超深地下室基底涌水处理方案及经验总结.pdf

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1、 超深地下室基底涌水处理方案及经验总结 中天二建中天二建/黄彪、崔朝赟黄彪、崔朝赟、黄杰卿、黄杰卿 1 工程概况工程概况 2.30m 和 10.30m。目前本项目土方已开挖完毕，正在进行垫层和基础的施工，现场情况见图 3。1.1 工程概述 宁波鄞州曼哈顿大厦项目位于宁波市鄞州区南部商务区三期 A1 地块，项目效果图见图 1。如图 2 所示，本项目北侧为日丽中路，西侧为宁南南路，两条道路均为南部商务区主干道，道路下方均有大量市政管线。本项目东侧为在建A4A8 地块，南侧为在建 A2、A3 地块。本项目设四层地下室，地下室轮廓线临近红线，工程桩为钻孔灌注桩。基坑顶标高约-1.400，基础垫层底标高

2、约-18.750，大范围开挖深度约17.35m。本项目东侧、南侧 A2A10 地块大范围设二层整体地下室，基础垫层底标高约-10.750，大范围开挖深度约为 9.35m。A2A10 地块基坑采用钻孔灌注桩+两道钢筋混凝土支撑的围护形式，围护桩底标高约-25.800。本项目东侧、南侧围护结构与邻近地下室围护结构净距分别为图 1 本项目外立面效果图 宁波宁波鄞州曼哈顿大厦鄞州曼哈顿大厦项目项目位于浙江省宁波市鄞州区南部商务区，日丽中路与宁南南路交叉口西南侧，总用地面积约 23381，总建筑面积约 250000，地下室 4 层，地上为 1 栋 55 层超高层及 9 层裙房，建筑高度 251.05m，

3、结构体系为型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构。表 1 主要土层情况 层序层序 地层名称地层名称 层顶高程（层顶高程（m）0层 杂填土 1层 粘土 0.4001.870 1层 泥炭质土-0.5600.970 1层 淤泥-0.9601.160 2层 粘土-3.440-0.620 3层 淤泥-5.040-1.520 4层 淤泥质粘土-9.570-6.380 1层 淤泥质粉质粘土-12.280-9.560 图 2 本项目周边环境示意图 2层 粉质粘土夹粉土-14.600-11.640 1层 淤泥质粉质粘土-17.680-14.100 2层 淤泥质粘土-22.170-16.500 1层 粉质粘土-29

4、.570-22.100 2层 中砂-32.680-27.300 1层 粉质粘土夹粉土-35.620-31.100 1层 中砂-38.940-34.840 2层 粘土-46.530-40.100 3层 粉质粘土夹粉土-48.430-44.040 层 圆砾-52.280-46.530 层 中砂-56.600-51.350 图 3 项目现场俯视图 表 2 承压含水层情况 1.2 地质条件 层号 水位标高（m）顶板标高（m）与坑底距离（m）根据本项目 岩土工程勘察报告（详细勘察阶段），地表以下主要土层情况见表 1，本项目基坑坑底主要位于2层粉质粘土夹粉土层，局部位于1层淤泥质粉质粘土层。本项目工程桩为

5、钻孔灌注桩，桩端持力层为层圆砾层或层中砂层。2-5.400-31.150 14.500、-6.960-50.380 30.730 1.3 承压水情况 承压水主要分布在2层、层、层，具有埋藏深、污染小、水量大的特点，水位呈季节性变化，最低水位在每年八月，最高水位在每年三月，一般单井开采量可在 1000m3/d 以上。承压含水层情况见表 2。2 问题描述及分析问题描述及分析 2.1 突涌位置 本项目在第五层土方开挖期间，于 2021 年9 月 19 日上午 7：10 在塔楼区域出现涌水点，涌水点位于 T128、T129、T131 三根桩之间，涌水量约每小时 7080m，水量较大。（a）总平面图 2

6、台65WQ25-38-5.5B水泵和3台100WQ60-9-3B水泵，立刻采取排水措施，减少此次涌水事件对周边施工段的影响。3 前期处理方前期处理方案案 3.1 方案一（沉管引水）（1）方案概述（b）涌水点平面位置 2021 年 9 月 19 日二建区域公司、宁波分公司、项目部立即会同建设单位、设计单位、监理单位研讨处理方案。由于涌水点水量较大，直接封堵较为困难。经各方协商，优先考虑采用“引水”的思路进行处理。具体方案为：在涌水点压入直径 713mm，壁厚 14mm，长 7.8m 的钢管进行引水，在钢管上口开设 3 个直径 100mm 的阀门接口，用于临时排水。之后在垫层底采用直径 200mm

7、 钢管将水路引至塔吊格构柱附近，并沿格构柱向上接续管道，直到管道顶标高超过承压水水位，保证承压水不外溢。此外，在沉管周边 1.5m 范围内采用快硬水泥进行封堵，封堵厚度 0.51.0m。（c）现场照片 图 4 涌水点 2.2 原因分析 涌水事件发生后，基坑四周地下水监测孔内水位并没有发生明显的下降，可见涌水水源来自深层土体，且没有造成地表潜水水位的下降。根据本项目基坑围护设计图纸，2层承压水已经被地连墙隔断，场地范围内2层承压水水量有限。由于涌水量较大且持续时间较长，初步判断水源并非是2层承压水，而是、层承压水。（2）方案实施 9 月 19 日下午项目部成功压入沉管，沉管成功套住涌水点，水全部

8、从沉管内涌出，但是沉管内泥沙沉积越来越多，逐渐堵塞了沉管内的水流路径。此外，沉管压入时对周边土体产生扰动，且周边土体浸水后强度下降，沉管周边逐渐形成水流路径。如图 5（b）所示，2 小时后承压水不再从沉管内冒出，而是从周边绕流，方案一失败。土方开挖完成后，坑底至层承压水顶板尚有 20 多米的覆土，发生整体突涌的可能性较小。项目部认真排查所有的地勘图纸和桩基图纸，涌水点并不在已知的勘探孔或废桩位置。勘察单位进一步沟通后，初步判断此次涌水为遗留勘探排障孔引发的、层承压水上涌。2.3 应急处置 二建区域公司、宁波分公司、项目部立即会同建设单位、设计单位、监理单位研讨应急方案。根据设计单位要求，基坑内

9、已设置 8 口降水井及 24 口减压井（井底标高均为-40.000）。涌水事件发生前，为了满足土方开挖需要，项目部已经将水位降至基础底面以下。（a）设计图 （b）实施效果 图 5 方案一（沉管引水）涌水事件发生后，项目部立即对现场所有降水井和减压井的工作状态进行排查。重点保证 5口降水井（S1、S4、S5、S7、S8）和 3 口减压井（J6、J10、J24）的工作能力，24 小时不间歇降水，以减小承压水压力，控制涌水量。3.2 方案二（沉箱引水）（1）方案概述 经过上一阶段的处理，突涌口已经扩大。为了防止承压水绕流，项目部计划制作截面积更大的沉箱进行引水。如图 6（a）所示，沉箱长 1.7m、

10、为防止基坑大面积泡水，在涌水点附近设置临时围堰进行蓄水，并增派 4 名抽水工人，使用宽 1.7m、高 3.7m，采用 14mm 厚的钢板现场焊接。沉箱下口不设封板，上口设置封板，并留设4 个直径 100mm 的阀门作为临时排水口，再留设 1 个直径 200mm 的阀门用于引水。4 最终处理方案最终处理方案 虽然前期的三个方案未能达到预期的效果，但在方案的实施过程中，各方积累了丰富的经验，为最终处理好此次涌水事件，打下了坚实的基础。（2）方案实施 2021 年 9 月 20 日沉箱制作完成，9 月 21日上午开始将沉箱压入土体。原计划压入 3m，但由于临近工程桩扩径等原因，沉箱压入 1.5m后无

11、法继续压入，方案二失败。2021 年 9 月 26 日，二建区域公司、宁波分公司、项目部借鉴行业内各位专家的意见，与专业分包单位协商后，决定采用“大直径沉管+高压旋喷桩”的处理方案。项目部编制了详细的施工方案及对应的应急预案，经区域公司及监理单位审批后开始施工。具体方案为：采用长 20m 以上（分两节），直径 930mm 的大直径钢管对准涌水点插入，让水从钢管内涌出，随后一边抽水一边对管外土体进行高压旋喷桩加固。加固完成后观察管内涌水量，如果涌水量不大，在管口焊接钢板进行封堵。（a）沉箱制作 （b）沉箱无法继续压入 图 6 方案二（沉箱引水）3.3 方案三（双液注浆）（1）方案概述 由于上述两

12、种“引水”方法相继失败，项目部考虑采用双液注浆强行封堵水流路径。首先在突涌位置插入长 20m，直径 25mm 的镀锌注浆管，然后在涌水位置用快硬水泥进行封堵，最后开始注浆。浆液采用 P.O 42.5 普通硅酸盐水泥（水灰比 1:0.7）+AC-S6 型混凝土减胶剂（水玻璃）。（a）总平面 2021 年 9 月 23 日晚上开始双液注浆，1 小时后，原涌水位置不再冒水，但在其西南侧距离1m 左右位置出现新的涌水点，说明新的水流路径已形成，方案三失败。（b）平面图 （a）插入注浆管 （b）开始注浆 图 7 方案三（双液注浆）（c）剖面图 图 8 最终处理方案 洗孔成功后在钢管内放入两台型号为100

13、WQ60-9-3B 的水泵抽水，并在钢管外侧焊接两个出水管，直径分别为 100mm、200mm，下口标高为-19.650，每根出水管均设置阀门，采用软管将抽出的水引至坑底集水坑。在后期高压旋喷桩施工期间，钢管内水泵持续抽水。5 现场实施现场实施 5.1 平整场地 平整施工道路，路边距离涌水点不大于 6m。5.2 压入钢管 2021 年 9 月 27 日下午，打拔机开始压入钢管，首先对准涌水点压入第一节钢管（直径930mm，壁厚 16mm，长 11.2m）。之后将同尺寸的第二节钢管焊接至第一节钢管上，然后继续压入。钢管压至垫层以下 5.3m 后无法继续压入，但仍未见管内有水涌出。经项目部研究决定

14、将垫层以上的钢管截断，进行洗孔，引水入管。如图8（b）所示，钢管底标高为-35.950，压入垫层下共计 16.5m。（a）洗孔 （b）焊接出水管 （a）压入钢管 （b）焊接第二节钢管 （c）修整施工平台 （d）钢管封堵 图 10 钢管洗孔及封堵 5.4 施工高压旋喷桩 钢管内外水位平衡后，在钢管外侧 7m 范围内回填2m厚的土方，作为高压旋喷桩施工平台。高压旋喷桩主要施工机具、材料见表 3。高压旋喷桩直径 700mm，搭接 300mm，长度 12m。采用 P.O 42.5 级普硅水泥，掺入量 30%，水灰比1:1，水玻璃掺量 1%。（c）压入第二节钢管 （d）钢管压入完成 图 9 钢管压入过程

15、 2021 年 10 月 14 日下午，高压旋喷桩已施工约 350 根，钢管内涌水量明显减小。10 月 15日，钢管内不再涌水。之后项目部持续对钢管内水位进行监测，如表 4 所示，水位较为稳定。5.3 洗孔、降水 采用高压旋喷桩机从钢管内空喷式打入，计划钻至-36.000 标高开始洗孔，但钻至-25.500 标高后碰到障碍物无法继续钻入。项目部更换钻杆，将障碍物击碎后继续洗孔，直至套管内水量明显加大，管外不再绕流。（2）减少基坑坑底暴露时间 表 3 主要施工机具、材料表 二建范围内几起基坑风险案件的共同特点，都是坑底暴露时间过长。一旦施工进度跟不上，垫层、底板难以按时完成，围护结构将会持续变形

16、，坑底突涌的风险也会成倍增加。现场应该加快垫层、底板施工进度，截桩头、砌筑砖胎模等工序可以适当延后。序号序号 名称名称 型号型号/规格规格 数数量量 1 高压旋喷桩机 MG-50 1 台 2 制浆搅拌机 1 台 3 注浆泵 2 台 4 钢套管 930（11.2m）2 根 5 履带式吊车 Quy100 1 台（3）“堵”不如“疏”6 振动锤 1 台 本次涌水事件的处理，前后采用了四种方案。综合起来看，面对承压水的突涌问题，一旦前期渗透路径形成，直接封堵的效果较差，而引水的效果较好，最后的方案能封堵成功也是以合理有效的引流作为前提。值得注意的是，在引流方案实施前，应根据场地周边条件，准确确定引流材

17、料的尺寸，可以减少后期施工的难度，避免返工。7 全站仪 1 台 8 水准仪 DS-Z3 1 台 9 路基板 4 块 10 水泵 100WQ60-9-3B 2 台 12 散装水泥 65WQ25-38-5.5B 2 台 表 4 水位监测结果 日期日期 管内水位（管口以下）管内水位（管口以下）10 月 16 日 4.10m（4）准备多个处理方案 10 月 17 日 3.85m 在险情出现时，各方确定一个处理方案后，除了要按计划落实以外，还应有个备选方案。一旦原方案难以落地，可以立即启用备选方案，节约时间。10 月 18 日 3.50m 10 月 20 日 3.10m 10 月 22 日 3.10m

18、10 月 24 日 3.25m 5.5 封堵 通过钢管外高压旋喷桩的施工，阻隔了承压水可能的绕流路径，多日的巡查和监测结果显示，管内外未出现新的涌水现象。2021 年 10 月 25 日，二建区域公司、宁波分公司、项目部组织建设单位、设计单位、勘察单位、监理单位召开会议，汇报涌水事件的处理情况，各方一致判定可以对钢管进行封堵。钢管封堵后，项目部按照进度计划，开展底板的施工工作。6 经验总结经验总结 本项目基坑涌水事件得以顺利处理，归功于建设单位、设计单位、勘察单位、监理单位、施工单位的共同努力，得到以下几点经验：（1）完善应急预案、准备应急物资 基坑工程开工前应进行风险源识别，包括但不限于勘探孔和清障孔、原有基础、周边管线等，针对以上风险源可能诱发的事故，编制相应的应急预案。现场负责人应将应急材料落实到位，应急人员应时刻待岗。