富水软土地层深基坑施工风险控制2017.6

1、天津轨道交通Z4线一期工程土建施工第7合同段富水软土地层深基坑施工风险控制 高 琪二一七年六月十二日目 录深基坑施工风险分析深基坑施工风险分析1基坑渗漏水原因分析基坑渗漏水原因分析2基坑开挖基坑开挖“ “五位一体五位一体” ”施工方法施工方法4基坑渗漏水防治措施基坑渗漏水防治措施35应急管理应急管理一、深基坑施工风险风险 分析 地下工程是一项高风险建设工程，较地上工程风险要大得多，主要施工特点为： 地质环质环 境复杂杂 基础础信息不充分 施工技术术复杂杂 不可预见预见 因素多 社会环环境影响大1、深基坑事故原因 根据国际隧道工程保险集团对施工现场发 生安全事故的原因调查结 果表明：地下工程事故原因是多方面的，由施工方完全承担这些风险显 得不够合理。一、深基坑施工风险风险 分析2001-2007年国内地铁建设事故不完全统计一、深基坑施工风险风险 分析 深基坑施工常见类见类 型：渗流破坏、基坑失稳、坑内滑坡、踢脚破坏、突涌破坏、机械伤人。根据统计数据，前三者发生比例为88%，其中渗流破坏为62%。2、深基坑事故类类型城市地铁车站基坑破坏5种常见形式潜水及承压水水位高，渗漏水风险 大。基坑外

2、土体变形大，对周边环境影响大。坑内降水影响土方开挖。 3、富水软软土地层层深基坑施工风险风险21淤泥质黏土1杂填土2素填土22黏土24粉砂24粉砂承压水：充满两个隔水层之间的含水层中的地下水。承压水特点：补给快，渗漏水处理难度大；失水引起周边环境沉降；可能导致基底突涌。承压水原理图地下水类类型按埋藏条件分类：潜水、承压水。按贮存条件分类：孔隙水、裂隙水、岩溶水。 3、富水软软土地层层深基坑施工风险风险 安全系数Fs取1.1。基底抗突涌稳定性分析 稳定性条件：基坑底板至承压含水层顶板间的土压力应大于安全系数下承压水的顶托力。即： 基底抗突涌稳定分析图 采取措施：增加减压井。 2013年10月20日21:40(周日)，车站南端盾构井段进行最后一层土方开挖，开挖至18m时，DL49与DL50地连墙 16.3m18.4m接缝位置存在夹泥并有湿渍，10min后出现有滴水，20min后变为线 状流水。 育梁道站漏水险情凤园南里3号楼整体沉降-5mm左右，地表最大沉降-27mm。三、原因分析1、盾构端头井位置基坑开挖至剩余2.5米土层后，在地连墙 接缝位置均进行了洛阳铲探挖，未发现 有渗水，误判地连

3、墙 接缝完好。 2、 DL49-DL50地连墙 接缝虽预 埋了袖阀管，但在险情发生后准备注浆时发现预 埋袖阀管已堵塞，无法正常注浆。 3、事故发生后对涌水量判断不足，现场 注浆设备 只有1台。发现满 足不了现场 需要时再增加设备 ，耽误险 情处理时间 。4、应急措施不到位，方法不当，双液注浆配比、水泥质量存在问题 ，导致抢险时间长 。 杭州地铁铁1号线线湘湖站基坑塌陷：2008年11月15日(周六) ，由于严重超挖，支撑架设不及时造成地面出现长 75米、深15米的深坑，11辆行驶中的汽车坠 入塌陷处，正在施工的工人瞬间被压埋于地下。最终造成死亡21人、24人受伤。4、车站基坑事故案例 车站基坑事故湘湖站事故现场照片 湘湖站为杭州地铁1号线的起点站，北二基坑长度为106m，宽度为20.5m，底板埋深16m，连续墙坑底人土深度约17m，车站主体为地下两层三跨钢筋混凝土矩形框架结构。结构底板主要座落在2层淤泥质粉质黏土、局部1淤泥质粉质黏土上。潜水水位在地面以下0.5m左右，无承压水。湘湖站施工平面图 标准断面的基坑开挖深度为16.28m，设4道钢支撑和2道换撑。湘湖站基坑横剖面图 事故原因

4、分析 1、 未按设计进行坑底加固，原设计从基坑底部高程到底部以下3m用水泥搅拌桩加固，形成格构。 可是在施工前经论证取消了这一坑底加固措施，认为在基坑内用井点降水可以达到加固基底土的目的。这是一个重大的失误，如果按设计作了这一加固措施，应不会发生这一事故。湘湖站基底加固平面图 事故原因分析 2、未按设计分段分区开挖，原设计北2基坑分6个作业段（每段25m左右）开挖，分期施工封底。但在事故发生前，从北算起的第一段已作完底板结构，第二段作完垫层，第三段辅砂石，第四段在清底，两台挖掘机正在第五段和第六段段开挖最后一层土方。可见事故前基坑已见底但未作结构的区段至少3段（即6070m长）以上。 很多案例表明， 长大基坑的长边中点往往是是事故易发点。这次事故也是3、4作业段最先失事，破坏最严重。第六段 第五段 第四段 第三段 第二段 第一段 事故原因分析 3、严重超挖 事故发生后，在现场挖出两台挖土机，高约5m。可见当时除前3段外，其余施工段的第四层钢管支撑都没有设置，部分第三层也没有设置。按设计，应在开挖到支撑以下0.5m高程即设置钢管支撑。可见这里严重超挖， 地连墙被剪断就主要是这一段。第六段

5、 第五段 第四段 第三段 第二段 第一段 事故原因分析 与设计工况相比，如第三道支撑施加完成后，在没有设置第四道支撑的情况下，直接挖土至坑底，第三道支撑的轴力增长约43%，作用在围护体上的最大弯矩增加约48%，最大剪力增加约38%；超过截面抗弯承载力设计值1463kNm/m。 事故原因分析4、不顾已经发生的事故征兆，野蛮施工自10月9日至事发前， 临近北二基坑西侧风情大道位于污水管附近上方的车道路面结构层开裂严重、路面下沉明显； 曾多次采取架钢筋、浇灌混凝土、对路面的裂缝进行了勾缝等措施来补救。除基坑外地面开裂现象外， 基坑内侧地下连续墙也曾出现过较大的裂缝。对于这些事故征兆， 都没有引起警觉，继续施工直至发生重大事故。5、第三方监测失效电脑 中的数据与报表中的数据不一致，实际变 形已超设计报 警值而未报警，可以认为监测 方有伪造数据或对内对外两套数据的可能性。*+接缝缝清理不干净净护护壁泥浆浆不合格混凝土浇浇筑不合格混凝土绕绕流基坑渗漏水原因二、基坑渗漏水原因分析 基坑渗漏水主要集中在地连墙接缝处，但也可能出现在墙体中。 1、接缝清理不干净：先行幅成槽垂直度差，后行幅成槽时不能将接缝

6、处泥土抓干净，导致夹泥。后行幅地连墙施工时，未对先行幅接缝进行清刷施工或清刷不彻底，导致该处出现夹泥。 2、护壁泥浆不合格：护壁泥浆性能差，成槽后混凝土浇注间隔时间过长，泥浆沉淀，在地连墙接缝处形成较厚的泥皮，混凝土浇筑后可能出现夹泥。槽段清底不彻底，泥浆含泥量高，水下混凝土浇筑过程中，大量浮泥被搁置在地下连续墙接缝处或钢筋密集处，形成混凝土夹泥。3、混凝土绕流：先行幅地连墙锁扣管安装不到位，导致后行幅成槽困难，接缝泥土清理不干净。4、混凝土浇注不合格：混凝土浇注时，导管拔空，导致墙体混凝土夹泥，或者水下混凝土浇注未能连续进行，以及混凝土初凝时间过短，流动性、和易性差，导致墙体出现夹泥施工冷缝。地连墙接缝处无钢筋素混凝土范围过大，基坑开挖过程中围护结构变形，素混凝土受拉而开裂，出现渗漏现象。 二、基坑渗漏水原因分析二、基坑渗漏水原因分析基底先行幅后行幅基底先行幅后行幅扰扰流混凝土基底混凝土夹夹泥先行幅偏斜导致夹泥混凝土绕流墙体混凝土断层夹泥三、基坑渗漏水防治措施接缝质缝质 量控制接缝检测缝检测 与评评估加强应应急处处置开挖过过程控制基坑渗漏水防治接缝预处缝预处 理泥浆检测(一)地连墙接

7、缝施工质量控制编号泥浆取样时间取样次数取样部位试验项目1新鲜泥浆每30m3时1次搅拌机口比重、粘度、ph值、含砂率、失水量、泥皮厚度放置一天后每个池子1次新浆池2供给泥浆每个槽段施工时使用前测1次，过程中1次/4h送浆泵口比重、粘度、ph值、含砂率3槽内泥浆每个槽段施工时1次/4h槽内上中下三个位置清孔后，钢筋笼入槽前清孔后测1次槽内上中下三个位置浇筑混凝土时浇筑前测1次，过程中1次/2h两个导管中间、混凝土面上方0.5m处5再生泥浆泥浆处理时1次/2h泥浆泵入口 根据基坑渗漏水原因分析，基坑开挖渗漏水主要集中在地连墙接缝，因此地连墙接缝施工质量尤为关键。1、泥浆质量控制泥浆比重检测（2）清底换浆 采用二次清底工艺，成槽后钢筋笼吊放前清底换浆一次，混凝土浇筑前再次清底换浆一次。 成槽完成后，对槽底进行清孔，把沉积在槽底的沉渣清出，以提高地下连续墙的承载力和抗渗能力。 钢筋笼吊装完成后灌注混凝土前，进行二次清底。清底完成后采用测绳量法检查槽底沉渣厚度，一个槽段至少设五个测点，沉渣厚度满足要求后方可浇注混凝土。成槽机刷壁器2、刷壁成槽至标高后，连接幅、闭合幅应先刷壁。通过成槽机抓斗上的刷壁

8、器对槽段接头混凝土壁进行上下刷动，以清除混凝土壁上的杂物。接头刷壁完成后，除观察刷壁器钢刷上是否有泥外。超声波检测结果超声波检测仪器3、超声波检测通过超声波检测，确定地连墙槽宽、槽壁垂直度、槽壁坍塌状况等。检测频率为100%，槽壁垂直度1/300，普通槽段超声波检测每幅不得少于3处，异形幅段必须增加检测断面。检测结果处理措施：如果检测结果中槽段垂直度误差超过允许值，则对倾斜槽段进行有针对性修整。如果局部出现塌槽，根据塌槽具体情况在基坑开挖前做相应处理。如果出现混凝土绕流，则采用冲击钻机或阿特拉斯钻机对扰流混凝土机械破碎，保证钢筋笼下放顺利和接缝施工质量。阿特拉斯钻机4、锁扣管安装、拔出为了防止混凝土从锁扣管跟脚处绕流，使锁扣管的跟脚插入槽底土体。并将锁扣管背后的空隙用砂袋或碎石填实，每回填23m后，进行冲击压实，保证回填的密实性。混凝土浇筑完成后根据混凝土强度及时顶拔锁扣管。锁扣管接头锁扣管顶拔(二)地连墙接缝检测与评估1、降水试验检测 通过坑内降水井抽水，分析坑外观测 井的水位变化情况，并结合周边环 境沉降情况，判断地连墙 接缝质 量。 （1）若坑外潜水水位观测 井在降水过程中水位降

9、幅变化较大，且建筑物靠近基坑一侧沉降较大，远离基坑一侧沉降较小，由此可判断该潜水观测井水位降幅由附近地连墙 接缝渗漏失水造成，说明该观测 井附近地连墙接缝质 量存在缺陷。 （2）若降水试验 期间潜水水位观测 井变化较小，但承压观测 井水位变化较大，且邻近建筑物产生持续均匀沉降，表明基坑降水引起承压含水层失水。承压水失水可能由两种原因造成，一种是浅层地连墙 接缝质 量较好，深层接缝质 量较差；第二种是地连墙 未隔断承压含水层，坑内外承压水存在水力联系。 2、地连墙接缝质量评估 根据地连墙施工记录、施工日志、地连墙质量检测报告(超声波检测报告、声波透射报告、材料试验报告、渗漏检测报告)、施工影像资料等，将地连墙施工质量分为A、B、C三级。 在基坑开挖期间，A级地连墙不做处理，B级地连墙为重点关注对象，C级地连墙必须提前处理。地连墙质量评估分级标准分类项目评定级别A级地连墙B级地连墙C级地连墙垂直度检测超声波监测垂直度合格超声波检测垂直度超过1/300 接缝检测接缝无绕流；接头出现绕流，处理后，经超声波检测合格接头出现绕流，处理后，经超声波检测且无法进行有效处理钢筋笼吊装钢筋笼吊放无变形，顺

10、利就位钢筋笼下放不顺利，剐蹭两侧槽壁钢筋笼无法就位，需割断钢筋笼混凝土浇筑混凝土现场验收合格，浇筑连续顺利，导管无脱落、堵管、拔断现象，接头箱起拔正常浇筑中断2小时以上，但未超过混凝土初凝时间；浇筑中断超过混凝土初凝时间；导管出现脱落、堵管、拔断等造成不能使用的；接头箱无法起拔或拔断； 充盈系数地连墙充盈系数在1.0-1.12之间地连墙充盈系数不在1.0-1.12之间声波透射检测声波透射检测混凝土密实、无孔洞、夹泥声波透射检测混凝土存在不密实、孔洞、夹泥缺陷地连墙连墙 接缝预处缝预处 理(三)地连墙接缝预处理 1、缺陷接缝注浆 评估为C级的地连墙采用3根三重管双高压旋喷桩进行接缝加固处理，加固深度与地连墙同深。高压旋喷桩施工参数：采用P.O 42.5普通硅酸盐水泥，水灰比1:1，提升速度13-15cm/min，浆液、高压水压力28-30MPa，高压空气压力0.6-0.8MPa，水泥用量约400kg/m。 2、预埋袖阀管 缺陷接缝高压旋喷桩注浆处理完成后在地连墙外侧1.5m位置预埋袖阀管，并对所有转角幅地连墙均预埋袖阀管。四、基坑开挖“五位一体”施工方法 施工理念：以地连墙连墙 施工质质

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