度為地面至基底以下5m,共在接縫處布置5根。施工中,隨時觀察開挖面以上接縫情況,防止因旋噴壓力導致接縫處封堵混凝土開裂,出現漏漿。
3.2、1號線E1-6和N1-33連續牆接縫漏水處理
3.2.1、情況概要
2009年11月28日8時10分,富春路站1號線基坑E1-6和N1-33地連牆接縫在地面以下約18m處,發生湧水事故,項目部立即進行坑內堆碼土袋封堵,在9時40分坑內漏水點被堵住。
由於湧水量較大,漏水點位置的土體主要為砂質粉土和砂質粉土夾粉細砂,坑外土體大量流失,造成連續牆牆後地面及富春路變電所圍牆局部發生塌陷,5m×3 m範圍內最大塌陷深度約為30 cm,影響範圍約為5 m×10 m。
3.2.2、漏水原因分析
(1)、此處連續牆接縫銜接可能局部夾泥,形成較大孔洞,導致坑外潛水突破牆縫薄弱處從而湧入坑內。N1-33是個異型槽段,異型槽段在成槽過程中可能出現槽壁坍塌,灌注時砼無法將土方上頂,而是繞過該堆土方,使連續牆牆體夾泥,形成了孔洞。
(2)、在N1-33和N1-34連續牆接縫處出現錯臺,並有較小的滲漏水現象,孔洞漏出的水從土體內竄流上湧,從土體空隙較大處流出,造成了滲漏點假象,真正的滲水點沒有被發現處理。
3.2.3、監測情況
在10月28日發生漏水情況後監測頻率做了相應的調整,房屋沉降監測為1次/2小時,地表沉降、水位監測、軸力監測以及測斜監測都為2次/天。
發生漏水情況後的監測數據情況為:秋濤變電所3號點發生沉降6.1mm;秋濤變電所6號點發生沉降5.5mm;其他監測點變化不大。
3.2.4、處理方案一
(1)、漏水點和疑似漏水點用雙液注漿機進行(水泥+水玻璃)注漿堵漏,將漏水點流水堵住。注漿時在漏水點處的基坑內派3個專人進行堆土袋處和連續牆接縫處進行觀察,確保不發生再次漏水;
(2)、在滲漏點外側施做2排雙液注漿孔做止水帷幕,靠近連續牆側500mm採用@800mm的雙液注漿加固。加固深度為地面下15m(第四道混凝土支撐下口)至地面下28米(即基底以下3.5 m),梅花形布置。漿液配合比為1:1,注漿壓力不小於2 MPa。雙液注漿孔位布置、雙液注漿的剖面示意圖見下圖。
施工順序為:先施工遠離連續牆的第2排一期注漿孔13579111315後再施工二期孔2468101214,靠近連續牆的一排施工同外側一排的施工順序。
(3)、注漿質量檢驗
注漿全部完成後,採取鑽孔取芯的方法檢驗注漿的效果,選用專業的鑽芯隊伍,現場取芯3孔,達到28天無側限抗壓強度不得小於1.2Mpa,檢驗注漿是否連續和注漿質量。
(4)、在注漿加固完成後在連續牆外側施做2口降水井,進行坑外降水,降水井採用專業的打井隊伍進行施工,孔徑800 mm,井管採用孔徑300 mm無縫鋼管,降水成井深度18 m,水位降至地面下10 m~12 m,減小基坑內外水位高差;
(5)、基坑內土體開挖前5天進行坑外降水井的降水工作。並加強觀測秋濤變電所房屋以及周邊地表的沉降監測工作,確保變電所的絕對安全。
在正式處理漏水點處的土體時,採用探坑式開挖方式,由人工將堆碼的土袋子一層一層的進行搬除,每層開挖深度不大於30 cm,並進行現場觀察和監控,在搬除土袋的同時確定漏水點位置,使用雙快水泥處理漏水點,在漏水點外側靠近基坑土體開挖一側植入鋼筋網片與連續牆形成整體,再使用雙快水泥漿鋼筋網片抹平,之後使用水泥砂漿罩面,厚度不小於10 cm。
3.2.4、處理方案二
1號線聯絡線基坑與秋濤路變電站最近距離為12.5 m,基坑開挖過程中安全風險比較大,雖然採用了坑外注漿的方式進行了接縫補強,但不能確保後期開挖該處土方時不再發生湧水現象,考慮到聯絡線盾構井範圍結構施工完成後並無實際用途,可在現狀開挖面上設置一道封堵牆,將三角形狀部分的土方預留不開挖。通過變更該範圍的結構平面布置形式,使湧水點保持現在的穩定狀態,確保基坑開挖安全。
(1)、封堵牆設置
在聯絡線三角形狀範圍內設置一排φ800鑽孔灌注樁,樁心間距800mm,樁與樁之間緊密相接,插入比為1:0.8,根據實測現狀開挖面標高,鑽孔灌注樁樁長為9.135m,採用C30水下砼。鑽機採用衝擊鑽,架立位置在第一道混凝土支撐上搭設工作平臺。
(2)、止水帷幕設置
鑽孔灌注樁背後布置雙排φ650@400高壓旋噴樁止水帷幕,樁長與鑽孔灌注樁等長,單樁每米水泥用量為300kg,樁身強度要求為28天無側限抗壓強度不小於1.2MPa。
(3)、支撐布置
根據車站基底開挖標高,現狀開挖面至基底的距離為5.075m,開挖該段基坑時,水平向按照一定角度重新布置4根φ609壁厚16mm鋼管支撐,豎向設置兩道,支撐一端擔在南側地連牆上,另一端設置在鑽孔灌注樁上,鑽孔灌注樁一側設置鋼圍檁。該範圍原設計支撐仍按照原設計架設。
(4)、支撐布置
該段基坑由於設置了封堵牆之後,且增設了4道鋼管支撐,施工空間比較小,採用吊車配合人工挖土的方式進行基坑開挖,基坑開挖過程中遵循「分段分層、對稱平衡,由上而下、先支撐後開挖」的原則,根據時空效應原理,遵循「分層、分區、分塊、分段,抽槽開挖、留土護壁,先撐後挖,先形成中間支撐,後限時對稱平衡形成端頭支撐,減少無支撐暴露時間」的要求。
(5)、結構施工
結構平面布置隨著圍護結構的平面布置做相應的調整,豎向標高及結構布置按照原設計施工。按照豎向結構施工要求,新增一道鋼支撐換撐。現狀開挖面以上結構考慮到受力平衡原理,隨著結構側牆的向上施工,在進行北側側牆背後回填並夯實後,再拆除支撐向上繼續施工結構,且現狀開挖面以上北側結構側牆的防水構造採用塗刷聚氨酯防水塗料的方式防水,其餘部位按照原設計施工防水層。
3.2.5、方案比選
方案一:採取坑外處理的施工環境較好,所施工的質量能夠有效的進行控制,坑外降水和注漿施工可能引起的變形可以通過監測加以控制,對連續牆的漏水能夠得到有效的封堵。
方案二:此方案同樣能夠起到有效封堵連續牆漏水的效果,但是施工的難度較大,尤其是在坑內施工鑽孔樁的危險性較大,施工質量難以控制,而且影響後期的主體內部結構形式施工和工序的大部分調整。
通過兩個方案的比較,項目部認為方案一具有可操作性,而且對主體內部結構形式不會造成改變,還可確保工期,最終按方案一進行了坑外處理。