某工程位于广西贺州市城西路东北面, 工程为旧房改造项目, 框架剪力墙结构, 由3幢12~17层高层住宅组成, 总建筑面积32 110.85m², 地下1层, 层高4.5m。基础面积6 585.4m², 底板开挖深度4.3~5.1m, 局部为冲孔灌注桩基础, 其余为独立基础。本工程所处典型喀斯特地貌地区, 地貌单元为岩溶溶蚀准平原上的冲积阶地, 场地上部为杂填土、黏土及次生红黏层, 埋深为3.2~4.1m, 土层空隙率大、土质松散;下部为灰岩层, 埋深普遍在3.8m以下, 岩石局部裂隙发育, 裂隙局部张开, 张开宽度2~5mm, 裂隙间距一般>20~50cm, 岩层中发育大量的溶沟、溶漕及溶洞, 内多充填流塑~软塑状黏土。场地的稳定水位距离地下室底板底标高以上约3m。

1) 场地西侧为市政道路, 场地原有废旧排水管道与市政管道存在连通情况, 市政排水量大。

2) 场地地势较低, 上部土层空隙率大、土质松散, 且东面紧挨村民鱼塘, 周边水体易汇集到场地内。

3) 基坑开挖范围内的溶沟、溶漕及溶洞分布较多, 且经走访调查周边工程的基础施工情况得知, 该区域的溶沟、溶漕及溶洞与外界水体存在贯通现象。

4) 基础施工阶段正值雨季, 地下水极为丰富。

根据本工程基坑降水面临的不利条件, 综合考虑施工难度、进度及成本, 决定采用堵和疏相结合的综合降水方式。总体思路为:对施工场地原始标高面至灰岩表面之间的土层, 采用单管高压旋喷水泥桩在基坑周边形成一圈封闭的止水帷幕桩, 用以阻止基坑外围土层潜水串流至基坑中。对基坑岩层中可能出现岩溶裂缝渗水及与外界水体贯通的涌水, 由于开挖前无法准确探明和推测涌水点的特点及涌水量的大小和流向, 故在止水帷幕桩施工完毕后, 对基坑开挖至岩层面, 再根据岩层的渗、涌水情况, 采用围堰减压封堵、引流疏导、直接灌浆封堵等综合降水技术。

1) 基坑采用放坡开挖, 开挖前在距离基坑开挖边线2m左右施作1圈桩径600mm的高压旋喷止水帷幕桩, 不仅能防止基坑外围浅层潜水窜流至基坑, 又能对基坑周边松散的土层起到一定的加固作用, 避免基坑开挖时边坡出现坍塌。

2) 高压旋喷止水帷幕桩施工过程中, 当碰到场地土层的块石或旧基础混凝土等坚硬障碍物时, 会导致高压旋喷桩难以施工至土层根部, 此时必须做引孔处理, 引孔过程要求操作人员对毛石、混凝土旧基础与灰岩能准确分辨, 以防误把引孔抽出的旧基础当成岩层的岩石, 导致高压旋喷桩无法施工至土层根部。

3) 对于土层中局部存在突起的孤岩或分布起伏坡度大、凹凸不平的岩层, 会导致旋喷桩底部不平而影响止水效果, 此时应采用加密小桩径桩和增加桩间叠加咬合范围的处理措施。

4) 基坑开挖过程中, 当止水桩出现较大渗漏时应进行补桩或注浆加固处理。

随着基坑开挖至岩层, 坑内的溶沟、溶漕、溶洞、裂缝出现渗水、涌水现象, 对于岩溶孔与外界不明水体贯通涌水口, 且孔口承压水水压较大、呈喷涌状涌水时, 会造成基坑短时间内大量积水, 此时采用围堰封堵, 先对涌水口周边区域设置泥袋围堰, 将涌水区域与基坑外面区域隔开后, 再往围堰岩层中的涌水孔安插导管作为减压管, 其根部铺设钢筋网片后采用泥袋做临时封堵, 此时涌水沿着减压管向上引流, 极大降低孔口处水流扰动, 为围堰区域内水下混凝土顺利浇筑创造条件。

1) 设置围堰

当基坑开挖过程因涌水过多、积水较深而无法直观判断涌水口状况时, 可先安排专业潜水员潜入涌水口底部, 探明涌水口的具体位置及孔口大小。然后在涌水口周边1.5m范围内搭设双排钢管架作为围堰辅助框架及操作平台, 钢管架体立杆间距0.8m, 横杆间距1m, 步距0.9m。围堰中间再用钢管对拉形成整体受力架体, 并在上面设置操作平台及水平防护, 为后续减压导管安装、回填泥袋及混凝土浇筑提供操作面。钢管架体搭设好后, 在立杆内两侧用胶合板拦挡, 然后分层堆砌泥袋形成围堰, 如图1所示。

2) 减压导管安装

由于涌水口水压较大, 此时如直接浇筑水下混凝土, 涌水孔口处混凝土会被涌水冲击难以成型。因此需要采用安装减压导管进行处理, 即先在涌水口处安装直径200~250mm的金属导管, 其底部伸入孔洞200~300mm, 导管与钢管架连接固定, 然后在导管与孔口周边采用钢筋网片及堆积泥袋做初步封闭, 使涌水沿着导管往上导流, 以减轻孔口涌水压力, 并在导管设置截水阀门, 其标高设在混凝土浇筑面上200mm处, 且应低于地下室底板垫层高度, 待混凝土浇筑硬化后关闭。

3) 水下混凝土浇筑

导管安装固定后, 在围堰范围内进行水下混凝土浇筑封堵, 混凝土强度等级不应低于C25, 混凝土浇筑速度要快速且不得中断, 以利用混凝土的质量快速压制涌水。水下混凝土厚度宜高出涌水孔口500mm, 如水下混凝土面高出基础底面标高, 则应对涌水孔口进行开挖, 直至合适标高。

水下混凝土浇筑完成后24h, 方可进行抽水及围堰拆除。封堵混凝土终凝并达到一定强度后, 关闭导管截水阀门即可进行后续施工。

对于在基坑内岩溶裂隙承压水水压较大, 但涌水量及孔口不大的涌水点, 孔口一般难以采用直接封堵措施, 因为即使堵住1个涌水口后, 岩溶承压水在水压的作用下也会在其他岩溶裂缝中寻找出口。对此类型的涌水口适合采用引流疏导方法, 即通过在涌水口处施作1个集水坑, 再开挖沟槽埋设引流管 (引流管埋设在地下室底板垫层标高以下) , 将涌水引流至地下室底板边线以外的排水沟, 最后汇集到集水井内进行集中抽排, 如图2所示。

主要施工要点为:先在孔口、裂缝涌水的位置用风镐或其他工具开凿出集水坑及引流通道, 集水坑体积视实际现场情况及涌水量确定, 一般不宜大于0.3m³, 引流通道引向基坑边集水沟;然后按照集水坑大小制作铁制罩盖, 罩箱底部留设出水口, 引流通道敷设金属或塑料引流管, 与箱罩底部留设出水连接;再在罩箱及引流管上铺100mm厚C20混凝土, 混凝土标高应低于地下室底板垫层标高, 使涌水集中引流到基础外集水井统一抽排。

通过查看地质勘察报告及现场涌水情况, 判断出基坑内溶洞与外界水体贯通时, 先将溶洞扩孔开挖;如溶洞体积不大, 可直接灌注水下混凝土进行封堵, 如溶洞体积较大, 可先往溶洞内抛填泥袋或碎石袋至一定高度, 再采用水下混凝土浇筑, 混凝土浇筑厚度一般≥1.5m, 宜分两次浇筑完成, 第2次宜留出500mm厚度, 待第1次混凝土浇筑完成抽除积水, 并检查渗漏情况, 如无明显渗漏方可进行第2次浇筑, 如有明显渗漏可以先采用堵漏灵进行封堵后再进行第2次浇筑。

1) 废旧市政管道封堵基坑开挖过程遇到废旧市政管道等与外界水体相贯通时 (可在市政排污管道上游检查井内投放色浆来验证是否贯通) , 经探明位置和走向后, 在管道进水一端 (上游) 采用开挖后直接灌填混凝土封堵, 封堵点应设在基坑外边沿。

2) 溶沟、溶槽封堵对于与外界水体贯通的溶沟、溶槽, 先将出水口开挖至低于底板以下0.3m左右后, 快速浇灌掺有早凝剂的混凝土, 必要时可往沟、槽内泵送一定量的混凝土, 并迅速在沟口、槽口堆压沙袋或泥袋等重物, 将混凝土压制和封堵溶沟溶槽内, 待混凝土凝固后再移除。该方法适用于其体积不大且出水量也不大的溶沟、溶槽封堵截水。

3) 岩层裂隙封堵对于范围分布广、渗水量不大的岩石裂隙, 可将渗水面层清理干净后, 采用堵漏材料 (堵漏灵) 进行直接封堵即可。

本工程针对基坑岩溶地质复杂、水位高且与外界水体贯通等不利条件, 采用设置止水帷幕、源头封堵、围堰封堵、引流、直接堵渗等堵和疏相结合综合降水方法, 有效地解决基坑降水难题, 整体上取得了较好的效果。在实际操作过程中, 对于某些具有承压特性的涌水点, 往往需要多次尝试, 不断调整技术措施才能达到目的。这需要对场地内的地质及水文状况充分了解, 特别是基坑内涌水性质进行准确分析、研判, 方能采取有效的技术方案。此外, 由于基坑内与外界水体存在贯通, 极易受到外界水体环境影响, 在基坑开挖施工过程中随时会面临喷涌的突发情况, 现场需要做好充足的物料、抽水设备等应急准备。