1、工程概況
1號(hào)線車站位于婺江路下,為地下三層三跨島式車站,車站主體長為247.4m,標(biāo)準(zhǔn)段寬度為21.3m,標(biāo)準(zhǔn)段挖深約23.43m,端頭井挖深約25.13m。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用1m厚地下連續(xù)墻,連續(xù)墻采用鎖口管接頭形式。標(biāo)準(zhǔn)段設(shè)6道支撐,第5道為雙拼,端頭井設(shè)7道支撐,第6道為雙拼。1、4道為鋼筋砼支撐,其它支撐采用φ609mm壁厚16mm的鋼管支撐。
4號(hào)線車站位于富春路下,為地下兩層三跨島式車站,車站主體長為370.1m,標(biāo)準(zhǔn)段寬度為19.3m,標(biāo)準(zhǔn)段挖深約16.4m,端頭井挖深約18.2m,圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用0.8m厚地下連續(xù)墻,墻深約29m,連續(xù)墻采用鎖口管接頭形式。標(biāo)準(zhǔn)段設(shè)4道支撐,端頭井設(shè)5道支撐,1道為鋼筋砼支撐,其它支撐采用φ609mm壁厚16mm的鋼管支撐。
2、工程地質(zhì)、水文狀況
2.1、工程地質(zhì)
車站擬建場地處于杭州市南面,臨近錢塘江,屬錢塘江沖海積平原地貌單元。本工程所處地質(zhì)情況至上而下為:①雜填土:層厚1~6m。②全新統(tǒng)上中段沖海相沉積層,下分5個(gè)亞層:②-3砂質(zhì)粉土:層厚0~6.2m。②-4砂質(zhì)粉土夾粉砂:層厚2.2~7.8m。②-5粉砂夾砂質(zhì)粉土:層厚1.3~8.7m。②-6砂質(zhì)粉土:層厚1~5.7m。②-7砂質(zhì)粉土夾粉細(xì)砂:層厚0~3.5m。⑤全新統(tǒng)下段淺海、濱海相沉積層,下分2個(gè)亞層:⑤-1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土:層厚1.7~5.3m。⑤-2粉質(zhì)粘土:層厚0~1.3m。⑥晚更新統(tǒng)上段河、湖相沉積,下分2個(gè)亞層:⑥-2粉質(zhì)粘土:層厚1.5~4.7m。⑥-夾礫砂:層厚1~4.9m。⑧晚更新統(tǒng)上段古錢塘江河流沖洪積相沉積層,下分2個(gè)亞層:⑧-1中粗砂:層厚0~1.5m。⑧-4卵石:鉆孔揭露最大厚度26.65m。13白堊紀(jì)下統(tǒng)粉砂巖、含礫粉砂巖,本次勘探僅揭露強(qiáng)風(fēng)化層。13-2強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖、含礫粉砂巖,鉆孔揭露最大厚度為4.3m。14侏羅系上統(tǒng)泥灰?guī)r,本次勘探僅揭露強(qiáng)風(fēng)化層。14-2強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r,鉆孔揭露最大厚度1.55m。
1號(hào)線車站底板位于⑤-1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層上,4號(hào)線車站底板位于②-5粉砂夾砂質(zhì)粉土和②-6砂質(zhì)粉土層,高壓縮性,低強(qiáng)度,高靈敏度,開挖施工時(shí)易產(chǎn)生觸變和流塑性變形。
2.2、水文地質(zhì)
本場地地下水類型主要是第四紀(jì)松散巖類孔隙水,根據(jù)地下水的含水介質(zhì)、賦存條件、水理性質(zhì)和水利特征,可劃分為孔隙潛水和孔隙承壓水兩大類。
本場地區(qū)域淺部地下水屬孔隙性潛水類型,主要賦存于上部①層填土及②層粉土、粉砂中,補(bǔ)給來源主要為大氣降水及地表水,并與河塘呈互為補(bǔ)給關(guān)系,地下水位隨季節(jié)性變化,與錢塘江江水具有水力聯(lián)系,水位埋深1.1~4.15m,對應(yīng)高程為3.53~5.34m。根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料,淺層地下水位年變幅為1~2m,場地年均最高地下水位為地表下0.5m左右。
本場地區(qū)域承壓含水層主要分布于深部的⑧-1層中粗砂和⑧-4層卵石中,水量較豐富,隔水層為上部的粘性土層(⑤、⑥層),承壓水層頂板高程為-25.43~-23.23m,隔水層頂板高程為-16.65~-14.86m。承壓水頭埋深在地表下9.66~11m。
3、基坑開挖中滲漏水處理
本工程基坑開挖采用明挖法施工,遵循“分段分層、對稱平衡,由上而下、先支撐后開挖”的原則,分層、分區(qū)、分塊、分段,抽槽開挖、留土護(hù)壁,先撐后挖。但因地質(zhì)條件差,地下水位高,基坑開挖施工風(fēng)險(xiǎn)很大,極易出現(xiàn)連續(xù)墻縫滲漏水現(xiàn)象。
3.1、1號(hào)線W1-2與S1-31連續(xù)墻接縫漏水處理
3.1.1、情況概要
2009年8月9日上午,因連續(xù)幾日暴雨影響,1號(hào)線W1-2與S1-31連續(xù)墻接縫(具體位置見下圖),在地面下7m處突發(fā)漏水,且漏水泥沙含量較大,導(dǎo)致基坑外水土流失,現(xiàn)場值班人員發(fā)現(xiàn)后,立即上報(bào)了現(xiàn)場情況,項(xiàng)目部立即啟動(dòng)了應(yīng)急預(yù)案,組織人員及時(shí)進(jìn)行了處理,下午16時(shí),漏水點(diǎn)到了得到了有效控制,停止漏水。情況發(fā)生后,項(xiàng)目部以每1小時(shí)測量1次的頻率,對所有監(jiān)測項(xiàng)目不間斷進(jìn)行了監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)受水土流失影響,1號(hào)線基坑周邊土體分層沉降監(jiān)測點(diǎn)CX19,累計(jì)沉降達(dá)到了26.5cm,嚴(yán)重超過警戒值(+30mm),漏水點(diǎn)停止?jié)B漏后,經(jīng)繼續(xù)監(jiān)測,土體沉降基本穩(wěn)定。支撐軸力,墻體位移等其余監(jiān)測項(xiàng)目處于正常范圍,基坑及周邊建筑物處于安全穩(wěn)定狀態(tài)。
3.1.2、原因分析
(1)、受臺(tái)風(fēng)“莫拉克”影響,杭州多日連降暴雨,坑外地表水量及土體含水量迅速增大,導(dǎo)致基坑外水壓力加大,連續(xù)墻接縫發(fā)生漏水并帶有泥沙,連續(xù)墻外水土流失嚴(yán)重,致使土體收縮沉降。
(2)、漏水點(diǎn)在婺江路地面下7m位置,此范圍土體為粉質(zhì)沙土,且根據(jù)基坑已開挖部分土體發(fā)現(xiàn),婺江路下土體不太密實(shí),若連續(xù)墻接縫發(fā)生滲漏,土體極易隨漏水流失,并收縮沉降。
(3)、W1-2與S1-31連續(xù)墻接縫質(zhì)量不好,接縫夾泥較多,連接質(zhì)量不好,在前期開挖施工中,接縫已不斷滲水,經(jīng)止水處理,滲水量較小,且不摻有泥沙,故未做進(jìn)一步處理,導(dǎo)致暴雨來臨后,接縫滲水處漏水流沙。
3.1.3、處理措施
(1)、發(fā)現(xiàn)漏水情況后,項(xiàng)目部立即組織了人員,分成兩班,輪換作業(yè),用木楔子配合棉紗堵塞漏水口,同時(shí)在漏水位置堆碼沙袋,防止泥沙隨漏水進(jìn)一步流失。沙袋堆碼時(shí),層層壓茬,并踩踏壓實(shí),確保沙袋堆穩(wěn)定性,在堆碼過程中,不斷用棉紗對沙袋接縫處滲水進(jìn)行封塞。
(2)、堆碼沙袋后,漏水得到控制,漏水量有所減小,泥沙經(jīng)棉紗過濾,流失量已經(jīng)很少。此時(shí)在漏水連續(xù)墻接縫處埋管注漿,進(jìn)行封堵,注漿施工方法和步驟:
①、在滲水點(diǎn)上方2米左右位置鉆眼埋管,打眼深度約50cm,位置須與漏水點(diǎn)有足夠的距離,以免注漿過程中,受注漿壓力影響,將漿液從漏水點(diǎn)處壓出。鉆眼過程中,仔細(xì)觀察接縫滲水情況,避免形成新的漏水點(diǎn),如漏水嚴(yán)重,必須立即停止鉆眼。鉆眼完成后,用高壓水槍清洗眼孔,去除眼孔內(nèi)的浮碴、泥土等雜物,使眼孔干凈。
②、預(yù)埋注漿管并封堵眼孔。使用雙快水泥嵌縫,雙快水泥能在潮濕基面施工,且能迅速凝結(jié),與眼孔間混凝土有牢固的粘結(jié)力,耐久性好,不開裂,注漿管采用φ25mm鋼管,鋼管口有絲口,可與注漿機(jī)導(dǎo)管連接。
將注漿鋼管插入眼孔,將雙快水泥攪拌均勻成團(tuán)樁,人工將水泥團(tuán)嵌入眼孔,并擠壓密實(shí),將注漿管四周封死填平。嵌縫過程中,必須保證注漿鋼管不被堵死,嵌縫后,鋼管內(nèi)有水冒出。
③、待嵌縫雙快水泥凝固后,進(jìn)行注漿。漿液材料為水泥漿與水玻璃配合使用,注漿初期,先采用純水玻璃注漿封口,壓力緩慢增加,以水玻璃從漏水口流出為準(zhǔn),注漿3-5分鐘后,停注1分鐘,使水玻璃凝結(jié),然后繼續(xù)注漿,注漿數(shù)次后,漏水口被封堵,漏水量明顯減小,將漿液換成配合比為1:1的水玻璃與水泥漿混合體,繼續(xù)注漿,若漿液從連續(xù)墻接縫處流出,即停止注漿,并再次換注水玻璃封口,
水玻璃漿材具有可灌性好,耐久性強(qiáng),凝膠時(shí)間短的特點(diǎn),是一種較為理想的化學(xué)灌漿材料。 由于水玻璃漿材為真溶液,漿液起始粘度低,且保持低粘度的時(shí)間可滿足注漿工藝要求,所以粒徑在0.1mm以上的土層均能得到有效的灌注, 能夠滿足一般砂土地層的注漿要求,且水玻璃接近膠凝時(shí)漿液粘度具有迅速形成凝膠的特點(diǎn),可使水玻璃漿液與被加固物體的迅速形成強(qiáng)度,使用其進(jìn)行止水堵漏,可取得很好的效果。
④、灌漿完畢后,用棉紗塞入注漿管口進(jìn)行封管,并觀察一段時(shí)間,確定管口沒有滲水現(xiàn)象。
(3)、為確保此處連續(xù)墻接縫止水效果,注漿止水后,在連續(xù)墻后施工高壓旋噴樁,消除后期開挖中,此處連續(xù)墻接縫的滲漏隱患。旋噴樁布置形式見下圖:
高壓旋噴樁參數(shù)及施工工藝與已施工連續(xù)墻接縫止水旋噴樁相同,樁徑為650mm,樁心間距為400mm,旋噴深度為地面至基底以下5m,共在接縫處布置5根。施工中,隨時(shí)觀察開挖面以上接縫情況,防止因旋噴壓力導(dǎo)致接縫處封堵混凝土開裂,出現(xiàn)漏漿。
3.2、1號(hào)線E1-6和N1-33連續(xù)墻接縫漏水處理
3.2.1、情況概要
2009年11月28日8時(shí)10分,富春路站1號(hào)線基坑E1-6和N1-33地連墻接縫在地面以下約18m處,發(fā)生涌水事故,項(xiàng)目部立即進(jìn)行坑內(nèi)堆碼土袋封堵,在9時(shí)40分坑內(nèi)漏水點(diǎn)被堵住。
由于涌水量較大,漏水點(diǎn)位置的土體主要為砂質(zhì)粉土和砂質(zhì)粉土夾粉細(xì)砂,坑外土體大量流失,造成連續(xù)墻墻后地面及富春路變電所圍墻局部發(fā)生塌陷,5m×3 m范圍內(nèi)最大塌陷深度約為30 cm,影響范圍約為5 m×10 m。
3.2.2、漏水原因分析
(1)、此處連續(xù)墻接縫銜接可能局部夾泥,形成較大孔洞,導(dǎo)致坑外潛水突破墻縫薄弱處從而涌入坑內(nèi)。N1-33是個(gè)異型槽段,異型槽段在成槽過程中可能出現(xiàn)槽壁坍塌,灌注時(shí)砼無法將土方上頂,而是繞過該堆土方,使連續(xù)墻墻體夾泥,形成了孔洞。
(2)、在N1-33和N1-34連續(xù)墻接縫處出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái),并有較小的滲漏水現(xiàn)象,孔洞漏出的水從土體內(nèi)竄流上涌,從土體空隙較大處流出,造成了滲漏點(diǎn)假象,真正的滲水點(diǎn)沒有被發(fā)現(xiàn)處理。
3.2.3、監(jiān)測情況
在10月28日發(fā)生漏水情況后監(jiān)測頻率做了相應(yīng)的調(diào)整,房屋沉降監(jiān)測為1次/2小時(shí),地表沉降、水位監(jiān)測、軸力監(jiān)測以及測斜監(jiān)測都為2次/天。
發(fā)生漏水情況后的監(jiān)測數(shù)據(jù)情況為:秋濤變電所3號(hào)點(diǎn)發(fā)生沉降6.1mm;秋濤變電所6號(hào)點(diǎn)發(fā)生沉降5.5mm;其他監(jiān)測點(diǎn)變化不大。
3.2.4、處理方案一
(1)、漏水點(diǎn)和疑似漏水點(diǎn)用雙液注漿機(jī)進(jìn)行(水泥+水玻璃)注漿堵漏,將漏水點(diǎn)流水堵住。注漿時(shí)在漏水點(diǎn)處的基坑內(nèi)派3個(gè)專人進(jìn)行堆土袋處和連續(xù)墻接縫處進(jìn)行觀察,確保不發(fā)生再次漏水;
(2)、在滲漏點(diǎn)外側(cè)施做2排雙液注漿孔做止水帷幕,靠近連續(xù)墻側(cè)500mm采用@800mm的雙液注漿加固。加固深度為地面下15m(第四道混凝土支撐下口)至地面下28米(即基底以下3.5 m),梅花形布置。漿液配合比為1:1,注漿壓力不小于2 MPa。雙液注漿孔位布置、雙液注漿的剖面示意圖見下圖。
施工順序?yàn)椋合仁┕みh(yuǎn)離連續(xù)墻的第2排一期注漿孔13579111315后再施工二期孔2468101214,靠近連續(xù)墻的一排施工同外側(cè)一排的施工順序。
(3)、注漿質(zhì)量檢驗(yàn)
注漿全部完成后,采取鉆孔取芯的方法檢驗(yàn)注漿的效果,選用專業(yè)的鉆芯隊(duì)伍,現(xiàn)場取芯3孔,達(dá)到28天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不得小于1.2Mpa,檢驗(yàn)注漿是否連續(xù)和注漿質(zhì)量。
(4)、在注漿加固完成后在連續(xù)墻外側(cè)施做2口降水井,進(jìn)行坑外降水,降水井采用專業(yè)的打井隊(duì)伍進(jìn)行施工,孔徑800 mm,井管采用孔徑300 mm無縫鋼管,降水成井深度18 m,水位降至地面下10 m~12 m,減小基坑內(nèi)外水位高差;
(5)、基坑內(nèi)土體開挖前5天進(jìn)行坑外降水井的降水工作。并加強(qiáng)觀測秋濤變電所房屋以及周邊地表的沉降監(jiān)測工作,確保變電所的絕對安全。
在正式處理漏水點(diǎn)處的土體時(shí),采用探坑式開挖方式,由人工將堆碼的土袋子一層一層的進(jìn)行搬除,每層開挖深度不大于30 cm,并進(jìn)行現(xiàn)場觀察和監(jiān)控,在搬除土袋的同時(shí)確定漏水點(diǎn)位置,使用雙快水泥處理漏水點(diǎn),在漏水點(diǎn)外側(cè)靠近基坑土體開挖一側(cè)植入鋼筋網(wǎng)片與連續(xù)墻形成整體,再使用雙快水泥漿鋼筋網(wǎng)片抹平,之后使用水泥砂漿罩面,厚度不小于10 cm。
3.2.4、處理方案二
1號(hào)線聯(lián)絡(luò)線基坑與秋濤路變電站最近距離為12.5 m,基坑開挖過程中安全風(fēng)險(xiǎn)比較大,雖然采用了坑外注漿的方式進(jìn)行了接縫補(bǔ)強(qiáng),但不能確保后期開挖該處土方時(shí)不再發(fā)生涌水現(xiàn)象,考慮到聯(lián)絡(luò)線盾構(gòu)井范圍結(jié)構(gòu)施工完成后并無實(shí)際用途,可在現(xiàn)狀開挖面上設(shè)置一道封堵墻,將三角形狀部分的土方預(yù)留不開挖。通過變更該范圍的結(jié)構(gòu)平面布置形式,使涌水點(diǎn)保持現(xiàn)在的穩(wěn)定狀態(tài),確;娱_挖安全。
(1)、封堵墻設(shè)置
在聯(lián)絡(luò)線三角形狀范圍內(nèi)設(shè)置一排φ800鉆孔灌注樁,樁心間距800mm,樁與樁之間緊密相接,插入比為1:0.8,根據(jù)實(shí)測現(xiàn)狀開挖面標(biāo)高,鉆孔灌注樁樁長為9.135m,采用C30水下砼。鉆機(jī)采用沖擊鉆,架立位置在第一道混凝土支撐上搭設(shè)工作平臺(tái)。
(2)、止水帷幕設(shè)置
鉆孔灌注樁背后布置雙排φ650@400高壓旋噴樁止水帷幕,樁長與鉆孔灌注樁等長,單樁每米水泥用量為300kg,樁身強(qiáng)度要求為28天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1.2MPa。
(3)、支撐布置
根據(jù)車站基底開挖標(biāo)高,現(xiàn)狀開挖面至基底的距離為5.075m,開挖該段基坑時(shí),水平向按照一定角度重新布置4根φ609壁厚16mm鋼管支撐,豎向設(shè)置兩道,支撐一端擔(dān)在南側(cè)地連墻上,另一端設(shè)置在鉆孔灌注樁上,鉆孔灌注樁一側(cè)設(shè)置鋼圍檁。該范圍原設(shè)計(jì)支撐仍按照原設(shè)計(jì)架設(shè)。
(4)、支撐布置
該段基坑由于設(shè)置了封堵墻之后,且增設(shè)了4道鋼管支撐,施工空間比較小,采用吊車配合人工挖土的方式進(jìn)行基坑開挖,基坑開挖過程中遵循“分段分層、對稱平衡,由上而下、先支撐后開挖”的原則,根據(jù)時(shí)空效應(yīng)原理,遵循“分層、分區(qū)、分塊、分段,抽槽開挖、留土護(hù)壁,先撐后挖,先形成中間支撐,后限時(shí)對稱平衡形成端頭支撐,減少無支撐暴露時(shí)間”的要求。
(5)、結(jié)構(gòu)施工
結(jié)構(gòu)平面布置隨著圍護(hù)結(jié)構(gòu)的平面布置做相應(yīng)的調(diào)整,豎向標(biāo)高及結(jié)構(gòu)布置按照原設(shè)計(jì)施工。按照豎向結(jié)構(gòu)施工要求,新增一道鋼支撐換撐,F(xiàn)狀開挖面以上結(jié)構(gòu)考慮到受力平衡原理,隨著結(jié)構(gòu)側(cè)墻的向上施工,在進(jìn)行北側(cè)側(cè)墻背后回填并夯實(shí)后,再拆除支撐向上繼續(xù)施工結(jié)構(gòu),且現(xiàn)狀開挖面以上北側(cè)結(jié)構(gòu)側(cè)墻的防水構(gòu)造采用涂刷聚氨酯防水涂料的方式防水,其余部位按照原設(shè)計(jì)施工防水層。
3.2.5、方案比選
方案一:采取坑外處理的施工環(huán)境較好,所施工的質(zhì)量能夠有效的進(jìn)行控制,坑外降水和注漿施工可能引起的變形可以通過監(jiān)測加以控制,對連續(xù)墻的漏水能夠得到有效的封堵。
方案二:此方案同樣能夠起到有效封堵連續(xù)墻漏水的效果,但是施工的難度較大,尤其是在坑內(nèi)施工鉆孔樁的危險(xiǎn)性較大,施工質(zhì)量難以控制,而且影響后期的主體內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式施工和工序的大部分調(diào)整。
通過兩個(gè)方案的比較,我項(xiàng)目部認(rèn)為方案一具有可操作性,而且對主體內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式不會(huì)造成改變,還可確保工期,最終按方案一進(jìn)行了坑外處理。
4、基坑開挖滲漏水預(yù)防措施
富春路站建址內(nèi)土體潛水含量豐富,平均水位高度在地下2m左右,在基坑開挖過程中,坑內(nèi)外水頭差大,水頭壓力大,且處于杭州市主城區(qū)內(nèi),基坑與周邊建筑物距離較近,場地內(nèi)管線數(shù)量多,在基坑開挖過程中如連續(xù)墻接縫處止水效果不好,存在加泥加砂或有孔洞等問題,開挖過程中出現(xiàn)滲漏水,進(jìn)一步發(fā)展為涌水涌砂,將導(dǎo)致坑外土體塌陷,基坑發(fā)生墻體位移,甚至導(dǎo)致基坑外建筑物變形,造成嚴(yán)重后果。為確保施工安全,在基坑開挖施工中,應(yīng)以預(yù)防為主,提前處理,消除隱患,確;娱_挖安全。
1、加強(qiáng)基坑開挖隱患排查,對有滲漏水現(xiàn)象的連續(xù)墻接縫加強(qiáng)封堵力度,處理到位,挖一處,堵一處,連續(xù)墻接縫沒有處理好,不向下繼續(xù)開挖,嚴(yán)防流砂,涌泥等現(xiàn)象發(fā)生。
2、基坑開挖期間,做好基坑變形監(jiān)測工作,及時(shí)對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,做到信息化施工,根據(jù)基坑監(jiān)測情況,合理安排施工工序,采取有效施工措施,保證基坑及周邊建筑物安全穩(wěn)定。
3、確保水玻璃、棉紗、編織袋、水泥等各種應(yīng)急物資儲(chǔ)備到位,并定期對注漿機(jī)、備有發(fā)電機(jī)等設(shè)備進(jìn)行檢修,保證一旦發(fā)生突發(fā)事件時(shí),機(jī)械的正常使用和材料的及時(shí)供應(yīng)。
4、加強(qiáng)基坑開挖期間,坑內(nèi)日常值班巡查工作,安排專人24小時(shí)不間斷輪換值班,如發(fā)現(xiàn)突發(fā)情況,立即及時(shí)上報(bào),并馬上采取處理措施。
5、制定完善的應(yīng)急預(yù)案,健全應(yīng)急處理機(jī)制,保證發(fā)生突發(fā)事件時(shí),迅速反應(yīng),及時(shí)處理,遏制事態(tài)擴(kuò)大,避免造成嚴(yán)重后果。