CN115262657B - 一种基坑回灌后涌水通道的封堵方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基坑回灌后涌水通道的封堵方法，当基坑的基底出现涌水涌砂并且引流和反压无效时，抽取外部水源回灌基坑；在基坑涌水涌砂处下放钢护筒；在所述钢护筒的底部的土体形成双液浆封底；将钢护筒内部明水抽干；在钢护筒内钻注浆孔，用沙袋对所述注浆孔的孔口反压；采用注浆管穿透所述沙袋，将所述注浆管伸入所述注浆孔；通过所述注浆管向所述注浆孔内注入双液浆；观察确认涌水涌砂被完全封堵后，抽出基坑中的回灌水。本发明的有益效果是：当基坑出现突涌时，采用外部水源回灌基坑，可有效保障基坑及周边环境的安全，采用钢护筒为封堵施工提供安全的作业环境，采用沙袋反压注浆孔，并采用带有活动锥头的双层套管穿透沙袋，双层套管灌注双液浆封堵突涌水通道，加固坑底土体，可有效控制基坑突涌，封堵作业易于施工，封堵效果好。

Description

一种基坑回灌后涌水通道的封堵方法

技术领域

本发明涉及承压水地层基坑突涌回灌后的处理方法，尤其涉及一种基坑回灌后涌水通道的封堵方法。

背景技术

高承压水软土地层基坑涌水十分危险，关系到基坑、周边环境及人员的安全。基底开始出现清水细流渗出时，一般采取插入水管导流。当出现涌水涌砂现象时，通常立刻调运混凝土、土方，在涌水涌砂位置进行反压。发明专利“一种高承压水地层基坑突涌应急处理方法”（专利号CN105780793B）给出了基坑突涌尚未回灌前的应急处理措施，搭设钢护桶罩住突涌点进行泄压，水位静止后对护桶周围地层进行WSS注浆。实用新型专利“一种承压水地层基坑底部突涌处理设备”（专利号CN214738180U）给出了带有压板的移动门架，通过电机驱动压板上下移动，对涌水位置的地层进行按压止水。发明专利“深基坑承压水突涌减压控水的混凝土底板浇筑方法”（专利号CN108571020B）叙述了通过设置减压管井降低混凝底板浇筑区域突涌水风险，短期内解决深基坑突涌水问题。实用新型专利“深基坑减压井侧壁突涌的处理装置”（专利号CN211172033U）提供的基坑减压井侧壁突涌处理装置包括分流孔洞、滤芯和引流井，属于事前防范装置。实用新型专利“一种孔隙型土层基坑突涌快速处理装置”（专利号CN208857817U）给出的结构包括可插入孔隙土体的下管节，带有泄水阀门的上管节以及固定在下管节周围的按压板。发明专利“基坑突涌应急处理方法及结构”（专利号CN108018859B）提供了基坑涌水时采用钢管罩住涌水位置，并接长钢管与支撑梁拉结，最后补浇混凝土的控制方法。

上述装置和方法适用于基坑涌水前或涌水初期，核心是基坑涌水导流、反压、释放水头压力和注浆加固。上述方法和上述装置中有些采用钢护筒或者钢管罩住涌水位置，释放水头压力，在钢护筒外无水而护筒内部充水条件下，对护筒底部地层注浆加固。但上述方法和装置不涉及护筒内封底、抽水、引孔、刺破沙袋和推进式注浆等工艺，不能解决基坑引流和反压无效时基坑回灌后的涌水通道的封堵处理。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基坑回灌后涌水通道的封堵方法，提供一种安全可靠，实用性好，易于操作的高承压水基坑突涌回灌后的方法和封堵结构方案，在发生突涌时保证基坑安全，实现基坑突涌回灌后对渗漏的有效封堵。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基坑回灌后涌水通道的封堵方法，所述方法的步骤包括：

a. 当基坑的基底出现涌水涌砂并且引流和反压无效时，抽取外部水源回灌基坑；

b. 在基坑涌水涌砂处下放钢护筒；

c. 向所述钢护筒内注入双液浆，在所述钢护筒的底部的土体形成双液浆封底，隔断所述钢护筒筒內水体与筒外水体的连通；

d. 将所述钢护筒内部明水抽干；

e. 在所述钢护筒内钻注浆孔，所述注浆孔打穿所述双液浆封底，钻孔完成后立即用沙袋对所述注浆孔的孔口反压；

f. 采用注浆管穿透所述沙袋，将所述注浆管伸入所述注浆孔；

g. 通过所述注浆管向所述注浆孔内注入双液浆；

h. 观察确认涌水涌砂被完全封堵后，抽出基坑中的回灌水。

更进一步，作为优先选用的水源，所述外部水源包括河水或外部管道供水的水源。

更进一步，一种较佳的钢护筒结构是，所述钢护筒是直径不小于1500mm的圆形钢筒，所述钢护筒的上端设有吊耳，所述钢护筒的内壁设有人梯。

更进一步，在步骤d中，采用抽水泵抽取所述钢护筒内的水体，在步骤e至步骤g期间，继续采用抽水泵抽水，避免钢护筒内积水。

更进一步，在步骤e中，采用水钻在所述钢护筒内钻多个深度不同的注浆孔，在步骤g中，先对最小深度的注浆孔内注入所述双液浆，然后按深度递增的顺序依次对其他注浆孔内注入所述双液浆。

更进一步，步骤g中，所述多个注浆孔的注浆深度包括3.5m，6m，9m及12m。

更进一步，在步骤g中， 所述双液浆是水泥浆和水玻璃溶液的双液浆，所述水玻璃溶液中液态水玻璃原液与水的体积比为2:1，所述液态水玻璃原液的波美度为45，所述水泥浆的水灰比为0.7～1.0，水泥浆与水玻璃溶液体积比为1：1。

更进一步，在步骤f中，一种优先的注浆管结构是，所述注浆管包括管体，所述管体的前端设有活动锥头，所述管体是设有内管和外管的双层套管，所述活动锥头是在所述管体前端伸缩的活动锥头，所述活动锥头收缩时顶压在所述管体的前端，所述活动锥头在重力及注浆压力的作用下脱开所述管体的前端。

本发明的有益效果是：当基坑出现突涌时，采用外部水源回灌基坑，可有效保障基坑及周边环境的安全，采用钢护筒为封堵施工提供安全的作业环境，采用沙袋反压注浆孔，并采用带有活动锥头的双层套管穿透沙袋，双层套管灌注双液浆封堵突涌水通道，加固坑底土体，可有效控制基坑突涌，封堵作业易于施工，封堵效果好。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。

附图说明

图1 是本发明涉及的基坑突涌状态示意图；

图2 是本发明外部水源回灌基坑的示意图；

图3 是本发明下放钢护筒的示意图；

图4 是本发明钢护筒内注入双液浆的示意图；

图5 是本发明钢护筒内部明水抽干的示意图；

图6 是本发明钻取注浆孔的示意图；

图7 是本发明用沙袋反压注浆孔口的示意图；

图8 是本发明钻取四个不同深度注浆孔口的示意图；

图9 是本发明注浆管穿透沙袋的示意图；

图10 是本发明通过注浆管向注浆孔内注入双液浆的示意图；

图11 是本发明四个注浆孔完成注浆的示意图；

图12 是本发明钢护筒结构示图；

图13 是本发明注浆管结构示图；

图14 是本发明注浆管结构示图，活动锥头自由下落脱开管体的前端；

图15 是本发明注浆管结构分解图。

具体实施方式

如图1至图11，一种基坑回灌后涌水通道的封堵方法，所述方法的步骤包括：

a. 当基坑10的基底11出现涌水涌砂20并且引流和反压无效时，抽取外部水源回灌基坑，如图1，图2所示；

b. 在基坑涌水涌砂处下放钢护筒30，如图3所示；

c. 向所述钢护筒内注入双液浆，在所述钢护筒的底部的土体形成双液浆封底31，隔断所述钢护筒筒內水体与筒外水体的连通，如图4所示；

d. 将所述钢护筒内部明水抽干，如图5所示；

e. 在所述钢护筒内钻注浆孔12，所述注浆孔打穿所述双液浆封底，钻孔完成后立即用沙袋13对所述注浆孔的孔口反压，如图6至图8所示；

f. 采用注浆管40穿透所述沙袋13，将所述注浆管伸入所述注浆孔12如图9所示；

g. 通过所述注浆管向所述注浆孔内注入双液浆15，如图10、图11所示；

h. 观察确认涌水涌砂被完全封堵后，抽出基坑中的回灌水。

所述外部水源包括河水或外部管道供水的水源。

如图12，所述钢护筒30是直径d不小于1500mm的圆形钢筒，所述钢护筒的上端设有吊耳31，所述钢护筒的内壁设有人梯32。

在步骤d中，采用抽水泵33抽取所述钢护筒内的水体，在步骤e至步骤g期间，继续采用抽水泵抽水，避免钢护筒内积水。

在步骤e中，采用水钻34在所述钢护筒内钻多个深度不同的注浆孔（如图8中12a、12b、12c、12d），在步骤g中，先对最小深度的注浆孔内注入所述双液浆，然后按深度递增的顺序依次对其他注浆孔内注入所述双液浆。

步骤g中，所述多个注浆孔的注浆深度包括3.5m，6m，9m及12m。

在步骤g中，所述双液浆是水泥浆和水玻璃溶液的双液浆，所述水玻璃溶液中液态水玻璃原液与水的体积比为2:1，所述液态水玻璃原液的波美度为45，所述水泥浆的水灰比为0.7～1.0，水泥浆与水玻璃溶液体积比为1：1。

如图13、图14，在步骤f中，所述注浆管包括管体40，所述管体的前端设有活动锥头41，所述管体是设有内管42和外管43的双层套管，所述活动锥头是在所述管体前端伸缩的活动锥头，所述活动锥头收缩时顶压在所述管体的前端，所述活动锥头在重力及注浆压力的作用下脱开所述管体的前端，如图14所示。

实施例一：

如图12，一种钢护筒,用于基坑突涌回灌后涌水通道的封堵施工。

钢护筒30是直径d=1500mm的圆形焊接钢筒，钢护筒的上端设有两只对称的吊耳31，钢护筒的内壁设有人梯32。钢筒的高度应大于基坑内最高水位1m以上，本实施例中，钢护筒的高度h=6000mm。使用前对钢护筒的焊接吊耳进行超声波探伤，以保证吊装安全。

实施例二：

如图13至图15，一种注浆管，用于基坑突涌回灌后涌水通道的封堵施工。

注浆管包括管体40和活动锥头41，管体是设有内管42和外管43的双层套管，内管是DN20的钢管，外管是DN40钢管，内管和外管同轴，在内管和外管之间留有可流通浆液的空间。内管和外管在上端通过连接筋板44焊接固定，在内管与外管之间设有多个固定销45，每三个固定销一组，环绕内管圆周等分分布，固定销45焊接在内管上，固定销的外端顶在外管的内壁上，使内管与外管保持同轴。内管的前端缩进外管内，外管前端的管壁设有一段导槽46，导槽46穿透外管两侧的管壁，导槽的位置对应于内管的缩进段S1，即内管的前端避开了导槽穿过的空间。

活动锥头41可以在管体前端伸缩移动。活动锥头设有椎体47、外导轴48、内导轴49和导销4a，为了便于穿透沙袋，活动锥头的锥度（即椎体47的锥度）α=60°。外导轴48与外管的内孔滑动配合，内导轴49伸入内管的内孔，内导轴与内管的内孔滑动配合。内导轴设有一个导销孔4b，导销4a通过导销孔4b垂直穿过内导轴49，导销4a与导销孔4b采用静配合，使导销在使用时不会脱出内导轴。导销的两端在导槽46沿导槽移动。

内导轴的后部设有三个导流槽4c，三个导流槽圆周等分分布。

在活动锥头41向下抵在抵压物体（如沙袋）上时，活动锥头收缩，顶压在管体的前端（如图13所示的状态），即锥体47顶压在外管43的下端。当活动锥头刺穿并脱离抵压物体时，活动锥头依靠重力及注浆压力下离开管体的前端（如图14所示），此时，锥体47与外管43的下端分离，外管的前端成导通状态，同时内导轴49向下移动，导流槽4c使内管的前端导通。内导轴49的尾部仍在内管的内孔中，内导轴49与导销4a使活动锥头不会从管体上掉落。

注浆管采用设有内管和外管的双层套管，可满足双液浆封堵的需要，活动锥头可刺穿沙袋，使注浆管进入注浆孔内，活动锥头可以在重力作用下使注浆管的前端开放，操作方便，可靠性高。

实施例三：

如图1至图11，在一个地铁建设工程中，其地质情况较为复杂，地层整体呈厚层带状分布，基坑范围地层从上向下依次为淤泥质土、液化中粗砂、含泥中粗砂、含粗砂粉质粘土。基坑内设有降压井14，降压井口直径273mm，还设置有坑外承压水观测井。基坑7-8轴下翻梁开挖完成后，靠近降压井壁（距离约40cm）处出现渗水，封堵后在开挖接地过程中由接地处流出，含少量泥砂，随后用引流管引出。然后施工垫层、铺设防水卷材、浇筑保护层。渗水处水流逐渐变大，在降压井旁压力最大处用一根5cm钢管引流到施工段外，流量稳定，随后加班加点绑扎钢筋，准备浇筑底板保障基坑安全。在标准段第三段主体结构底板施工过程中，基底出现涌水涌砂现象，立刻调运混凝土、土方反压，但反压无效。为了保证基坑及周围建筑物的安全，采用了本发明的基坑回灌后涌水通道的封堵方法。

步骤包括：

a. 如图1所述，当基坑10的基底11出现涌水涌砂20时，抽取外部水源回灌基坑，如图1，图2所示，回灌水位为5m，使基坑及周围建筑物的安全得到保证。本实施例中的外部水源是附近的河水。在基坑回灌的条件下，通过基坑外的观测井、基坑内水位标杆监测坑内外水位，观察基坑中水体冒泡活动的位置，结合基坑周围地表和建筑物的监测数据，分析基底的涌水位置和涌水量，判断基坑内外地下水是否相通。经分析，排除了地墙接缝渗漏的可能性，明确基坑涌水是因为降压井堵塞，承压水沿井壁向上涌出造成基坑底板突水涌砂。

b. 制作一个如实施例一所述的钢护筒30，钢护筒的高度为6m，高出回灌水位1m。采用基坑上已设有的龙门吊，吊放护桶到基坑涌水涌砂的位置（突涌点），将突涌点及堵塞的降压井14罩住，如图3所示。

c. 向钢护筒内注入双液浆，对钢护筒与土体接触区域注浆，双液浆是水泥浆和液态水玻璃的双液浆，双液浆达到强度后，隔断所述钢护筒內水体与筒外水体的连通，并在钢护筒的底部的土体形成双液浆封底31，如图4所示。

d. 在钢护筒中下放抽水泵33，将所述钢护筒内部明水抽干，并将抽水泵留在护筒底部防止涌水，保障作业人员安全，如图5所示。

e. 如图6至图8所示，操作人员从人梯32下到钢护筒的筒底作业，在钢护筒内钻注浆孔12，本实施例环绕降压井14，采用水钻34钻取四个注浆孔（如图8中12a、12b、12c、12d），注浆孔打穿双液浆封底、基坑的底板，进入坑底土体内部，其深度分别为3.5m，6m，9m及12m，每个注浆孔钻孔完成后立即用沙袋13对注浆孔的孔口反压，防止涌水涌砂。

f. 如图9所示，采用实施例二所述的注浆管40穿透沙袋13，将注浆管伸入注浆孔12 。要预先做好四支注浆管，长度分适合于深度为3.5m，6m，9m及12m的四个注浆孔的注浆操作。如对于深度为3.5m的注浆孔，其注浆管的长度为3.5m+钢护筒高度。在下管操作中，注浆管40前端的活动锥头41抵在外管的前端穿透沙袋13，当注浆管穿过沙袋后，活动锥头41会在注浆压力及重力作用下下落，脱开注浆管的前端（如图14所示），使内管和外管的前端形成开放的端口。若活动锥头直接穿过沙袋困难时，可采用震动下管的方式，使活动锥头带动注浆管穿过沙袋，进入注浆孔12，并伸入到设定深度。在某些地质条件下，注浆孔会打入松软含水地层，注浆孔的下端没有规则的孔形，没有活动锥头自由下落的空间，但在注浆液的压力作用下，活动锥头依然能够顺利脱开注浆管的前端。

g. 如图10、图11所示，通过注浆管向注浆孔内注入双液浆15，注浆方式为从地层浅部向深部推进式注浆，由上向下逐步封闭涌水通道、加固地层。先从注浆深度最短的3.5m注浆管开始注浆，3.5m注浆管注浆完成可将降压井14井壁周边渗涌水通道初步封死后，再对6m、9m注浆管注浆，直到12m注浆管注浆完成。注浆浆液为双液浆，凝结时间约为30s。注浆压力可控制在涌水压力的2～3倍。双液浆是水泥浆和液态水玻璃溶液的双液浆，液态水玻璃溶液由液态水玻璃原液与水混合而成。液态水玻璃原液的波美度为45，液态水玻璃原液原液与水的体积比为2:1。水泥浆的水灰比为0.7～1.0，水泥浆与液态水玻璃溶液的体积比为1：1。

h. 注浆管全部注浆完毕后，为确保渗水通道被完全封住，观察坑内是否还有气泡冒出，并通过对基坑内外水位观测，如24小时内水位没有上涨，则基坑内突涌水通道被封住。观察确认涌水涌砂被完全封堵后，再逐步抽出基坑中的回灌明水。

高承压水软土地层基坑涌水十分危险，关系到基坑、周边环境及人员的安全。基底开始出现清水细流渗出时，一般采取插入水管导流。当出现涌水涌砂现象时，通常要立刻调运混凝土、土方，在涌水涌砂位置进行反压。当土方反压仍不能遏制水砂的涌出时，本发明的基坑回灌后涌水通道的封堵方法，秉持“先控后治”的原则对基坑及时反压回灌，保证基坑和周围建构筑物安全的前提下，进行事后有序处理。

设置坑外观测井、基坑明水监测标杆，可以掌握基坑内外水位的变化，分析基坑周围地表和建筑物变形数据，结合基坑回灌水体中气泡活动情况，确定涌水量、涌水位置以及是否涌砂。在涌水点处设置水中钢护筒及双液浆封底固定，钢护筒内水抽干后施工人员下到桶底作业，采用水钻打穿护桶内双液浆封底，并及时用沙袋反压，推进式分段双液注浆。

本发明的基坑回灌后涌水通道的封堵方法还具有以下突出的优点：

（1）现场取材，经济环保，作业时间短。

所用钢护桶、注浆管的原材，注浆材料中的水泥和水玻璃现场取材方便。龙门吊、双液浆注浆机和水钻为工程项目常用设备。仅需准备少量沙袋，制作带有活动锥头的注浆管。

（2）作业安全。

采用龙门吊运输、下放钢护桶，避免了人工搬运的作业风险。采用钢护筒+钢护筒内双液浆封底隔水+水泵抽水技术，保障了施工人员护桶内底部作业的安全。水泵以及配置的人梯，为出现险情时提供了安全保障和逃生通道。通过水钻引孔将护桶底部双液浆加固体打穿，引孔完成后立即用提前准备的沙袋反压，防止钻孔喷水及二次涌水。

（3）作业时间短，封堵效果显著。

推进式多层次双液注浆工艺，从上向下逐步加固地层，封堵涌水通道。简易而特殊的双层注浆管设计，保障了水泥和水玻璃溶液在地层深部快速反应凝固。本方案中的双液浆凝固时间短，封堵涌水点速度快，封堵效果良好。

本发明经过多次实践，在高承压水基坑突涌回灌后的处理上实用高效、安全可靠，现场取材经济环保，现场所用设备为项目部常用设备，该方法和装置为今后封堵基坑回灌后突涌点渗漏提供了宝贵的工程经验。

本发明不仅适应于承压井滤管堵塞引起的基坑涌水回灌后涌水通道封堵，还适用于承压水压降未达到要求引起的基坑底板破裂涌水回灌后涌水通道封堵，同样适合于其他原因引起的基坑底部涌水回灌后涌水通道封堵情况。

Claims (5)

1.一种基坑回灌后涌水通道的封堵方法，基坑内设有降压井，其特征在于，所述方法的步骤包括：

a. 当基坑的基底靠近降压井壁出现涌水涌砂并且引流和反压无效时，抽取外部水源回灌基坑；

b. 在基坑涌水涌砂处下放钢护筒，所述钢护筒是直径不小于1500mm的圆形钢筒，所述钢护筒的内壁设有人梯；

c. 向所述钢护筒内注入双液浆，在所述钢护筒的底部的土体形成双液浆封底，隔断所述钢护筒筒内水体与筒外水体的连通；

d. 将所述钢护筒内部明水抽干；

e. 采用水钻在所述钢护筒内钻多个深度不同的注浆孔，所述注浆孔打穿所述双液浆封底，钻孔完成后立即用沙袋对所述注浆孔的孔口反压；

f. 采用注浆管穿透所述沙袋，将所述注浆管伸入所述注浆孔；

g. 通过所述注浆管向所述注浆孔内注入双液浆，所述多个注浆孔的注浆深度包括3.5m，6m，9m及12m，先对最小深度的注浆孔内注入所述双液浆，然后按深度递增的顺序依次对其他注浆孔内注入所述双液浆，所述双液浆是水泥浆和水玻璃溶液的双液浆，所述水玻璃溶液中液态水玻璃原液与水的体积比为2:1，所述液态水玻璃原液的波美度为45，所述水泥浆的水灰比为0.7～1.0，水泥浆与水玻璃溶液体积比为1：1；

h. 观察确认涌水涌砂被完全封堵后，抽出基坑中的回灌水。

2.根据权利要求1所述的一种基坑回灌后涌水通道的封堵方法，其特征在于，所述外部水源包括河水或外部管道供水的水源。

3.根据权利要求1所述的一种基坑回灌后涌水通道的封堵方法，其特征在于，所述钢护筒的上端设有吊耳。

4.根据权利要求1所述的一种基坑回灌后涌水通道的封堵方法，其特征在于，在步骤d中，采用抽水泵抽取所述钢护筒内的水体，在步骤e至步骤g期间，继续采用抽水泵抽水，避免钢护筒内积水。

5.根据权利要求1所述的一种基坑回灌后涌水通道的封堵方法，其特征在于，在步骤f中，所述注浆管包括管体，所述管体的前端设有活动锥头，所述管体是设有内管和外管的双层套管，所述活动锥头是在所述管体前端伸缩的活动锥头，所述活动锥头收缩时顶压在所述管体的前端，所述活动锥头在重力及注浆压力的作用下脱开所述管体的前端。