昆明地铁深厚强透水层深基坑止水帷幕失效诊断与综合治理措施的研究

[摘要]随着现代化的快速发展，各类用途的地下空间正在得到广泛的应用。地下空间的开发利用在缓解地面交通及日益增长的空间使用压力等方面日渐显示其优越性。昆明地铁白云路站基坑止水帷幕采用地下连续墙联合水平高压旋喷桩，但该类止水帷幕在云南地质条件下存在旋喷桩遇到砾石、砂层等复杂地质成桩质量不理想或难成桩导致渗水严重。本文主要解决该类问题。

[关键词]地下连续墙；高压旋喷桩；止水帷幕；断桩处理

中图分类号： C35 文献标识码： A

0 引言

随着我国城市建设的发展，各类用途的地下空间正在得到广泛的应用：如地下铁道、地下商场、地下民防工事等，而且开挖深度和规模正越来越大。近年来在北京、上海、成都、广州、深圳、武汉和昆明等地兴建了大量地铁车站，并由此出现了大量的深基坑工程。如广州地铁海珠广场车站基坑深达24.5m，是目前广州最深的基坑；上海地铁9号线宜山路车站已完成深达30米的基坑开挖，创造了上海轨道交通在建车站最深的纪录；成都国际金融中心项目的深基坑开挖达到了35m；而武汉地铁2号线正在施工的最深基坑更是达到了46m。水是基坑中最为重要也是最为关键的影响因素，水的存在使土体发生软化，使土体强度降低。因此，在开挖基坑过程中必须尽量采用一切防排水手段避免或减少水对基坑开挖及周围环境的影响。在工程实际中，由于地下水问题而引发的基坑工程事故相当普遍，基坑的防水、降水和排水己经成为确保工程安全施工的关键。唐业清曾对国内130余项基坑事故进行了统计和分析，发现其中因地下水引起的事故占21.4%。所以我们要做好基坑防水、排水问题，保证基坑安全，确保地铁站的正常运行。

1工程概况

昆明地铁二号线白云站-昆明北站站区全1694.616m，其中左线全长847.447m，右线全长847.169m，左右线间距为9.3m-17.3m，区间隧道坡呈“V”形坡，线路在进出站处竖曲线，半径为3000m，覆土厚度8.66m-17.14m，主要穿越圆砾层；金星站-白云路站区间全长2091.03m，其中左线长1045.515m，右线长1045.515m，左右线间距为14.0m-54.8m， 区间隧道坡呈“V”形坡，线路在进出站处竖曲线，半径为3000m，覆土厚度10.05m-5.46m，主要穿越圆砾层；

1.1工程地质

按照沉积年代、成因类型及岩性名称， 盾构穿越区间深度范围内自上而下可分为： 第四系人工活动层、 第四系全新世冲 洪积层、 第四系上更新世冲洪积层三大类。盾构穿越主要是圆砾层。圆砾土中夹杂有钙质胶体， 分布无规律，其厚度不均，厚的有2m左右，最大抗压强度达40MPa左右。

1.2水文地质

两区间段均处盘龙江与金汁河之间， 两河流均与本场区地下水位有联系，勘察揭露地下水为潜水， 主要含水层为圆砾层，水量大， 受地形及层面起伏影响， 局部地段微具承压性。

2 地下连续墙的渗漏问题

昆明地铁2号线路白云路站深基坑采用地下连续墙维护结构，但连续墙在土方开挖后易出现渗漏问题，尤其在地下连续墙幅与幅连接处，是渗漏最易发生的地方，一旦处理不但，无法控制渗漏，则会对基坑周边安全留下隐患。传统的处理方法是被动的采用过凝水泥封墙，水玻璃双液注浆等方法，但效果不是很明显的，而且需要耗费大量人力物力，得不偿失。昆明地铁白云路站采用了高压旋喷桩止水帷幕措施，有效的解决了地下连续墙幅与幅之间渗漏的难题。

3 高压旋喷桩止水帷幕设计

高压旋喷桩是以高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合，形成连续搭接的水泥加固体，在地下连续墙幅与幅接头处形成一道有效的止水帷幕，高压喷射注浆时，所用灌浆材料主要为水泥和水，必要时加入粉细砂、粉煤灰、早强剂、速凝剂、过凝剂、水玻璃等外加剂，浆液水灰比为1，一般情况下，宜采用普通硅酸盐水泥，其强度等级不宜小于32.5.水泥搅拌时间，使用高速搅拌机不少于60s，使用普通搅拌机不少于180s。而且通常用大等于25mpa的高压水切割土体，以大等于1.0mpa泵压水泥浆对切割的土体进行填充，为保证切割效果，用大等于o.6mpa的压缩空气对水注进行保护。高压旋喷时应分序施工，每个接头设置3-5个高压旋喷桩，桩间搭接长度为1/3桩径，旋喷深度低于开挖深度0.5m，检查用钢尺测量。

4 昆明地铁白云路站地下连续墙联合水平高压旋喷桩止水帷幕存在的问题

昆明地铁白云路站深基坑工程降水的特点可描述为：含水层为圆砾石层，渗透性好、涌水量大；围护结构没有隔断透水层；工程水文地质条件不明，地表水和地下水水力联系复杂；周边建筑密集，地面沉降控制要求高；车站降水没有地区经验可循。其中圆砾层，计算厚度约为50m。主体围护结构采用地下连续墙，深度为28.54m，当不采用任何帷幕措施，若在基坑开挖过程中直接降水，因地下连续墙形成的绕流长度较短，不能有效降低水力坡度，一方面达不到减小基坑涌水量的目的，另一方面在基坑外形成的漏斗影响范围仍较大，地面沉降与建筑物的不均匀沉降会成为问题。因而，实施防渗帷幕工程后再进行降水是有必要的。经过技术与经济可行性研究对于类似工程采用水平封底式防渗帷幕作为隔水措施比较合理的。但是旋喷桩对于深厚强透水层成桩质量差甚至不成桩。致使截水帷幕封闭不严，使下层砾石或砂层形成涌水通道造成基坑渗漏、周边下沉现象（断桩如下图）。

4 针对旋喷桩成桩不理想或难成桩，致使地下水渗流严重，我们采取的解决措施

1对圆砾层动态水的处理：要先用泥浆（用粘土制成的泥浆，质量要好）旋喷一次，阻塞圆砾层的孔隙，起到缓冲作用，接着马上喷掺速凝剂的水泥浆（速凝剂掺量要先做试验），用单管旋喷，喷泥浆的压力要大于喷水泥浆的压力，达到4-6天后，再引孔抽芯，检查是否成桩。

2增加桩间单管高压旋喷止水桩，旋喷桩入岩面以下不小于1.5m，并对旋喷水泥浆采取速凝措施。

5理论和现实意义

1 该研究不仅适用于地铁基坑防水排水问题，而且对于云南省，甚至全国类似的深厚强透水深基坑防水排水研究都有借鉴意义。

2 在可能被忽视的地下防渗方面提出了更加严谨的防渗措施，减小了基坑对周边环境的影响，为工程的安全施工提供了更加详尽的保障。

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