决定基坑工程成败的因素很多，但起决定性作用的主要有二个，一是挡土结构的可靠性；二是基坑止水帷幕的严密性。对于地下水位较高的场地，基坑止水和挡土同样重要。如果止水失败，同样会产生严重的后果。在实际工程中，由于种种原因，水帷幕桩失效的情况也时有发生，导致基坑工程事故的发生，并且延误了深基坑施工的工期。下面，以某基坑工程为例，针对深基坑止水帷幕失效情况进行了分析。
1 工程概况
某建筑工程，地上25层，裙房6层，设3层地下室，深14.5m，采用现浇钢筋混凝土结构，周边交通环绕，施工环境复杂。该工程中±0.000m相当于绝对标高4.100m。自然地面标高为-0.800m，地下室一层楼板面标高为-6.950m，地下1层夹层楼板面标高为-3.450m，地下2层楼板面标高-10.850m，地下3层底板面标高-14.450m，局部底板面标高-15.350m。
综合考虑基坑周边环境和地质条件等因素，按照《建筑基坑支护技术规程》JGJ120―1999表3.1.3及《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ72―2004表8.7.2综合判定，确定该工程基坑支护结构侧壁安全等级为一级，重要性系数为1.1。
2 基坑支护结构设计
2.1 工程特点及难点
1）基坑面积较大，开挖深度深。
2）基坑开挖需考虑有效的支护措施以控制基坑开挖过程中基坑四周道路及地下管线的变形。
3）基坑开挖深度范围内有④层粉土夹粉质黏土层（该层在自然地面下10.0m左右），在基坑开挖面下有承压含水层⑥2层粉土层（该层在自然地面下32.0m左右）。因此在基坑开挖过程中需要考虑对地下水的处理问题。
2.2 支护方案
（1）挡土结构经过不同桩径优化分析，基坑四周裙楼区域采用φ1100mm@1300mm的钻孔灌注桩，塔楼区域采用φ1200mm@1400mm的钻孔灌注桩，基坑北侧靠近既有住宅楼及东侧靠近市政道路的区域采用φ1300mm@1500mm的钻孔灌注桩。
（2）支撑体系
1）支撑平面布置
根据基坑的平面形状，基坑采用2道圆环支撑结合角部角撑的布置形式。设计在基坑中部设置2道半径分别为40.0m和48.5m的同心圆环支撑，角部利用角撑结合径向支撑控制基坑变形。
2）支撑竖向布置
整个基坑采用2层混凝土支撑，基坑东北角由于挖深较深，局部采用3层混凝土支撑。综合考虑周边建筑物、道路管线情况及土方开挖量，桩顶冠梁标高为-1.950m，第1层混凝土支撑中心标高设置为-2.430m。
3）支撑材料形式
支撑材料选用整体性好、刚度大、受力好，对控制位移有较大作用的现浇混凝土支撑体系。
4）栈桥体系
考虑施工后期土方开挖的运输及材料堆放等因素，在第1层支撑的部分区域设置栈桥板。有栈桥板区域的立柱之间相应设置剪刀撑，以控制立柱桩的变形。
5）竖向支撑体系
采用临时钢格构立柱及柱下钻孔灌注桩作为水平支撑系统的竖向支撑杆件。局部区域利用主体结构的工程桩作为立柱桩。
2.3 基坑开挖过程中对地下水的处理
（1）止水帷幕
综合考虑场地的土层条件及施工造价等因素，设计采用φ650mm@900mm的三轴深层搅拌桩作为止水结构，三轴深层搅拌桩插入⑤2层粉质黏土夹黏土层中。基坑西侧临近道路地下通道的区域由于距离限制，只能在支护桩间设置φ800mm高压旋喷桩。高压旋喷桩插入⑤2层粉质黏土夹黏土层中。
（2）降排水设计
根据岩土工程勘察报告，基坑开挖面以上④层粉土夹粉质黏土为含水层，故在坑内设置25口疏干井结合“明沟+集水坑”的形式进行疏干排水。
通过设计计算，裙楼开挖区域满足抗突涌验算要求，但主楼及电梯井区域由于挖深较深无法满足抗突涌验算，需在塔楼及电梯井区域另设15口降压井降低承压水位，确保基坑开挖过程中的安全。
（3）地表水处理
由于该基坑施工周期长，雨季施工不可避免，在下雨过程中为避免基坑成为巨型集水坑，需要在基坑周边设置截水沟，将地表径流汇集到截水沟中集中抽排，有效阻止雨水进入基坑，保证工程施工工期。
2.4 出土口位置加固
设计中已给出了出土口位置，并采用双排桩的形式进行加固。
2.5 坑底加固措施
1）主楼底板标高为-15.350m区域的坑底加固设置φ1100mm@2000mm钻孔灌注桩进行坑底加固，桩顶设置冠梁并浇筑300mm厚混凝土板。
2）电梯井及深浅坑交界处加固采用放坡开挖的支护形式，坡面挂网喷浆并设置泄水孔。塔楼区域坑底加固桩、坑中坑平面布置如图1所示。
4 基坑止水帷幕流水流沙状况
由于整个基坑四周都存在渗漏点，经施工现场查看分析后认为：本基坑围护的止水帷幕在④层粉土夹粉质黏土层范围内已经失去止水效果，原止水封堵应急预案的封堵方式已经不能满足安全要求。
5 基坑围护止水帷幕流水流沙处理对策
5.1 坑外帷幕注浆封堵
1）结合原三轴深层搅拌桩的坐标点确定原三轴深层搅拌桩位置。在距原三轴深层搅拌桩外侧200mm处定注浆孔位，作为第1排双液注浆的位置，第2排距第1排500mm，第2排点位与第1排点位呈梅花状布置。结合现场实际情况，部分排距为300mm。 2）在第1排孔位上进行钻孔作业，下钻的立杆必须垂直，偏差≤0.5%。
3）钻孔孔径为100mm，孔深为自然地面下约16.0m，进入⑤1层粉质黏土深约2.0m。
4）成孔后下放霹雳注浆塑料管，同时在地面处将注浆塑料管外侧空隙用水泥加水玻璃调匀后封堵。
5）待封孔空隙处的水泥材料有一定强度后，将注浆钢管插入霹雳塑料管中，钢管下端距孔底约1m进行双液注浆。
6）双液注浆比例：水泥∶水玻璃（35°Be′）=1：（0.8～1）；注浆压力0.5～1.0MPa。
7）根据注浆压力的大小和压力活塞进退的速度确定注浆钢管的起拔时间，注浆钢管的起拔高度每次控制在1.5m左右。如此反复作业，直至自然地面。第2排注浆方法同上。
5.2 坑外深井降压
该基坑土方开挖至-14.500m处时，坑内外地下水落差较大，仅通过坑外帷幕注浆封堵耗时较长，结合在坑外设立减压降压深井降低渗水量。
深井的深度自地面向下为15.0m，钻孔直径为400mm。深井采用φ250×4的钢管。钢管壁与孔壁之间用绿豆砂填实作为过滤层。
当坑内出现渗水量较大时启动该降水井抽水，给坑外注浆封堵创造条件。但要时刻注意周边环境的监测变化，间歇式抽水，抽水时间不可过长。
5.3 坑内挂网喷浆封堵
在坑外降水、坑外注浆封堵时，坑内的挂网喷浆封堵同步进行。
1）先将灌注围护桩之间的表层土向内掏进约200mm，并将围护桩表面的土清理干净（用水冲刷），清理高度从第2道支撑到垫层面，约5.50m。
2）在清理干净的围护桩两侧面植入φ8@300，长300mm钢筋各一列，植筋深度100mm，植筋与φ8@150钢筋网片焊接，使其成为喷浆挂网。
3）喷浆混凝土采用C20，厚100mm。第1次喷浆厚约50mm，第2次喷浆待第1次喷浆终凝后再喷，终凝后加强喷浆混凝土养护。
5.4 阻止居民楼继续倾斜
1）在居民楼南侧地面庭院中实施注浆加固土体（在北侧基坑不再漏水的前提下）。
2）每户居民小庭院内布设压密注浆点（点位数量根据小庭院内的实际情况定），注浆深度12.0～13.5m，水灰比0.6，注浆压力0.5～0.6MPa。从地面向下5m范围内压力减少，以免地下管线受损。
3）采用引孔深度达8m后再进行压密注浆管的下压工作。
4）注浆之前将孔口封住，封口深度从自然地面向下6m左右，以免浆液窜入杂填土层中。
5）小庭院内增设沉降观测点，在注浆加固土体措施实施过程中加强监测。
6 施工流程
1）坑外双排双液注浆加固，先注浆加固1排，待第1排加固完后再进行第2排注浆加固。
2）注浆施工方向为从东北角为起始点分2组，一组向南作业，另一组向西作业。
3）对于基坑土方尚未开挖到④层粉土夹粉质黏土层的部位，同样在坑外钻注浆孔并注浆，待加固浆体凝固后，隔天对该部位的坑内围护桩边的土开始掏挖，将此土堆放坑内一侧，同时坑内围护桩之间的挂网喷浆及时跟进施工。
4）对于基坑土方已经开挖到④层粉土夹粉质黏土层的部位，如有渗水点，采用坑外深井抽水，坑内渗水点用水泥袋等材料塞堵，强行连续坑外注浆加固治理，坑内围护桩之间的挂网喷浆及时跟进。
5）施工主楼底板标高为-15.350m区域的坑底加固、桩顶冠梁并浇筑300mm厚混凝土板。
7 基坑监测
从第三方基坑监测数据结果显示，该工程所采取的综合渗漏治理措施有效，确保了基坑及周边既有建筑物的安全。
8 结语
综上所述，基坑止水帷幕设计需结合工程地质条件有针对性地进行设计，在基坑支护设计中应充分考虑施工的实际复杂性及现场地质环境的多变性。在施工时必须加强施工全过程的质量验收与监测，如不符合设计要求应立即采取补救措施，确保止水帷幕施工质量合格。一旦发现基坑止水帷幕失效的情况，应在详细分析失效原因的基础上，结合场地土层及地下水的特性制定处理措施，使止水帷幕的处理做到安全、经济、有效。
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