地铁车站围护结构涌水\涌砂处理措施

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摘要：随着全国城市化进程的加快，城市地铁已经慢慢的成为一个城市发展状况的标志，同时也成为城市居民出行越来越重要的交通方式之一。在地铁施工中，主体围护结构的施工质量关系到整个车站施工的安全，在沿海地区，由于地质原因，车站围护结构在施工中会出现涌水、涌砂等突发事故，对施工的安全带来很大危险。本文以深圳地铁三号线益田站为例，简要阐述了涌水、涌砂发生的过程，分析了发生的原因，以及处理措施和处理要点。

关键词：地铁围护结构；涌水；涌砂；处理措施

中图分类号：TU834.8+51文献标识码：A

1、 工程概况

深圳市地铁三号线西延段益田站位于深圳市益田村及福强路下, 车站全长461.0m,站后设置折返线及其上物业（地下二层停车场）. 车站为地下二层岛式站台车站。标准段宽17.3m。车站有效站台中心里程处底板埋深为18m，顶板覆土厚度为3.73m，轨面埋深为16.38m。车站主体结构采用地下二层三跨、二层双跨现浇钢筋混凝土矩形框架结构，车站北端设盾构始发井。基坑开挖深度约18.7m～22.5m。主体围护结构设计为厚度800mm的钢筋混凝土地下连续墙共计180幅，支撑设计为四道钢支撑。

2 、地质概况与基坑特点

车站地层在垂直剖面上，自上而下为人工填土，淤泥质土、砂层、粘性土，残积层，基岩全、强风化及中等风化。

综合场地地理位置、土质条件、基坑开挖深度和周围环境条件,本工程具有如下特点:(1)基坑开挖深度较大,最深达到22.5m。(2)基坑周围地下管线密集、邻近建筑物多,环境条件较差。(3)基坑开挖范围内主要为粉砂质土,基坑开挖时,极易产生侧向变形导致开挖面隆起而引起边坡失稳及基坑涌水等不利现象。

3、涌水、涌砂发生情况与应急处理措施

2009年3月14日凌晨3点，益田站31轴处基坑开挖至地面下13米位置时WW44与WW45连续墙接头位置因接缝不严出现漏水，值班人员发现后立即用快硬水泥进行了临时封堵，但因该位置处连续墙后为砂层，透水性强，地下水压力较大封堵失败。漏水孔洞逐渐变大形成一个高约50cm，宽约20cm的裂缝，且伴随着涌砂现象。据大致估算，涌砂量大约100m3/h。

事故出现后，我们立即对孔洞进行堵塞，防止裂缝继续发展、防止大量涌砂后地面出现严重沉降危及附近管线及建筑物安全。此阶段采取处理措施如下：

1、将棉被填入墙后空洞内，起到滤水止砂的目的。

2、为防止水压过大将棉被冲出，将方木打入空洞中并在孔洞周围回填砂袋进行反压。为确保反压砂袋稳定，加入部分水泥在砂袋内，起到固结作用。

如下图所示：

处理完毕后，孔洞处已停止涌砂，但孔内仍在涌水，水量不大。

涌砂处理完毕后，开始进行止水堵漏工作。采取水泥-水玻璃双液注浆止水。

为达到快速堵水的目的，采用凝结时间较短的水泥水玻璃双液浆注入渗水裂缝背后。双液灌浆采用静压灌浆法, 先用钻机在漏水接缝两侧连续墙上钻孔，然后将配制好的浆液通过压力泵和双层管, 及喷头将浆液注入漏水点，浆液按调整的时间瞬间凝固, 并形成结石体堵塞漏水通道。如下图所示：

钻孔位置：漏水裂隙两侧连续墙上，共钻6个孔。钻孔左右对称布置：距离裂缝水平间距约0.5m，上下间距1.0m。

浆液配制: ①水泥浆液搅拌时间不得少于 5min。②在实施堵漏灌浆前, 对每次搅拌好的水泥浆必须按设定的要求与水玻璃做试样, 如达不到要求应改变水泥浆的水灰比, 直至达到要求。

4) 补强: 待双液结石体将漏水点封堵后, 应视情况继续灌双液或单液浆予以补强, 并相应提高泵送压力。

5)灌浆压力: 0.2～1.5 Map 之间。

6)灌浆流量: 20～40 L/min。

止水堵漏工序完毕后,进入土体加固阶段，主要对墙后松动砂、土层采用高压喷射旋喷桩进行加固，加固深度深入连续墙墙底5米。

至此，此次涌水、涌砂事故应急处理完毕，然而，通过对本次事故应急处理过程，必须进行系统的总结，一方面尽可能避免此类事故的发生，另一方面，在事故发生后采取及时、有效地方案进行处理，从而确保基坑及周边环境的安全。

4 、事故原因分析

4.1、围护结构（地下连续墙）接头质量差

益田站围护结构为地下连续墙加内支撑型式，地下连续墙采用工字钢接头，在二期槽段施工时，未严格按施工方案及技术交底进行方锤刷壁，没有将一期槽段浇筑时用于防止混凝土绕流的砂袋完全清理干净，从而导致两幅槽段之间夹泥，存在渗漏隐患。

4.2、开挖过程中对接缝观察及评价不足

在连续墙施工时钢筋笼下放不顺畅、甚至偏斜的槽段予以详细的记录，基坑开挖前，应对此类槽段进行旋喷桩或钻孔桩预加固；基坑开挖过程中，应随时观察连续墙及其接缝情况，对出现错缝、较严重渗漏的部位停止开挖，并及时进行加固处理。

5、应急处理工作总结

5.1、对于基坑涌水、涌砂量小于50m3/h的漏水点，采用打入木楔并塞入过滤物的措施进行应急处理，并在应急处理完毕后及时进行注浆加固即可。

5.2、对于基坑涌水、涌砂量大于50m3/h的漏水点，应及时采取如下措施:

(1)对支撑结构(钢支撑、钢围檩等)进行排查补强，确保围护的整体安全。

(2)以渗漏点为中心，在四面堆码土袋墙反压封堵。

(3)在四面扩大土袋墙围堵范围并浇注砼，在继续增加反压重量的同时将土袋墙连为一个整体遏止涌水。

(4)基坑涌水侧路面禁止任何车辆通行。

(5)现场不间断的进行监测，为进一步采取措施提供依据。应急处理措施完成后，及时采取高压旋喷及注浆的方法，对围护结构渗漏点外侧进行加固。

5.3、对于每秒流量大于30m3的漏水点，应从首先保证基坑及周边环境安全的角度出发，进行应急处理。基底管涌首先采用预制砂箱（或混凝土）反压措施封堵，而基坑围护结构涌水则应以渗漏点为中心连续不断进行混凝土浇注。从而保证基坑及周边环境安全。

5.4、施工监测与动态治理由于管涌的发生，围护结构变形较大，监测信息对工程施工运作起到了积极的作用。本工程监测项目有:围护结构水平位移；地面沉降；地下水位观测；支撑轴力观测。本次事故监测信息情况综合如下： (1)基坑变形情况:围护结构水平位移事故前CX10累计最大位移19.02mm，管涌后最大位移为21.5mm，位于基坑深12m处(此时测点处已开挖到第三道支撑)；土体水平位移CX6的位移呈直线递增，由事故前的32.12mm增大为42.16mm；第一道支撑轴力减少1.5t，第二、三道支撑轴力分别增加9t和14t，支撑总轴力仍在设计预加值以内。说明此次管涌对基坑安全影响不大。(2)环境变化情况：漏水点处地面最大沉降量达30mm，距漏水点20m以外各测点最大沉降量在3~7mm之间。事故对环境影响较大。(3)水位变化情况:坑内水位无明显变化。坑外漏水点四周的水位观测井SW8管涌后陡降2m左右，水位差对流砂的产生已失去作用。应急处理措施完成约3小时后，水位又回升到原标高。SW8水位陡降证实围护体止水帷幕在SW8四周存在缺陷，坑内外地下水已连通。

6、结论

6.1、粉土、粉砂地层中基坑围护结构止水性能对基坑安全和环境保护至关重要，围护体一旦出现涌水、涌砂波及范围多在2~4倍基坑开挖深度，对环境危害极大。因此，围护结构施工质量的控制及基坑施工过程中对围护结构的排查与补强工作，必须认真细致。

6.2、对围护体渗漏点的补强加固方案，须进行抗管涌稳定性验算，不能仅凭经验行事。

6.3、降水是深基坑工程施工的重要环节，必须予以重视。坑内降水可固结土体，提高土体的被动抗力，防止或减少坑底隆起。

6.4、从坑外水位监测孔SW8的水位监测情况看，坑外水位监测对检验围护结构止水效果非常有效，当坑内降水发现坑外水位变化异常时，提前采取加固补强措施。

参考文献

[1] 梁炯望．锚固与注浆技术手册.北京：中国电力出版社 1999

[2] 曹俊发.注浆法在地铁隧道裂缝渗漏处理中的应用[J].山西建筑,2005

[3] 刘少辉.铁路隧道渗漏的原因及预防措施[J].山西建筑,2005