CN113638421A - 一种富水砂层中基坑开挖方法 - Google Patents
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Abstract
一种富水砂层中基坑开挖方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、地连墙渗漏水检测；步骤二、进行地质雷达扫描，预防底部存在空洞；步骤三、在薄弱的地连墙接缝位置封堵钢板，避免墙缝薄弱位置发生喷涌；步骤四、地连墙接缝位置采用高压旋喷桩进行墙缝止水；步骤五、开挖过程中有风险的地连墙接缝处WSS注浆加固补强；步骤六、坑外增设疏干兼降压降水井；步骤七、及时架设支撑，进行放坡开挖，严格执行掏槽检缝制度；步骤八、加强现场施工监测，通过监测数据指导基坑开挖。
Description
技术领域
本发明涉及富水砂层基坑开挖领域，特别涉及一种富水砂层中基坑开挖方法。
背景技术
地铁施工中，地下连续墙深较深，基坑支护结构体系施工难度大，基坑施工风险远远大于地下两层车站，地下连续墙接缝处采取H型钢接头，但受接头抗变形能力等诸多因素影响，地连墙之间的接缝渗漏水现象时有发生，风险极大。
车站基坑开挖范围内土层分布主要为：①-1填土、②粉土、③ -1粉砂夹粉质粘土、③-2粉砂。图纸揭示土层为含水层，总厚度较大，含水量较丰富，粉土、砂土、砂质粉土夹粉质粘土在水动力及基坑开挖挠动作用下，极易产生流砂、渗流、管涌等现象，对基坑开挖带来不利影响。防止在附属砂层基坑开挖过程中出现涌水涌砂等大型抢险，减少在附属砂层基坑开挖过程中对周边环境的影响；
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种富水砂层中基坑开挖方法
为达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种富水砂层中基坑开挖方法，包括如下步骤：
步骤一、地连墙渗漏水检测；
步骤二、进行地质雷达扫描，预防底部存在空洞；
步骤三、在薄弱的地连墙接缝位置封堵钢板，避免墙缝薄弱位置发生喷涌；
步骤四、地连墙接缝位置采用高压旋喷桩进行墙缝止水；
步骤五、开挖过程中有风险的地连墙接缝处WSS注浆加固补强；
步骤六、坑外增设疏干兼降压降水井；
步骤七、及时架设支撑，进行放坡开挖，严格执行掏槽检缝制度；
步骤八、加强现场施工监测，通过监测数据指导基坑开挖；
进一步的，所述方法还包括：步骤九、渗漏水处理；
步骤十、轻微管涌处理；
步骤十一、严重管涌处理；
步骤十二、严重管涌“空中”处理方法；
步骤十三、暗漏处理方法。
进一步的，所述方法具体为：
步骤一、采用德国FGM地连墙渗漏水检测技术
采用德国FGM地连墙检测技术，对地连墙施工质量进行一个可靠的数据分析，对薄弱位置进行坑外加固，做到心中有数；提供技术工具，在基坑开挖前和隧道进出洞前捕捉渗漏风险点，掌握安全管理的主动权；由事后危机处理向风险控制转型；
FGM地连墙检测技术解释说明
本项技术通过对地下工程发生渗漏时水中微弱离子的运动进行高灵敏度量测，从而探测复杂地下结构的渗漏情况；在渗漏情况下，即便是轻微的渗漏，也会由于水离子的运动，产生整个地层电场的变化，对于此变化，通过开的位置，从而探得渗漏点；
对于更加微弱的渗漏，可以进行人工主动追踪，从而获得更加精确的渗漏点探测结果；人工主动追踪法通过在外围多点多深度施加追踪电势，与内侧的对应电极合作测量，在潜在的渗漏点或弱化面存在情况下，放大该异常值，与无渗漏相比，就能高灵敏度地迅速取得探测结果；
地下水在多孔介质中作层流运动和流动，两者之间存在物理和数学上的相似性；
步骤二、进行地质雷达扫描，预防底部存在空洞
根据相关参数和勘查资料，结合两个站点工程的特点和场地环境，按照规范和标准的要求，对南通东站站南北侧路面、南通东站站端头井采用地质雷达和高密度面波综合检测技术，以保证检测成果的科学性、准确性、有效性；
采用现场踏勘、测量的方法，进行现场详细测量，明确检测区域现状；
采用地质雷达和高密度面波检测技术，开展检测区域的无损检测，排查可能存在的疏松和脱空等隐患；结合多种勘探结果，综合分析道路缺陷和病害的具体部位；
地质雷达对基坑周边进行检测
路面雷达探测解释说明
(1)地质雷达
地质雷达系统由一体化主机、天线及相关配件组成；采用主频为1MHz-1GHz的电磁波，通过发射天线发射宽频带短脉冲，由接收天线接收反射回波，主机记录并传输至接收机进行整形和放大等处理；信号在PC端依照幅度大小进行编码，并以伪彩色/灰色电平图或波形堆积图的方式，形成雷达剖面图；
电磁波在介质中传播的路径、波形和电磁场强度，将随着介质的电性参数及几何形态的差异而变化；因而，对回波信号进行处理和图像解译，即可确定地下界面或目标体的空间位置或结构特征；
(2)高密度面波法
半空间弹性介质在点荷载作用下，产生体波和面波；面波波面是以激发点为柱心的圆柱面，有水平和垂直成分，质点振动轨迹为椭圆；面波振幅随深度急剧衰减，在半波长内约集中了全部能量的80％；面波频率越高，波长越短，穿透深度越浅，其播速能综合反映半波长深度范围内介质的地下构造；通过获得不同频率面波的播速，将深度信息分离，即可得到整个地下构造信息；
步骤三、在薄弱的地连墙接缝位置封堵3mm钢板，避免墙缝薄弱位置发生喷涌；
钢板封堵施工工艺为：
(1)封堵钢板
①采用平钻和手锤将接缝位置凿平处理；
②采用灰刀将接缝处表面泥土处理干净；
③摆正钢板位置，采用冲击钻将膨胀螺栓孔位钻进25cm，将钢板固定牢固，
④钢板封堵完成后，采用水不漏将钢板左右下方封堵密实，等水不漏凝固以后从钢板上方灌入砂浆将钢板与地连墙之间缝隙充填密实；
⑤第1块钢板封堵完成后，向上或向下续接钢板，钢板与钢板之间间隙不大于1cm；其它步骤同上述工序要求；
为保证已开挖基坑安全，减少基坑漏水事故发生的可能性，特制定地连墙接缝钢板封堵方法，减少基坑渗漏的可能；
(1)需要处理的地连墙接缝要求
①换乘段负三层范围内所有地连墙接缝必须封堵钢板；
②下步开挖过程中，及时封堵钢板，减少基坑渗漏的风险；
(2)封堵钢板的工艺标准
①材料准备
⑴钢板:每块钢板厚度3mm，长度80cm，宽度80cm，预留4个宽30mm、长80mm孔洞；
⑵膨胀螺栓:采用长度25cm，直径20mm膨胀螺栓；
⑶冲击钻:冲击钻型号，钻杆长度30cm；
⑷水不漏:采用北京中建瑞特防水建材有限公司生产的速凝型水不漏；
步骤四、地连墙接缝位置采用800高压旋喷桩进行墙缝止水；
因南通东站站开挖深度较深，南通东站站东侧涉及既有铁路，西侧端头2根DN1800给水管，对沉降要求异常严禁，为确保基坑开挖安全对地连墙接缝进行施做旋喷桩；
南通东站站共有地墙接缝84个，每个接缝处采用直径800，品字型高压旋喷进行加固，南通东站站加固约23米(84幅)，共计 5796m；高压旋喷桩采用三重管法，水泥掺量不低于20％，并由现场试验确定；施工参数及工艺应结合工程情况进行现场试验确定；
高压旋喷桩有效直径800mm，要求28天的无侧限抗压强度大于 1.0MPa，渗透系数不大于1×10-7cm/s；
采用P42.5级普通硅酸盐水泥，水泥最终掺量及外加剂根据试验确定，水灰比为0.8～1.2，高压水泥浆的压力应大于20MPa，流量应大于30L/min，气流压力宜大于0.7Mpa，提升速度宜为0.1m/min～ 0.2m/min；
旋喷桩垂直度偏差不大于1％，桩定位偏差不大于50mm，旋喷管分段提升的搭接长度不得小于100mm；
步骤五、开挖过程中有风险的地连墙接缝处WSS注浆加固补强；
基坑开挖过程中可能存在的地连墙接缝位置渗漏水等情况，此时利用WSS对对应地连墙的位置进行注浆加固；
WSS注浆加固有如下的优点：
1.施工速度快
2.成桩效果好
3.机械易操作
4.机械体积小
地连墙接缝处WSS注浆加固
步骤六、坑外增设疏干兼降压井，如遇险情立即开启，把风险降至最低；
开挖至负二层易发生基坑突涌；为避免喷涌、突涌的发生，降低坑内外的水头差，外增设降水井；
1)对于浅层富含潜水的粉砂、粉土层，需在坑外布置疏干井降低基坑内开挖土体的含水量，便于基坑开挖的顺利进行；
2)控制降水对坑内外坑底土体变形的影响，减少在坑内梁、柱等围护、支护结构体内产生的附加应力；
开挖时候安全风险较大；如果开挖过程中发生突涌情况，马上启用坑外降水井能起到立杆见影的效果；随后采用坑内坑外注浆，成为最有效遏制险情进一步发生的方法；
步骤七、及时架设支撑，进行放坡开挖，严格执行掏槽检缝制度；
基坑每开挖一层预先对地连墙接缝进行开挖，查看地连墙接缝是否渗漏水；掏槽检缝的作用一方面可以检验地连墙接缝位置是否异常；另一方面，先开挖中间位置而未进行掏槽检缝，钢支撑端部一旦涌水涌砂无法进行立即反压回填，挖机受作业空间限制无法第一时间进行反压，人工倒运沙袋速度较慢；
步骤八、加强现场施工监测，通过监测数据指导基坑开挖；
控制基坑变形的主要方法有：
(1)增加围护结构和支撑的刚度；
(2)增加围护结构的人土深度；
(3)加固基坑内被动区土体；加固方法有抽条加固、裙边加固及二者相结合的形式；
(4)减小每次开挖围护结构处土体的尺寸和开挖支撑时间，这一点在软土地区施工时尤其有效；
(5)通过调整围护结构深度和降水井布置来控制降水对环境变形的影响；确实是基坑开挖前和开挖中都要做好降水，但是降水对基坑的变形有很大的影响，所以才要控制降水。
进一步的，所述渗漏水处理方法具体为：
先对接缝处薄弱混凝土进行剔除，剔除宽度3cm，深度2-5cm，剔除的深度可根据渗流范围确定；然后用堵漏王或者双快水泥进行填缝处理，同时插入一塑料的引流管，将水引出；待堵漏灵强度提高后，扎紧引流管；或从引流管内注入聚氨酯或对周边地下连续墙缝隙处打孔注入聚氨酯堵漏。
进一步的，上述步骤可以单独用或结合使用，具体看施工情况；最终目的是确保基坑开挖稳定的同时降低额外投入的成本。
进一步的；所述轻微管涌处理方法具体为：
(1)剔凿清理漏水点；将缝隙处强度较低的混凝土剔除完，并满足设置导流管和粘连封堵材料即可；
(2)插设导流管；
(3)涂抹封堵材料；
(4)从引流管内注入双液浆进行漏水点封堵，或者在基坑外侧引孔注入双液浆。
进一步的；所述严重管涌处理方法具体为：
①如地下连续墙面有较明显突出不平现象，简单进行剔凿处理；
②把预先加工好的封堵钢板贴置于地下连续墙面上，漏水点与导流钢管正对，水流通畅；
③打入膨胀螺栓，使封堵钢板固定牢固；
④用棉沙拌合油脂材料封边，用扁状钢钎沿封堵钢板四周缝隙打入，使封堵钢板与地下连续墙之间缝隙填充密实，然后用堵漏灵或快硬水泥封堵钢板周边；
⑤关闭阀门，在阀门另一侧焊接双液浆注浆管，焊接完成后，打开阀门从引流管注入浆液封堵漏水点；或者，关闭阀门，从基坑外侧进行注浆封堵。
进一步的，所述严重管涌“空中”处理方法具体为：搭设临时平台；镶入木楔、钢筋、钢板加固；反压沙袋；漏点上下墙缝加固； WSS注浆机双液浆加固；砂袋分层揭开加固；砂袋清理；墙缝焊接钢板加固。
进一步的，所述暗漏处理方法为：(1)插入导流管，尽量与地下连续墙漏水点接触紧密。
(2)用袋装水泥筑第一道围堰，同时用沙袋筑第二道围堰。
(3)在第一道围堰与地下连续墙形成的空仓内填入碎石，然后用木板加盖，再在盖板上用袋装水泥覆压。
(4)在第二道围堰与地下连续墙形成的空仓内浇筑混凝土，边浇混凝土边灌入水玻璃，使之快速凝固。或灌入水泥浆液，边灌水泥浆边灌水玻璃，使之快速凝固。
(5)关闭阀门。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明一种富水砂层基坑开挖方法，防止富水砂层基坑开挖过程中出现涌水涌沙，地面沉降坍塌等不安全的现象，按照下诉的8种方法及流程根据实际情况可以单独使用，可以配合使用，可以全部使用，可在深基坑开挖过程中降低对周边的风险。一、地连墙渗漏水检测；
二、进行地质雷达扫描，预防底部存在空洞；
三、在薄弱的地连墙接缝位置封堵钢板，避免墙缝薄弱位置发生喷涌；
四、地连墙接缝位置采用高压旋喷桩进行墙缝止水；
五、开挖过程中有风险的地连墙接缝处WSS注浆加固补强；
六、坑外增设疏干兼降压降水井；
七、及时架设支撑，进行放坡开挖，严格执行掏槽检缝制度；
八、加强现场施工监测，通过监测数据指导基坑开挖。
使用上述的方法，大大减低了富水砂层的开挖风险，降低对周边建构筑物及环境的影响，有效的避免了地面坍塌等危险情况的发生。同时也大大缩短了基坑开挖的时间，降低了整个工程的施工成本，防患于未然。
附图说明
图1为电流场与地下水渗流场的数学相似性图；
图2为电流场与地下水渗流场的物理相似性图；
图3为地质雷达基本原理图；a为雷达波反射示意图 b为雷达波反射对应的时间示意图；
图4为瑞雷面波在深度方向的振幅分布图；
图5为地连接，渗水部位，与封堵钢板示意图；
图6为旋喷桩堵漏示意图；
图7为地下连续墙缝(洞)渗漏处理示意图；
图8地下连续墙轻微管涌堵漏示意图；
图9为严重管涌处理方法图；
图10为暗漏处理方法；
图11为地下连续墙与开挖土体的阴角管涌处理方法图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明技术方案做进一步详细描述：
如图1-11所示，
试验例：
现场开挖首先制定开挖计划，尤其是开挖至第二层钢支撑以下，基坑要及时架设钢支撑，并安排人员24小时对基坑内地连墙接缝、墙面渗水、地表等进行巡查，每一个小时进行巡查汇报一次。
开挖见底是风险最大的时候，现场需增加骨干人员进行现场盯控，开挖见底增派2名以上技术人员值班。通知监测队伍加大开挖段的监测频率，如有异常，对钢支撑轴力进行复加确保基坑稳定(1.5 倍的设计预加轴力)，对地连墙接缝位置有渗漏水的情况进行封堵钢板，加快本段的收底速度，收底完成后及时移开机械设备基坑周围不进行材料等堆载，并提高垫层的标号及垫层的厚度，确保基坑稳定，防止基坑报警。
依据富水砂层基坑涌水涌砂的风险，项目部采取检测措施2项，预防相关措施6项，具体如下：
步骤一、采用德国FGM地连墙渗漏水检测技术
采用德国FGM地连墙检测技术，对地连墙施工质量进行一个可靠的数据分析，对薄弱位置进行坑外加固，做到心中有数；提供技术工具，在基坑开挖前和隧道进出洞前捕捉渗漏风险点，掌握安全管理的主动权。由事后危机处理向风险控制转型。
FGM地连墙检测技术解释说明
本项技术通过对地下工程发生渗漏时水中微弱离子的运动进行高灵敏度量测，从而探测复杂地下结构的渗漏情况。在渗漏情况下，即便是轻微的渗漏，也会由于水离子的运动，产生整个地层电场的变化，对于此变化，通过开的位置，从而探得渗漏点。
对于更加微弱的渗漏，可以进行人工主动追踪，从而获得更加精确的渗漏点探测结果。人工主动追踪法通过在外围多点多深度施加追踪电势，与内侧的对应电极合作测量，在潜在的渗漏点或弱化面存在情况下，放大该异常值，与无渗漏相比，就能高灵敏度地迅速取得探测结果。
地下水在多孔介质中作层流运动和流动，两者之间存在物理和数学上的相似性。
步骤二、进行地质雷达扫描，预防底部存在空洞
根据相关参数和勘查资料，结合两个站点工程的特点和场地环境，按照规范和标准的要求，对南通东站站南北侧路面、南通东站站端头井采用地质雷达和高密度面波综合检测技术，以保证检测成果的科学性、准确性、有效性。
采用现场踏勘、测量的方法，进行现场详细测量，明确检测区域现状；
采用地质雷达和高密度面波检测技术，开展检测区域的无损检测，排查可能存在的疏松和脱空等隐患；结合多种勘探结果，综合分析道路缺陷和病害的具体部位。
地质雷达对基坑周边进行检测
路面雷达探测解释说明
(1)地质雷达
地质雷达系统由一体化主机、天线及相关配件组成。采用主频为 1MHz-1GHz的电磁波，通过发射天线发射宽频带短脉冲，由接收天线接收反射回波，主机记录并传输至接收机进行整形和放大等处理。信号在PC端依照幅度大小进行编码，并以伪彩色/灰色电平图或波形堆积图的方式，形成雷达剖面图。
电磁波在介质中传播的路径、波形和电磁场强度，将随着介质的电性参数及几何形态的差异而变化。因而，对回波信号进行处理和图像解译，即可确定地下界面或目标体的空间位置或结构特征。地质雷达基本原理如图3所示。
(2)高密度面波法
半空间弹性介质在点荷载作用下，产生体波和面波。面波波面是以激发点为柱心的圆柱面，有水平和垂直成分，质点振动轨迹为椭圆。面波振幅随深度急剧衰减，在半波长内约集中了全部能量的80％。面波频率越高，波长越短，穿透深度越浅，其播速能综合反映半波长深度范围内介质的地下构造。通过获得不同频率面波的播速，将深度信息分离，即可得到整个地下构造信息。如图4所示为瑞雷面波在深度方向的振幅分布图；
步骤三、在薄弱的地连墙接缝位置封堵3mm钢板，避免墙缝薄弱位置发生喷涌。
钢板封堵施工工艺为：
(1)封堵钢板
①采用平钻和手锤将接缝位置凿平处理。
②采用灰刀将接缝处表面泥土处理干净。
③摆正钢板位置，采用冲击钻将膨胀螺栓孔位钻进25cm，将钢板固定牢固，如图5所示。
④钢板封堵完成后，采用水不漏将钢板左右下方封堵密实，等水不漏凝固以后从钢板上方灌入砂浆将钢板与地连墙之间缝隙充填密实。
⑤第1块钢板封堵完成后，向上或向下续接钢板，钢板与钢板之间间隙不大于1cm。其它步骤同上述工序要求，具体如图5所示。
为保证已开挖基坑安全，减少基坑漏水事故发生的可能性，特制定地连墙接缝钢板封堵方法，减少基坑渗漏的可能。
(1)需要处理的地连墙接缝要求
①换乘段负三层范围内所有地连墙接缝必须封堵钢板。
②下步开挖过程中，及时封堵钢板，减少基坑渗漏的风险。
(2)封堵钢板的工艺标准
①材料准备
⑴钢板:每块钢板厚度3mm，长度80cm，宽度80cm，预留4个宽30mm、长80mm孔洞。
⑵膨胀螺栓:采用长度25cm，直径20mm膨胀螺栓。
⑶冲击钻:冲击钻型号，钻杆长度30cm。
⑷水不漏:采用北京中建瑞特防水建材有限公司生产的速凝型水不漏。
步骤四、地连墙接缝位置采用800高压旋喷桩进行墙缝止水。
因南通东站站开挖深度较深，南通东站站东侧涉及既有铁路，西侧端头2根DN1800给水管，对沉降要求异常严禁，为确保基坑开挖安全对地连墙接缝进行施做旋喷桩。
南通东站站共有地墙接缝84个，每个接缝处采用直径800，品字型高压旋喷进行加固，南通东站站加固约23米(84幅)，共计 5796m。高压旋喷桩采用三重管法，水泥掺量不低于20％，并由现场试验确定；施工参数及工艺应结合工程情况进行现场试验确定。
高压旋喷桩有效直径800mm，要求28天的无侧限抗压强度大于 1.0MPa，渗透系数不大于1×10-7cm/s。
采用P42.5级普通硅酸盐水泥，水泥最终掺量及外加剂根据试验确定，水灰比为0.8～1.2，高压水泥浆的压力应大于20MPa，流量应大于30L/min，气流压力宜大于0.7Mpa，提升速度宜为0.1m/min～ 0.2m/min。
旋喷桩垂直度偏差不大于1％，桩定位偏差不大于50mm，旋喷管分段提升的搭接长度不得小于100mm。
图6为旋喷桩堵漏示意图
步骤五、开挖过程中有风险的地连墙接缝处WSS注浆加固补强。
基坑开挖过程中可能存在的地连墙接缝位置渗漏水等情况，此时利用WSS对对应地连墙的位置进行注浆加固。
WSS注浆加固有如下的优点：
1.施工速度快
2.成桩效果好
3.机械易操作
4.机械体积小
地连墙接缝处WSS注浆加固
步骤六、坑外增设疏干兼降压井，如遇险情立即开启，把风险降至最低。
根据目前2号线施工的情况统计分析，开挖至负二层易发生基坑突涌。为避免喷涌、突涌的发生，降低坑内外的水头差，外增设降水井。
1)对于浅层富含潜水的粉砂、粉土层，需在坑外布置疏干井降低基坑内开挖土体的含水量，便于基坑开挖的顺利进行。
2)控制降水对坑内外坑底土体变形的影响，减少在坑内梁、柱等围护、支护结构体内产生的附加应力。
开挖时候安全风险较大。如果开挖过程中发生突涌情况，马上启用坑外降水井能起到立杆见影的效果。随后采用坑内坑外注浆，成为最有效遏制险情进一步发生的方法。
步骤七、及时架设支撑，进行放坡开挖，严格执行掏槽检缝制度。
基坑每开挖一层预先对地连墙接缝进行开挖，查看地连墙接缝是否渗漏水。掏槽检缝的作用一方面可以检验地连墙接缝位置是否异常；另一方面，先开挖中间位置而未进行掏槽检缝，钢支撑端部一旦涌水涌砂无法进行立即反压回填，挖机受作业空间限制无法第一时间进行反压，人工倒运沙袋速度较慢。
步骤八、加强现场施工监测，通过监测数据指导基坑开挖。
控制基坑变形的主要方法有：
(1)增加围护结构和支撑的刚度；
(2)增加围护结构的人土深度；
(3)加固基坑内被动区土体。加固方法有抽条加固、裙边加固及二者相结合的形式；
(4)减小每次开挖围护结构处土体的尺寸和开挖支撑时间，这一点在软土地区施工时尤其有效；
(5)通过调整围护结构深度和降水井布置来控制降水对环境变形的影响。确实是基坑开挖前和开挖中都要做好降水，但是降水对基坑的变形有很大的影响，所以才要控制降水。
步骤九、渗漏水处理方法
地下连续墙缝(洞)渗漏处理
如果地下连续墙缝(洞)出现渗漏现象，先对接缝处薄弱混凝土进行剔除，剔除宽度约3cm，深度约2-5cm，剔除的深度可根据渗流范围确定；然后用堵漏王或者双快水泥进行填缝处理，同时插入一塑料的引流管，将水引出；待堵漏灵强度提高后，扎紧引流管。也可从引流管内注入聚氨酯或对周边地下连续墙缝隙处打孔注入聚氨酯堵漏。操作过程如图7所示：
步骤十、轻微管涌处理方法
处理步骤:
(1)剔凿清理漏水点(将缝隙处强度较低的混凝土剔除完，并满足设置导流管和粘连封堵材料即可)。
(2)插设导流管。
(3)涂抹封堵材料(堵漏灵、双快水泥)。
(4)从引流管内注入双液浆进行漏水点封堵，或者在基坑外侧引孔注入双液浆。
图8地下连续墙轻微管涌堵漏示意图
步骤十一、严重管涌处理方法
①如地下连续墙面有较明显突出不平现象，简单进行剔凿处理。
②把预先加工好的封堵钢板贴置于地下连续墙面上，漏水点与导流钢管正对，水流通畅。
③打入膨胀螺栓，使封堵钢板固定牢固。
④用棉沙拌合油脂材料(粘状油脂)封边，用扁状钢钎沿封堵钢板四周缝隙打入，使封堵钢板与地下连续墙之间缝隙填充密实，然后用堵漏灵或快硬水泥封堵钢板周边。
⑤关闭阀门，在阀门另一侧焊接双液浆注浆管，焊接完成后，打开阀门从引流管注入浆液封堵漏水点；或者，关闭阀门，从基坑外侧进行注浆封堵。
图9为严重管涌处理方法图
步骤十二、严重管涌“空中”处理方法
搭设临时平台；镶入木楔、钢筋、钢板加固；反压沙袋漏点上下墙缝加固；WSS注浆机双液浆加固；砂袋分层揭开加固；砂袋清理；墙缝焊接钢板加固；
步骤十三、暗漏处理方法图10所示
(1)插入导流管，尽量与地下连续墙漏水点接触紧密。
(2)用袋装水泥筑第一道围堰，同时用沙袋筑第二道围堰。
(3)在第一道围堰与地下连续墙形成的空仓内填入碎石，然后用木板加盖，再在盖板上用袋装水泥覆压。
(4)在第二道围堰与地下连续墙形成的空仓内浇筑混凝土，边浇混凝土边灌入水玻璃，使之快速凝固。或灌入水泥浆液，边灌水泥浆边灌水玻璃，使之快速凝固。
(5)关闭阀门。
基坑开挖过程中，如地下连续墙与开挖土体的阴角部位出现管涌，且涌水量很大情况下，人工对涌水点位置已无法接近，可采用机械挖土对涌水点进行土方反压，同时人工在外围砌筑围堰，并在围堰内填筑混凝土，进行覆压封闭，然后在基坑外侧进行旋喷桩加固。如图11所示
(1)利用机械挖土，快速进行土方反压。
(2)人工同时用沙袋在漏水范围外围筑围堰。
(3)将围堰从周边向漏水范围逐渐缩小，待围堰比反压土方高 50cm，且围堰内面积较小(约2㎡)时，利用泵车将围堰内快速泵入混凝土进行覆压，同时在混凝土上洒双快水泥或者堵漏灵，加快混凝土凝结速度。
(4)坑外引孔注浆或者用旋喷桩进行堵漏处理。
3富水砂层基坑开挖经验归纳
(1)富水砂层基坑开挖钢支撑架设一定要及时并适当增大轴力。
(2)基坑开挖过程中加强基坑内外的巡视工作，每个现场管理人员配备对讲机。巡视主要几个控制点为地连墙接缝位置是否有渗漏水、渗漏水是否含有泥沙是否有增大的趋势，钢支撑是否有异响、地表是否有明显开裂等。
(3)基坑开挖到最后一层收底一定要快，如特殊原因不能一天内进行收底浇筑，那么采取收底完的部分立即进行封底浇筑，适当提高混凝土的标号和厚度，尽早的形成强度。
(4)注意承压水水位控制和疏干井水位控制，疏干井水位需满足开挖面一下1米的要求。
(5)定期检查应急物资储备情况，采用的反压沙袋、木楔子、钢板、棉被、聚氨酯、应急手电、对讲机等。应急物资装入吊篮内，跟着开挖面放置
(6)加强现场的应急演练及桌面推演，每个人明确各自的岗位，知道关键点，具备处置一般涌水涌砂的能力。
(7)多与本地专家进行沟通交流，开挖前预约专家进行现场指导工作，根据指导意见现场认真落实。
(8)严格执行分层分段开挖，富水砂层中严禁掏沟槽和大锅底开挖，降水工作要认真落实，严格执行。
(9)在坑外适当增加疏干井兼降压井，一旦发生险情及时进行开启，可有效的减少涌入基坑内的水量，
关于应急抢险：险情发生后不能慌乱，立即上报项目经理调动所有人员进行抢险，项目部配置应急抢险班组(人员包括：WSS注浆人员4人，水平注浆人员3人，堵漏人员3人，项目部杂工班配合)。现场根据险情出现的情况，制定抢险的方案，对于一般的地连墙渗漏水：有条件的首先在渗漏位置贴上钢板，采取砂袋反压，坑外同步开启备用降水井，注浆班组采用WSS在渗漏位置坑外注双液浆或聚氨酯。抢险的原则：浑水变清水，大水变小水。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种富水砂层中基坑开挖方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、地连墙渗漏水检测；
步骤二、进行地质雷达扫描，预防底部存在空洞；
步骤三、在薄弱的地连墙接缝位置封堵钢板，避免墙缝薄弱位置发生喷涌；
步骤四、地连墙接缝位置采用高压旋喷桩进行墙缝止水；
步骤五、开挖过程中有风险的地连墙接缝处WSS注浆加固补强；
步骤六、坑外增设疏干兼降压降水井；
步骤七、及时架设支撑，进行放坡开挖，严格执行掏槽检缝制度；
步骤八、加强现场施工监测，通过监测数据指导基坑开挖。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述方法还包括：步骤九、渗漏水处理；
步骤十、轻微管涌处理；
步骤十一、严重管涌处理；
步骤十二、严重管涌“空中”处理方法；
步骤十三、暗漏处理方法。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述方法具体为：
步骤一、采用德国FGM地连墙渗漏水检测技术
采用德国FGM地连墙检测技术，对地连墙施工质量进行一个可靠的数据分析，对薄弱位置进行坑外加固，做到心中有数；提供技术工具，在基坑开挖前和隧道进出洞前捕捉渗漏风险点，掌握安全管理的主动权；由事后危机处理向风险控制转型；
FGM地连墙检测技术解释说明
本项技术通过对地下工程发生渗漏时水中微弱离子的运动进行高灵敏度量测，从而探测复杂地下结构的渗漏情况；在渗漏情况下，即便是轻微的渗漏，也会由于水离子的运动，产生整个地层电场的变化，对于此变化，通过开的位置，从而探得渗漏点；
对于更加微弱的渗漏，可以进行人工主动追踪，从而获得更加精确的渗漏点探测结果；人工主动追踪法通过在外围多点多深度施加追踪电势，与内侧的对应电极合作测量，在潜在的渗漏点或弱化面存在情况下，放大该异常值，与无渗漏相比，就能高灵敏度地迅速取得探测结果；
地下水在多孔介质中作层流运动和流动，两者之间存在物理和数学上的相似性；
步骤二、进行地质雷达扫描，预防底部存在空洞
根据相关参数和勘查资料，结合两个站点工程的特点和场地环境，按照规范和标准的要求，对南通东站站南北侧路面、南通东站站端头井采用地质雷达和高密度面波综合检测技术，以保证检测成果的科学性、准确性、有效性；
采用现场踏勘、测量的方法，进行现场详细测量，明确检测区域现状；
采用地质雷达和高密度面波检测技术，开展检测区域的无损检测，排查可能存在的疏松和脱空等隐患；结合多种勘探结果，综合分析道路缺陷和病害的具体部位；
地质雷达对基坑周边进行检测
路面雷达探测解释说明
(1)地质雷达
地质雷达系统由一体化主机、天线及相关配件组成；采用主频为1MHz-1GHz的电磁波，通过发射天线发射宽频带短脉冲，由接收天线接收反射回波，主机记录并传输至接收机进行整形和放大等处理；信号在PC端依照幅度大小进行编码，并以伪彩色/灰色电平图或波形堆积图的方式，形成雷达剖面图；
电磁波在介质中传播的路径、波形和电磁场强度，将随着介质的电性参数及几何形态的差异而变化；因而，对回波信号进行处理和图像解译，即可确定地下界面或目标体的空间位置或结构特征；
(2)高密度面波法
半空间弹性介质在点荷载作用下，产生体波和面波；面波波面是以激发点为柱心的圆柱面，有水平和垂直成分，质点振动轨迹为椭圆；面波振幅随深度急剧衰减，在半波长内约集中了全部能量的80％；面波频率越高，波长越短，穿透深度越浅，其播速能综合反映半波长深度范围内介质的地下构造；通过获得不同频率面波的播速，将深度信息分离，即可得到整个地下构造信息；
步骤三、在薄弱的地连墙接缝位置封堵3mm钢板，避免墙缝薄弱位置发生喷涌；
钢板封堵施工工艺为：
(1)封堵钢板
①采用平钻和手锤将接缝位置凿平处理；
②采用灰刀将接缝处表面泥土处理干净；
③摆正钢板位置，采用冲击钻将膨胀螺栓孔位钻进25cm，将钢板固定牢固，
④钢板封堵完成后，采用水不漏将钢板左右下方封堵密实，等水不漏凝固以后从钢板上方灌入砂浆将钢板与地连墙之间缝隙充填密实；
⑤第1块钢板封堵完成后，向上或向下续接钢板，钢板与钢板之间间隙不大于1cm；其它步骤同上述工序要求；
为保证已开挖基坑安全，减少基坑漏水事故发生的可能性，特制定地连墙接缝钢板封堵方法，减少基坑渗漏的可能；
(1)需要处理的地连墙接缝要求
①换乘段负三层范围内所有地连墙接缝必须封堵钢板；
②下步开挖过程中，及时封堵钢板，减少基坑渗漏的风险；
(2)封堵钢板的工艺标准
①材料准备
⑴钢板:每块钢板厚度3mm，长度80cm，宽度80cm，预留4个宽30mm、长80mm孔洞；
⑵膨胀螺栓:采用长度25cm，直径20mm膨胀螺栓；
⑶冲击钻:冲击钻型号，钻杆长度30cm；
⑷水不漏:采用北京中建瑞特防水建材有限公司生产的速凝型水不漏；
步骤四、地连墙接缝位置采用800高压旋喷桩进行墙缝止水；
因南通东站站开挖深度较深，南通东站站东侧涉及既有铁路，西侧端头2根DN1800给水管，对沉降要求异常严禁，为确保基坑开挖安全对地连墙接缝进行施做旋喷桩；
南通东站站共有地墙接缝84个，每个接缝处采用直径800，品字型高压旋喷进行加固，南通东站站加固约23米(84幅)，共计5796m；高压旋喷桩采用三重管法，水泥掺量不低于20％，并由现场试验确定；施工参数及工艺应结合工程情况进行现场试验确定；
高压旋喷桩有效直径800mm，要求28天的无侧限抗压强度大于1.0MPa，渗透系数不大于1×10-7cm/s；
采用P42.5级普通硅酸盐水泥，水泥最终掺量及外加剂根据试验确定，水灰比为0.8～1.2，高压水泥浆的压力应大于20MPa，流量应大于30L/min，气流压力宜大于0.7Mpa，提升速度宜为0.1m/min～0.2m/min；
旋喷桩垂直度偏差不大于1％，桩定位偏差不大于50mm，旋喷管分段提升的搭接长度不得小于100mm；
步骤五、开挖过程中有风险的地连墙接缝处WSS注浆加固补强；
基坑开挖过程中可能存在的地连墙接缝位置渗漏水等情况，此时利用WSS对对应地连墙的位置进行注浆加固；
WSS注浆加固有如下的优点：
施工速度快、成桩效果好、机械易操作机、械体积小
地连墙接缝处WSS注浆加固
步骤六、坑外增设疏干兼降压井，如遇险情立即开启，把风险降至最低；
开挖至负二层易发生基坑突涌；为避免喷涌、突涌的发生，降低坑内外的水头差，外增设降水井；
1)对于浅层富含潜水的粉砂、粉土层，需在坑外布置疏干井降低基坑内开挖土体的含水量，便于基坑开挖的顺利进行；
2)控制降水对坑内外坑底土体变形的影响，减少在坑内梁、柱等围护、支护结构体内产生的附加应力；
开挖时候安全风险较大；如果开挖过程中发生突涌情况，马上启用坑外降水井能起到立杆见影的效果；随后采用坑内坑外注浆，成为最有效遏制险情进一步发生的方法；
步骤七、及时架设支撑，进行放坡开挖，严格执行掏槽检缝制度；
基坑每开挖一层预先对地连墙接缝进行开挖，查看地连墙接缝是否渗漏水；掏槽检缝的作用一方面可以检验地连墙接缝位置是否异常；另一方面，先开挖中间位置而未进行掏槽检缝，钢支撑端部一旦涌水涌砂无法进行立即反压回填，挖机受作业空间限制无法第一时间进行反压，人工倒运沙袋速度较慢；
步骤八、加强现场施工监测，通过监测数据指导基坑开挖；
控制基坑变形的主要方法有：
(1)增加围护结构和支撑的刚度；
(2)增加围护结构的人土深度；
(3)加固基坑内被动区土体；加固方法有抽条加固、裙边加固及二者相结合的形式；
(4)减小每次开挖围护结构处土体的尺寸和开挖支撑时间，这一点在软土地区施工时尤其有效；
(5)通过调整围护结构深度和降水井布置来控制降水对环境变形的影响；确实是基坑开挖前和开挖中都要做好降水，但是降水对基坑的变形有很大的影响，所以才要控制降水。
4.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述渗漏水处理方法具体为：
先对接缝处薄弱混凝土进行剔除，剔除宽度3cm，深度2-5cm，剔除的深度可根据渗流范围确定；然后用堵漏王或者双快水泥进行填缝处理，同时插入一塑料的引流管，将水引出；待堵漏灵强度提高后，扎紧引流管；或从引流管内注入聚氨酯或对周边地下连续墙缝隙处打孔注入聚氨酯堵漏。
5.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述步骤可以单独用或结合使用，具体看施工情况；最终目的是确保基坑开挖稳定的同时降低额外投入的成本。
6.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述轻微管涌处理方法具体为：
(1)剔凿清理漏水点；将缝隙处强度较低的混凝土剔除完，并满足设置导流管和粘连封堵材料即可；
(2)插设导流管；
(3)涂抹封堵材料；
(4)从引流管内注入双液浆进行漏水点封堵，或者在基坑外侧引孔注入双液浆。
7.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述严重管涌处理方法具体为：
①如地下连续墙面有较明显突出不平现象，简单进行剔凿处理；
②把预先加工好的封堵钢板贴置于地下连续墙面上，漏水点与导流钢管正对，水流通畅；
③打入膨胀螺栓，使封堵钢板固定牢固；
④用棉沙拌合油脂材料封边，用扁状钢钎沿封堵钢板四周缝隙打入，使封堵钢板与地下连续墙之间缝隙填充密实，然后用堵漏灵或快硬水泥封堵钢板周边；
⑤关闭阀门，在阀门另一侧焊接双液浆注浆管，焊接完成后，打开阀门从引流管注入浆液封堵漏水点；或者，关闭阀门，从基坑外侧进行注浆封堵。
8.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述严重管涌“空中”处理方法具体为：搭设临时平台；镶入木楔、钢筋、钢板加固；反压沙袋；漏点上下墙缝加固；WSS注浆机双液浆加固；砂袋分层揭开加固；砂袋清理；墙缝焊接钢板加固。
9.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述暗漏处理方法为：(1)插入导流管，尽量与地下连续墙漏水点接触紧密。
(2)用袋装水泥筑第一道围堰，同时用沙袋筑第二道围堰。
(3)在第一道围堰与地下连续墙形成的空仓内填入碎石，然后用木板加盖，再在盖板上用袋装水泥覆压。
(4)在第二道围堰与地下连续墙形成的空仓内浇筑混凝土，边浇混凝土边灌入水玻璃，使之快速凝固。或灌入水泥浆液，边灌水泥浆边灌水玻璃，使之快速凝固。
(5)关闭阀门。
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