超深基坑施工应急预案

1. 基坑应急预案

超深基坑施工存在诸多风险因素，根据我公司以往软土地下工程施工的经验，结合本工程的实际工况条件，综合工程的总体施工筹划，确定本工程的重大风险源如下：

⑴ 地下连续墙围护结构渗漏甚至涌水、喷砂；

⑵ 降水工程不能满足基坑开挖要求；

⑶ 降水施工运行时的风险；

⑷ 降水引起周边地层沉降；

⑸ 基坑变形过大，影响周边环境；

⑹ 坑底隆起、水砂突涌；

上述风险源的产生都不可避免地与基坑开挖后引起的土体变形、位移有关，所以在工程实施过程中作为重点加以监控。在施工中将采取一系列的措施和对策尽可能的降低施工风险，将事故发生的概率减小到零。

根据设计和有关规范要求，考虑到本工程的特点、规模以及施工安排，从进场开始，就建立和制定完善、详尽的施工监测方案，对基坑本身、降水工程以及周边环境的安全稳定性进行监测，真正做到信息化施工，根据监测的数据和结果指导施工，及时调整施工参数。监测体系的制定力求全面、细致，监测内容全面，尤其是针对基坑开挖等重点监控工序。

除了常规的监测内容以外，针对本工程的难点，监测方案有如下特色： 选取有代表性或是重点控制变形的位置，实行加强型的监测。包括地下墙内固定测斜仪、地下墙钢筋应力计、地下墙迎土面的土压力计和孔隙水压力计、各道支撑内的钢筋应力计、基底回弹、承压水水头等监测项目。上述各项测点的布置均考虑了开挖的不同断面深度，以期能全面的反应整个基坑开挖过程中，围护体系、支撑体系以及坑内外土体内部的真实状态，切实的起到指导施工的目的。

1.1 地下连续墙围护结构渗漏甚至涌水、喷砂

基坑开挖阶段是整个工程实施过程中风险最大的阶段，期间有多种因素都将对工程实体和周边环境带来较大的危害。

1、原因分析

由于本工程基坑开挖深度极深，深度达到40.215m 。特别是浅层②3灰色砂

质粉土层层厚达20m 左右，含水量丰富，在基坑开挖过程中将形成一个潜水局部水压差。因此槽壁施工过程中，如果槽壁接缝出现较大空隙、槽壁接缝夹泥，在开挖过程中将很容易引起围护结构渗漏，产生涌水、涌沙险情。围护结构的止水效果不仅直接关系到基坑的安全，而且严重的渗漏情况更会危及周边的建筑物的安全。

2、预控和应急措施

⑴ 设计阶段，地下连续墙接头的选择

在围护结构设计阶段，为了增加地下连续墙的抗渗效果，在接头处采用了抗渗性能较好的十字钢板。同时为了确保接缝处无夹泥现象发生，为此，本工程特制了新型的接头刷壁器，根据超声波检测结果，按规定要求对槽壁接缝进行刷壁处理。

⑵ 基坑开挖时，有效调整施工工序来降低接缝渗漏风险。

在基坑开挖过程当中，为避免开挖后槽壁接缝暴露时间过长，内衬墙结构采取逆作的形式。一旦内衬结构完成，槽壁接缝渗漏的风险可完全消除。

⑶ 基坑开挖过程中，配备相应的注浆设备，并备足一定数量的注浆材料，包括水泥、水玻璃、聚氨酯等，以备工程应急之需。一旦围护接缝出现夹泥、渗漏水现象，立即暂停开挖，以防渗漏情况进一步发展。针对渗漏水的清、浊；水量大、小等不同情况采取相应的堵漏措施：

① 如果开挖过程中发现地下墙接缝夹泥宽度超过20mm （砂土、砂质粉土）、50mm （粘土、粘质粉土），应随开挖面暴露及时用钢板封堵地下墙接缝，并用水泥浆灌满钢板与地下墙间隙。

② 渗漏水局限于开挖面以上，且渗漏量不大，宜采用双快水泥抽槽压注聚氨酯的方法封堵。

③ 如果渗漏点局限于开挖面以上，且渗漏量较大，宜在渗漏点打入泄水管，

用钢板和双快水泥封堵泄水管周围，待周围封堵材料达到强度后关闭泄水管阀门。

④ 如果渗漏点延伸自开挖面上至开挖面以下，应在基坑外渗漏点附近压注双液浆，注浆采用压力控制，最高压力不得超过0.3Mpa ，同时注意支撑轴力变化，确保支撑稳定安全。

⑤ 如果渗漏点延伸自开挖面上至开挖面以下且流量较大，应在基坑内局部回填至流量减小后，再在坑外打孔后施工旋喷桩或注入聚氨酯堵漏。

⑥ 如果渗漏点不明，水流自开挖面下向上涌出，应立即局部回填直至渗漏停止，然后采取上述基坑外注双液浆措施。

⑦ 如果渗漏水流混浊，且渗漏时间较长，应注意渗漏点附近可能存在严重的土体流失，出现空洞，此时严禁重型机械靠近，并应立即采用振管注浆方法填补空洞。

⑧ 基坑开挖到一定深度后，当围护接缝漏水情况严重，一切堵漏措施难以挽回的紧急情况之下，应立即回填基坑，尽快使坑内外水土压力达到平衡，控制事态的进一步发展。

1.2 降水工程不能满足基坑开挖要求

1、原因分析：

由于基坑开挖深度极大，基坑内承压水位降深需达到26.7m 左右，属于超深承压水降水，降水难度极大。整个基坑降水到位时，抽水量巨大，如方案制定不妥，满足不了现场工况条件所须的降水能力，导致水位降深不能达到基坑开挖要求，这将使整个后续的基坑开挖无法正常开展。

2、预控和应急措施

⑴ 在勘查阶段，即对深基坑降水工程场地进行详细勘察，了解工程周边环境的地质、水文地质条件，具体包括地层的岩性与分布、各承压含水层的详尽分布、各层承压水的水位。取得水文地质参数，以便指导深基坑降水工程的设计和施工。

⑵ 根据降水工程设计，坑外布置8口降压井，井深66m ～70m ；基坑内共布置4口降压井和1口观测井，井深62m ～66.5m 。

⑶ 基坑开挖前打设试降水井点进行现场的降水试验，深入了解井点降水效果，如果降水效果不理想则对降水施工井点的数量、深度进行相应调整。

1.3 降水施工运行时的风险

1、原因分析：

基坑开挖过程当中，由于降水所需的抽水量巨大，一旦发生井点受到破坏或者设备断电等异常情况，都将导致承压水位快速上升，危及基坑内设备和人员的安全，严重的会引发坑底水砂突涌等不良现象，导致基坑开挖的无法正常实施。

2、预控和应急措施

⑴ 加强对井点管的保护

由于每根降水井点都是孤立的耸立在基坑中，挖土及调运过程中，挖机和吊物将有极大可能触碰井点管，为此本工程暴露在基坑开挖面以上的井点管全部采用壁厚6mm 的钢管，以加强井管的刚度，确保开挖过程中井点的完好。

⑵ 保证降水过程中电路系统的正常运行

① 供电量得到保证，确保满足降水的需求。

② 双电源的保证。为了防止大面积停电的突然发生以及现场电路系统故障，降压井运行的整个过程必须提供双电源保障措施，当有一路正常工业用电的同时配备柴油发电机，同时在电路设计时采用双向闸刀，确保工业电与柴油发电机供电自由切换。工业用电正常使用时，必须定期(1～2周) 对发电机试运行一次，以确保应急时发电机使用正常

③ 电源切换时电工、发电机工和降水人员要统一指挥，协调操作，各负其责。为了在切换电源时能迅速完成，降低损失，在平时要进行切换电源演练，在演练中，各位置工作人员职责如下：

a 发电机操作工：在发电机所在位置，迅速启动发电机，待正常之后立即通知电工切换电源；

b 电工：位于双向闸刀位置，接到发电机工的指令后，迅速切换电源； c 降水班人员：位于各降压井启动箱和分电箱位置，根据启动箱指示灯状态或电表状态随时合上开关并启动指定按钮。

以上工作人员必须在断电10分钟内各就各位，确保10分钟内恢复降水运行。 ④ 切换电源会造成所有水泵停止工作，所有切换电源时降水人员必须在降压启动箱旁随时准备启动水泵；先发电后切换电源，必须在发电机工作稳定后方可切换；一旦恢复供电，先切换电源，再关闭发电机，且必须是在供电工作稳定后方可切换。

⑶ 采用自动化系统采集数据，对所采集的数据及时换算成地下水位，并绘制成实时曲线监控地下水水位，同时能够自动报警，一旦数据值超出警戒值就能报警，提醒地下水位有异常情况，以便能够在最短时间内发现问题。

⑷ 降水井在实际运行中，由于各种原因，可能出现损坏的情况，而造成降水工程的中断。为了避免出现这种情况，在降水方案设计的时候，我们考虑在布设降水井的时候适当地布设1口降压备用兼观测井。备用井在降水运行过程中并不一直使用，但当其他工作井出现问题时，就要立即启用备用井，立即将备用井投入使用，确保降水运行效果。

1.4 降水引起周围地层沉降

1、原因分析：

基坑开挖过程中，一方面要确保降水满足挖土的要求，另一方面超深承压水降水将不可避免的引发坑外承压水头的下降，进而带来周边土体的沉降，对周围环境产生影响 。

2、预控和应急措施

⑴加强监测手段。在深基坑降水监测的过程中，在深基坑外的建筑物、构筑物、道路、管线等关键部位设立沉降监测点；并在地连墙外侧紧靠基坑的部位埋设了孔隙水压力计，用以监测坑外各层土体的孔隙水压变化；同时在坑外设置水位观测井，用以监测水位降深情况，当紧急情况出现时，进行井水回灌，保护周

边重要建筑物。

⑵基坑外地面沉降监测超出临界范围内，并有小幅度下降趋势时，采取坑外注水措施，通过抬高地下水位，控制地面沉降。

⑶坑内降水到一定深度时，坑外水位发生大幅度波动（潮汐影响除外）或出现持续缓慢下降，地面沉降出现较明显的下降趋势或出现不均匀沉降时，采取坑外回灌措施，防止地面沉降的扩大。

⑷工作井外地面出现裂缝或发生明显下沉时，降水施工应立即停止，井内外实施快速回灌，全线处于抢险状态。

1.5 基坑变形过大，影响周边环境

1、原因分析：

由于基坑开挖深度极大，达到40.215m ，如果基坑开挖过程中由于未按设计和规范要求发生超挖，或者支撑体系施工不及时，将导致基坑变形过大，对周边环境产生较大影响。

2、预控和应急措施

⑴ 基坑开挖之前，为有效的控制围护变形，采用了1200mm 厚63m 深地连墙结合9道钢筋混凝土支撑的形式。

⑵ 基坑开挖时，严格按照分层、分块的挖土流程和步序，按照设计和规范的要求实施，严禁超挖，分层分块的挖土标高和部位严格控制，做到随挖随撑。

⑶ 基坑开挖时，采取措施缩短支撑施工时间。由于支撑体系采用钢筋混凝土支撑，施工周期比钢支撑长，故每道支撑的施工必须加快速度，以减小围护变形。

⑷ 基坑开挖时，降低施工荷载对基坑的影响，土方开挖时，弃土堆放应远离基坑顶边线20m 以外。

⑸ 加强施工过程中的监测

基坑开挖阶段，建立完善、严密的施工监测体系，全天候全方位的对各监控点进行监测记录，发生不均匀沉降时采用跟踪注浆措施，合理布置注浆点及压浆

量。并辅以监测数据的反馈，及时调整施工参数，做到信息化施工。

⑹ 必要时，根据监测结果，调整支撑制作方案，在支撑底部预先浇筑20～40cm 厚，3m 宽的高标号早强混凝土垫层，起到预先支撑作用。

⑺ 当围护结构变形已达到或接近警戒值，变形速度加快并难以遏制时，迅速完成当前工况的围檩支撑结构，并对基坑内下部土体进行双液浆注浆加固，通过增加基坑内的被动土压力，达到控制围护结构变形速度的目的。

1.6 坑底隆起、水砂突涌

1、原因分析：

基坑开挖过程中，要进行降水以保证坑内的良好施工条件。降水对坑内土体的压密，有利于基坑稳定性；但也有副作用，承压水降水抽水量大，地下水渗流场改变，坑底容易形成水砂突涌通道，影响坑底稳定。在施工中可能存在水泵坏、井点损坏等风险因素，导致承压水突涌等问题。

2、预控和应急措施

⑴ 承压水降水过程中，观测承压井水位的变化情况，及通过沉降管测量记录不同深度处土的回弹量，分析坑底土体的稳定性和产生水砂突涌的可能性，及时预警，调整参数。

⑵ 做好降水井管的封井工作

由于坑内的混合井及观测井深度超过基坑底板深度，且在基坑开挖过程中需一直保持承压水头低于基坑开挖面，因而基坑底板施工后当上部荷载足以与下部承压水顶托力相抗衡时，需对井点进行封井处理，封井采用填充混凝土加井内注浆法。

⑶ 一旦发现坑底隆起迹象，应立即停止开挖，并应立即增加基坑外沉降监测点。必要时采用回灌水的方法，直至基坑外沉降趋势收敛后方可停止回灌，然后会同设计及监理等相关单位一起分析原因，制定下一步对策。

⑷ 在施工中进行详细交底，确保井点的安全，并配置预备泵、备用井和双电源，保证井点的顺利抽水，达到降深的要求。 在基坑开挖过程时，人员24

小时值班并进行水位观测，如发现水泵损坏，则立即进行更换，观测水位降落情况，如不能完全达到降深要求，则立即停止开挖，补设降压井（在基坑开挖前，先做抽水试验，保证备用井开启可以达到降深要求）。

⑸ 在保证承压水降深的要求下，一般情况下不会产生承压水突涌的情况，如发现由于地层不均等而导致承压水局部区域产生突涌现象则立即停止开挖，并对突涌部位进行回填，保证坑底的安全，在出现大量承压水突涌时，在有关方面讨论后可以进行回灌水等措施。

1.7 底板大体积砼浇筑温控

工作井底板平面尺寸27.6m ×27.6m ，厚度达到2.45m ，一次浇筑混凝土超过1800m 3，属大体积混凝土浇筑。由于大体积混凝土内部不同区域的散热条件不同而造成混凝土内部温度的差异，会引起混凝土内部因收缩差异造成温度裂缝的产生而出现质量问题，为最大限度防止大体积混凝土内部温度裂缝的产生，我们采取了一系列措施：

1、针对大体积混凝土配合比进行研究，在对比了掺加膨胀剂的“补偿收缩混凝土配比”及大量双掺粉煤灰和矿粉的“低水化热配比”，同时结合本工程的特点，决定采用“低水化热配比”。低水化热配比主要是在确保胶凝材料掺量的基础上，大量双掺粉煤灰和矿粉以适当减少水泥的用量，降低混凝土水化热，从而更好的降低混凝土内部温差而控制裂缝的产生。

2、吸取桥梁工程中广泛应用以及在本工程内衬墙施工中得到很好验证的塑料薄膜养护技术，在混凝土养护过程中采用“薄膜＋土工布”的养护措施，能够同时达到保温保湿的双重效果。

3、进行大体积混凝土温度监测以便更好地指导养护措施，降低混凝土内部温差。

根据底板对称的原则，选取半块底板进行测温点的埋设，如图3－36。 本次温度监测自混凝土开始浇筑起，第1天至第3天每三小时测温一次，第4天至第6天每四小时测温一次，第7天至第9天每六小时测温一次，第10天至第14天每八小时测温一次，昼夜连续跟踪监测。典型断面监测结果参见图3－37、3－38：

测点B 温度变化曲线图 测点F 温度变化曲线图 根据对各个温度曲线的分析总结，测温结果如下：

(1) 混凝土内部最大温度为62.7℃，最大温差为22.6℃(低于规范要求的25℃的标准) ，低水化热配比的技术路线及养护措施得当。

(2) 最高温度出现在混凝土浇筑后3天左右，但最大温差并不是出现在温度峰值点，而是在温度峰值点后期的降温过程中，因此在温度峰值点后混凝土养护仍需重视保温措施。

(3) 由于散热条件的差异，混凝土近中心处温度高于边界处，表面空气散热比底部土体散热快，因此需重视边界及表面的混凝土保温养护措施。