強透水地基的基礎(chǔ)處理方法

劉波

（安鄉(xiāng)縣深柳鎮(zhèn)水管站 常德市 415600）

1 工程地質(zhì)及水文情況

本工程場地地基土由人工填土（Qs）和第四系沖淤積層（Qal）組成，從上至下分為6層，分別為填筑土、中砂、粉砂（含細(xì)粒土砂、粉土質(zhì)砂）、淤泥質(zhì)土（有機質(zhì)低液限粘土）、粉砂（局部夾細(xì)砂）局部中砂（粉土質(zhì)砂、含細(xì)粒土砂）、粉質(zhì)粘土（低液限粘土）和粉砂（粉土質(zhì)砂），場地范圍地下水主要含水層為砂層，厚度（0.95～7.00）m，水量較豐富；且筑填土以粉細(xì)砂為主，亦含水；此外，尚有少量基巖裂隙水。工程所在地5年一遇外江洪水位為5.35m，20年一遇外江洪水位為6.32m，50年一遇設(shè)計防洪水位為6.67m，100年一遇設(shè)計防洪水位為6.98m，外江枯水期水位多為（0.5～1.5）m，而泵站建基面高程為-5.3m（以上均為珠基高程）。由于在泵站基坑施工時要將填筑層清除掉，往下就屬于無隔水層的強透水性地基，一旦處理不好很容易在開挖過程中由于內(nèi)外水位差形成管涌導(dǎo)致基礎(chǔ)處理施工失敗。

2 前期主要施工過程和出現(xiàn)管涌的應(yīng)對處理

工程首先開始進(jìn)行水泥攪拌樁的施工，由于地基為粉細(xì)砂，地下水位高且豐富，致使水泥攪拌樁無法成樁,出現(xiàn)以上情況后召開專題會議確定將水泥攪拌樁的打樁平臺提高0.5m；所有分縫采用止水橡膠止水，在后續(xù)的主泵房基坑土方開挖過程中，通過增加井點等措施仍無法降低地下水位，致使土方開挖無法正常進(jìn)行。針對上述情況后組織有關(guān)專家進(jìn)行論證并討論了初步的處理方案，根據(jù)有關(guān)專家的建議提出了泵站基礎(chǔ)處理的方案，處理方案采用高壓旋噴樁進(jìn)行封閉置換。一是主廠房底板部位封閉置換：根據(jù)原水泥攪拌樁為直徑500mm及間距1400mm的條件，決定在攪拌樁之間采用梅花形布置旋噴樁，間距為700mm，在密排攪拌樁與疏的攪拌樁之間布置連續(xù)旋噴樁，間距為800mm，鉆樁平臺高程與攪拌樁施工時的高程一致，旋噴樁的深度為2.65m，并在主廠房周邊設(shè)一排高樁擋土。二是進(jìn)水前池?zé)o樁區(qū)域封閉，對無樁區(qū)域采用密排旋噴樁進(jìn)行封閉,旋噴樁的長度為（1～5.3）m。在基本完成了泵房及進(jìn)水前池的高壓旋噴樁施工，隨即對該部位進(jìn)行開挖，但在進(jìn)行土方開挖的過程中又出現(xiàn)了幾處較大的管涌，并針對這種情況，通過在薄弱的地方增加高壓旋噴樁進(jìn)行基礎(chǔ)處理，最終完成了泵房及進(jìn)水前池段底板的混凝土澆筑，隨后要求將進(jìn)水前池的水位蓄至1m左右高程以平衡內(nèi)外水位差。當(dāng)年的汛期來臨后，在工地巡視過程中發(fā)現(xiàn)進(jìn)水前池漸變段與水平段交接處有管涌發(fā)生，造成分縫處的止水橡皮斷裂，進(jìn)水前池的水平段混凝土向上突起達(dá)10多cm。根據(jù)進(jìn)水前池出現(xiàn)的管涌，分析了出現(xiàn)管涌的原因一是地基存在深厚透水性較強的砂基礎(chǔ)，水文地質(zhì)條件復(fù)雜，且與外江水系聯(lián)系密切的是位于中間強透水的中砂層，其對上覆弱透水的粉砂層形成較大的滲透壓力，易在地層中形成相對集中的透水通道，當(dāng)邊界條件發(fā)生變化，原粉細(xì)砂層的蓋重減少到一定程度時，管涌的發(fā)生將不可避免，這是客觀的原因；二是由于經(jīng)驗原因，對強透水地基的滲透性認(rèn)識不足，僅局限于以較長的滲徑來削減滲透壓力，雖然是教科書和規(guī)范所允許的，但事實上較長滲徑并未對滲透壓力帶來有效的降低；對旋噴樁與攪拌樁的結(jié)合認(rèn)識不足，在前述超常規(guī)的滲透壓力作用下，該結(jié)合面可能成為防滲薄弱面使?jié)B流到達(dá)底板，惡化了底板的抗?jié)B穩(wěn)定性，進(jìn)水前池底板及地基封閉處理設(shè)計時，雖然考慮了滲透壓力作用下的抗浮問題，底板與封閉地基的抗浮安全系數(shù)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于按常規(guī)的滲透系數(shù)方法計算的安全系數(shù)，從經(jīng)濟的角度考慮未按全部上下游水位差進(jìn)行抗浮設(shè)計中，在特定的水文地質(zhì)條件下，可能因自重不足而抬起并造成錯位形成滲漏通道，經(jīng)過反復(fù)討論后一致認(rèn)為應(yīng)對前池管涌采用綜合措施進(jìn)行處理。

3 處理方法及效果

加固處理措施主要包括減壓井及導(dǎo)滲溝、新澆筑前池底板和兩側(cè)邊墻、底板上的隔墻，以及對原底板下灌漿。減壓井是施工期間降低地下水位的措施，運行期可消除部分滲透壓力。前池內(nèi)新澆筑的結(jié)構(gòu)物，一方面以其自重抗浮，另一方面替代已破損的原前池底板。由于原底板已變位脫空，需進(jìn)行回填灌漿以保證底板與地基面（原旋噴樁封閉體）的緊密結(jié)合。

3.1 減壓井及導(dǎo)滲溝設(shè)計

在前池及攔污柵閘兩側(cè)設(shè)減壓井24眼，每側(cè)12眼，井底高程-25.0m，井面高程3.50m，鋼管采用DN300鍍鋅鋼管，減壓井主要釋放深層地下水的滲透壓力。減壓井先鉆直徑0.8m孔，鍍鋅鋼管外及孔底填反濾料，減壓井底反濾料厚0.80m，放入DN300鍍鋅鋼管，鋼管外側(cè)包兩層不銹鋼反濾網(wǎng)，（-24.2～-10.0）m鍍鋅管做成花管，均布Φ10@150。

在導(dǎo)滲溝至3.50m間，DN300鍍鋅鋼管外回填粘土。在高程1.0m減壓井鍍鋅鋼管開孔連接導(dǎo)滲溝引入進(jìn)水渠。導(dǎo)滲溝長92m，斷面為0.80m×0.80m，每隔15m分縫，高程（0.95～0.80）m，導(dǎo)滲溝底鋪0.20m砂墊層，蓋板預(yù)制長1.00m。

施工期用潛水泵放入減壓井對前池進(jìn)行降水，抽水時間約1個月。

（1）管井降水施工工藝流程：放線定井位→挖泥漿溝 （坑）→埋設(shè)鋼護桶→井機就位→成孔→下井管→填濾料→封井→洗井→安裝排水管→裝泵→抽水。

（2）打井采用3臺反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機成孔，自造漿護壁，泥漿比重控制在1.2左右。

（3）成孔后立即下井管，鋼管井接頭要焊牢，并包不銹鋼透水網(wǎng)兩層，用12號鍍鋅鉛絲繞緊（間距100mm），防止脫落。

（4）填濾料要從井孔四周均勻回填，防止將井孔擠偏。

（5）洗井采用空壓機氣舉法，要從井底逐節(jié)，逐層吹洗，將井底泥砂吹凈，洗出清水為止。

（6）潛水泵用鋼絲繩吊在井內(nèi)，置泵標(biāo)高為-20.00高程，根據(jù)出水量及升降調(diào)整置泵高程，直至達(dá)到降水要求。

施工過程中，進(jìn)行右1#減壓井施工時，出現(xiàn)滲水不理想的情況。采用高壓沖洗，收到良好效果；順利進(jìn)行了前池底板的混凝土澆筑，采用減壓井降水取得成功，隨后完成進(jìn)水前池墩墻及工作橋混凝土工程。

3.2 底板和隔墩

拆除原前池-1.50m水平段及相連2.75m斜坡段底板后，重新澆筑厚500mm的底板。在其余前池底板上增加U槽混凝土結(jié)構(gòu)，沿水流方向設(shè)三排墩墻，上挑平臺形成前池頂?shù)纳w板，以增加重量。U型槽混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計如下：原混凝土面表面鑿毛，采用錨筋增加原混凝土結(jié)構(gòu)與U槽側(cè)墻混凝土的連接，擋土墻布置間距為1000×1000，共202條。底板0.50m，U槽側(cè)墻0.40m，中墩墻底部厚1.50m，上部厚2.50m，頂部設(shè)置2.0m寬厚0.75m人行橋2道，以增加U型槽重量。同時考慮到進(jìn)水前池水力流態(tài)，側(cè)墻前后及底板靠近泵室側(cè)為圓弧過渡。

另外在前池-1.50m及-3.50m水平段混凝土底板布置Φ75反濾排水孔，孔間距1.50m×1.50m，主要是降低前池底板的滲透壓力，增加前池底板的安全。

在拆除底板及前池抽水基本干后，對原底板進(jìn)行回填灌漿，布置23個灌漿孔，灌水泥砂漿，以保證底板與地基面（原旋噴樁封閉體）的緊密結(jié)合。

進(jìn)水前池應(yīng)急除險工程于主汛期后開工，經(jīng)歷一個多月時間完成進(jìn)水前池及攔污閘兩側(cè)全部24眼減壓井的施工。井底高程-25.0m，井面高程3.50m，鋼管采用DN300鍍鋅鋼管，減壓井主要釋放深層地下水滲透壓力。

經(jīng)以上綜合措施的處理，工程在一個汛期考驗后得以通過竣工驗收，工程取得圓滿的成功。