深基坑涌水治理技术总结(27页)

1、三号线D3-TA05标土建工程上元门站深基坑涌水治理技术总结中铁隧道局集团有限公司2017年11月第一部分 工程简介第二部分 基坑出险及应急处置第三部分 补充勘察情况第四部分 不良地质对工程的影响分析第五部分 不良地质处理方案第六部分 特殊工艺介绍第七部分 经验与教训主要内容6m11m9m19m3层 条基5层 条基6层 条基2层 条基4层 条基17.9m45m40.5m18m24.4m11.9m150.1m南京地铁三号线上元门站位于中央北路与永济大道路口下方，场地地貌属于长江一级阶地岗地区和长江漫滩平原区过渡区；站位地理环境相当有特点，处于幕府山和老虎山之间的夹沟中。主体基坑208.5米，标准

2、段宽度25.5米，基坑开挖深度2428米。西侧紧邻主体基坑的有多栋建筑。建筑物基础一侧在岩石地基上，一侧在土层上。车站东侧有4根改移后大口径主供水管。一期二期第一部分 工程简介 1、周边环境详勘报告中地质钻孔平面布置图根据详勘报告显示，在钻孔S6K11、S6K15、S6Z16基岩中揭露断层角砾岩，角砾大小悬殊，棱角状，无定向性条带分布，裂隙内充填有细脉、动力膜，未见压滑镜面等，初判为张扭性断层，断层内岩芯胶结较好，对工程影响相对较小。芯样照片地质勘探孔第一部分 工程简介 2、工程地质地墙底线开挖底线基岩面详勘报告中基坑西侧地质纵断面第一部分 工程简介 2、工程地质详勘报告中基坑东侧地质纵断面基

3、岩面开挖底线地墙底线第一部分 工程简介 2、工程地质车站主体基坑围护结构为地下连续墙，因第四纪覆盖层厚，地下连续墙底部入岩，考虑连续墙成槽时间长，槽壁采用搅拌桩加固。竖向采用六道+一道换撑的支撑体系，其中第一道支撑为钢筋混凝土支撑，其余支撑为钢支撑。同时在基坑内设置一排临时中立柱，立柱基础为直径1200mm的钻孔灌注桩，设计深度入中风化岩2.5m。标准段围护结构横剖面中风化岩第一部分 工程简介 3、基坑支护与支撑体系设计概况基坑涌水位置平面图涌水区域第二部分 基坑出险及应急处置 2014年元月18日，基坑开挖到负18米深度（剩余6米到基底）时，在坑内14轴附近，靠近西侧地连墙区域出现基底涌水，

4、出水量约30m3/h并携带大量泥砂。基坑涌水情况出险后，现场立即启动应急预案，采取涌水点袋装水泥反压措施，初步控制基坑险情。同时在基坑西侧进行钻孔排查基坑涌水原因。在引孔过程中发现存在岩溶。经专题会议研究决定实施补充勘探。水泥堆码反压险情排查第二部分 基坑出险及应急处置 险情初步得到控制后，自2014年1月21日至2014年3月17日，在坑内外实施了补充勘察。共钻孔118个，其中坑外90个孔，坑内28个孔，提供坑内外纵断面3个，坑内横断面9个。 经补勘揭露了一条横穿基坑的断裂破碎带，以及施工区域存有大量的岩溶分部。补充勘探孔补充勘查勘探孔平面布置图第三部分 补充勘察情况断裂破碎带岩芯照片断裂破

5、碎带由西向东逐渐增大，呈大喇叭状，宽度约40米宽。破碎带的岩性为白云岩，呈粗砂或砾砂状（局部呈碎块状），透水性较好，推测为基坑内涌水的来源和主要通道。断裂破碎带分布平面图第三部分 补充勘察情况破碎带基坑底补勘后岩层分界面溶洞卡锤地连墙实际底面线地连墙设计底面线地连墙设计底面线补勘后岩层分界面原地勘报告岩层分界面溶洞破碎带卡锤地连墙实际底面线补充勘查东侧地质纵剖面原地勘报告岩层分界面补充勘查西侧地质纵剖面第三部分 补充勘察情况补勘所揭示的破碎带、大量的岩溶，对工程施工风险控制影响的方面如下：1）依据原详勘资料，原设计围护结构入中风化岩2.5m。补勘后因岩溶和破碎带的影响，造成围护结构实际有效嵌固

6、深度不足，继续开挖易引起围护结构失稳。 2）围护结构未有效阻断基坑内外水力联系，存在坑外地下水绕流进入基坑的情况。 3）坑内破碎带属于幕府山-焦山断裂（F5），透水性强，且同长江存在水力联系。 4）坑内14轴以南段格构柱基础桩深度为基底下2.5米。其中有四根基础桩底处于破碎带内，承载力不足，影响基坑支撑体系稳定。地质横剖面岩层分界示意第四部分 不良地质对工程的影响分析针对这一特殊地质、特殊工况，先后组织召开了地质方面、风险控制方面以及广州地铁类似工程经验相关人员的三次专家评审会。确定了破碎带、岩溶区域坑内外压密注浆、支撑体系调整、格构柱基础补强等一系列处置方案。该方案并通过2014年4月21日

7、南京市专家（院士）委员会的审查。第五部分 不良地质处理方案基坑范围不良地质加固处理平面图第五部分 不良地质处理方案 1、坑内外注浆、旋喷加固第六道混凝土支撑平面布置图第六道混凝土支撑横截面C50混凝土浇筑调整后基坑支撑体系横断面第五部分 不良地质处理方案 2、内支撑体系加强格构柱基础微型钢管桩补强方案平面图 在距原临时立柱桩边约600mm处补充打设8根直径89mm（开孔尺寸108mm） t=5mm无缝钢管，其中基底以下15米范围内采用钢花管进行注浆，提高其侧阻力，基坑开挖面以上为钢实管。随着基坑后续开挖，将该8根微型桩外露实心钢管与原临时立柱采用焊接钢板连接形成受力整体，根据设计计算补强后可承

8、担原桩基础荷载。 临时立柱桩基坑底微型钢管桩补强方案剖面图临时钢立柱微型钢管桩竖向连接钢板水平连接钢板微型钢管桩钢花管注浆第五部分 不良地质处理方案 3、格构柱加强 问题一：坑外集中注浆对支护体系稳定性造成影响因坑外大面积集中注浆产生的瞬时压力过大，造成对支护结构及内支撑产生过大附加应力。该瞬时轴压力超过设计支撑轴力时，造成钢支撑的弯曲变形。坑外注浆期间坑内第四道混凝土支撑轴力维持在9000KN左右，超过设计允许值。2014年3月11日，基坑内出现三根钢支撑弯曲，现场加固施工全部暂停，并对异常部位采取加撑补强措施。坑外集中钻孔注浆钢支撑弯曲“U”型抱箍脱落第五部分 不良地质处理方案 4、处理过

9、程中遇到的问题问题二：坑内注浆造成格构柱位移、隆起破碎带范围内有4根临时立柱桩基础深度为底板下2.5m（设计深度），小于注浆加固深度。坑内加固注浆造成格构柱基础桩位移和隆起，混凝土支撑在与格构柱相交节点部位的开裂。现场采用800钢支撑对开裂的混凝土支撑进行加强。支撑纵向支撑纵向格构柱位移格构柱隆起、支撑梁横向开裂格构柱隆起、支撑梁横向开裂增加800钢支撑加强第五部分 不良地质处理方案 4、处理过程中遇到的问题坑内注浆引孔涌水情况问题三：动水条件下坑内钻孔难度大注浆孔钻进至破碎带后孔内涌水量大、水压高，且因围岩极其破碎，经常出现坍孔、埋钻情况，须反复洗孔钻进，成孔难度极大。坑内钻孔芯样第五部分

10、不良地质处理方案 4、处理过程中遇到的问题问题四：注浆后土体隆起对第六道混凝土支撑造成破坏基坑加固注浆到一定程度后，因注浆面隆起，第五道钢支撑与开挖面高度不足，且补充架设钢支撑后支撑间距较密，造成坑内注浆无法均匀覆盖整个破碎带，存在一定的注浆盲区。因此，基坑继续下挖至第六道混凝土支撑高度，在完成混凝土支撑浇筑并达到设计强度后再次组织加固注浆施工。注浆造成坑内土体大面积隆起抬升并作用于第六道混凝土支撑底部，导致支撑隆起开裂。注浆期间须反复对支撑底部土体进行开挖卸载，降低对支撑梁的影响。第五部分 不良地质处理方案 4、处理过程中遇到的问题问题五：动水条件下注浆利用率低、工效低因坑内动水压力大，钻孔

11、涌水流速急，且破碎带范围第四纪覆盖层厚度薄，在作业面止浆条件很差的情况下，水泥-水玻璃双液浆在动水作用下，大量浆液被动水分散，坑内注浆固结地层的利用率很低。为解决动水条件下注浆加固效率及效果问题，经参建各方共同讨论后邀请山东大学科研人员对基坑采用多种物探手段进行“基坑破碎带底层含导水构造探查”，并根据探查结果采用凝固时间更快、抗分散性更好的新型注浆材料GT-1代替水玻璃，在普通双液注浆已基本形成隔水层的前提下，有针对性的对相对薄弱、高水压区域进行补充加固。物 探GT-1注浆模袋注浆管膏状速凝效果模袋管封孔效果第五部分 不良地质处理方案 4、处理过程中遇到的问题破碎带上部覆土为第四纪软弱地层，且

12、在负压动水条件下注浆。在常规工艺注浆过程中浆液随动水沿注浆管（钻杆）与孔壁间跑浆流失，造成注浆压力不能满足工艺要求，尤其是在涌水较为集中范围浆液无法有效注入地层。模袋注浆管由注浆管及注浆管外束滤布模袋两部分组成。钻孔成孔后，将模袋注浆管安装入钻孔，先对滤布模袋（封闭空间）进行普通双液注浆，使滤布模袋膨胀挤密注浆管与地层间隙，达到封固注浆管的目的。成型模袋注浆管模袋管封孔效果第五部分 新型工艺介绍 2、模袋法注浆封孔工艺1、双管、双滤轻型井点工艺在坑内破碎带加固后期紧邻格构柱位置局部仍有透水通道，因坑内注浆已经造成格构柱和支撑梁的严重隆起。结合格构柱隆起分析，格构柱底部持力层已达到加固效果。格构

13、柱周边3米范围内不能再注浆，为确保后续开挖和结构施工安全，对该区域涌水采取了井点降水，达到有序抽排、降低水压的目的。因轻型井点钻孔过程中大量涌水涌砂且孔壁易坍塌，轻型井井管须依靠动力方可安装到位，在井管安装过程中造成滤网破损，所以采取双管双滤的轻型井点降水工艺。第六部分 特殊工艺介绍2、双管、双滤轻型井点工艺轻型井点降水第六部分 特殊工艺介绍第七部分 经验与教训通过本工程深基坑在穿越不良地质施工过程中出险、应急处置、加固处理、涌水治理等一系列处置方案的实施，不仅积累了大量的工程技术、管理经验，同时也为今后类似工程提供了借鉴。但在获取宝贵经验的同时，也需要总结一下施工过程中存在的不足：1、加强对工程不良地质的的预判分析，过程中出现异常地质情况应及时与设计单位、勘察单位进行现场勘验确认。