閘室基坑管涌處理方案的研究

崔 超

（中建筑港集團有限公司 青島 266032）

船閘工程基坑開挖普遍較深，且船閘工程一般緊鄰河岸，工程地質(zhì)含水量豐富，地下水位一般較高，對基坑止水、降水提出了很高的要求。管涌是船閘基坑開挖過程中常見的現(xiàn)象，管涌的發(fā)生對于船閘基坑及周邊建筑物安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，對管涌的處理必須要快，不能使管涌事態(tài)發(fā)展嚴(yán)重。本文對發(fā)生在基坑中間位置的某處管涌的發(fā)生經(jīng)過、原因進行分析，并對處理過程進行闡述，旨在對此類管涌處理提供一些思路。

1 管涌發(fā)生及處理經(jīng)過

2012年2月11日，項目部按照施工計劃開挖完成7號閘室基坑，此次開挖深度為－2.5～－5.6 m。2012年2月12日07：00在6號基坑與7號基坑分縫間發(fā)現(xiàn)涌水，根據(jù)觀察，涌水含灰黑色泥沙，涌水量有逐漸增大的趨勢。出水點具體位置見圖1。

圖1 降水井平面布置圖

項目部發(fā)現(xiàn)涌水后，及時通知了監(jiān)理部及工程辦，因12日天氣持續(xù)降雨，暫時調(diào)遣挖掘機到現(xiàn)場填筑圍堰，避免涌水浸泡基坑，圍堰內(nèi)下放水泵進行抽排水。2月13日早，管涌部位涌水量穩(wěn)定，涌水部位擴大為直徑約2 m，深度約5 m的沉陷孔洞，經(jīng)過與設(shè)計院等4方共同商定，提出了以下處理方案：首先在管涌位置開挖，保證管涌出水點在開挖坑底中間位置，管涌部位全部用碎石＋砂拌和后回填［1］，頂部放置油桶作為過濾箱，油桶周邊全部打孔，外部包裹目布，過濾箱內(nèi)放水泵將過濾后清水抽出。過濾清水并觀測穩(wěn)定后，用鋼管引至底板外側(cè)井管內(nèi)。外側(cè)井管采用直徑300 mm的波紋管，管壁打孔包裹目布，底部采用土工布封底，四周填充碎石沙濾料。橫向直徑160 mm的鋼管埋設(shè)完成以后，頂部全部用封底混凝土澆筑。待閘室底板封絞結(jié)束且墻后回填到位后，井內(nèi)停止抽水，待內(nèi)外水壓平衡不再涌水，邊側(cè)降水井進行回填及壓漿處理，對底板中間預(yù)埋鋼管進行壓漿處理

2月13日按照方案將過濾箱安裝完成并順利抽水，2 d后水質(zhì)清澈，項目部連續(xù)對管涌部位進行觀測，至3月7日管涌部位涌水均清澈，水量穩(wěn)定，涌水量約為20 m3／h，濾料未下陷。3月7日按照既定方案，開挖溝槽下放鋼管，將水引至底板外側(cè)，并對7號底板進行了封底。

此后繼續(xù)每天對管涌涌水進行觀測，前期涌水一直穩(wěn)定，3月底管涌部位水質(zhì)突然變渾濁，項目部將引水水泵自－8.0 m提高至－6.5 m后水質(zhì)變化不大，為此于4月1日將管涌部位混凝土鑿除并重新開挖補充碎石，并按照設(shè)計院要求在7號閘室底板南北側(cè)及下閘首部位共打設(shè)5口底標(biāo)高為－20.0 m的深井進行降水。經(jīng)過處理后水質(zhì)清澈，涌水穩(wěn)定。

4月17日水質(zhì)再次突然變渾濁，分析原因可能與4月16日晚降水井線路故障導(dǎo)致基坑北側(cè)8口降水井水泵燒壞而停抽有關(guān)。根據(jù)4月18日管涌處理專題會議要求，項目部對現(xiàn)場降水井線路進行重新梳理，并按要求配備了充足的備用降水設(shè)備，保證降水的連續(xù)性。同時對管涌部位濾料進行換填，并再次補打深水井，要求濾料中提高砂含量，并且于4月19日對濾料下挖2 m全部進行了換填，并于4月25日在7號底板南北側(cè)補打3口－20.0 m深井進行降水。降水井連續(xù)降水后，根據(jù)觀測，涌水量明顯減少，用水量約為13.5 m3／h，但未能持續(xù)減少，并且由于濾料砂含量太高，管涌部位涌水無法自濾料中涌出，大部分從濾料和泥土接縫處涌出，并且涌水一直未能濾清，涌水部位濾料持續(xù)下沉。為此，項目部于4月29日對濾料再次進行換填（全部用小石子進行換填），至5月2日，水質(zhì)逐漸清澈，涌水穩(wěn)定，濾料穩(wěn)定未下沉。

2 管涌原因分析

根據(jù)地質(zhì)勘探報告［2］，本工程地下水類型主要為上層滯水與空隙性承壓水。

場地地表?、②層由于存在裂隙、孔隙、孔洞，透水、含水，構(gòu)成場地上層滯水含水層。⑥、⑧層粘土局部分布，⑤、⑦層粉土與⑨層粉砂互相連通，⑤層室內(nèi)垂直向滲透系數(shù)K＝1.9×10－5c m／s～2.4×10－4c m／s；⑦層室內(nèi)垂直向滲透系數(shù)K＝1.5×10－5c m／s～7.2×10－4c m／s；⑨層室內(nèi)垂直向滲透系數(shù)K＝1.2×10－5c m／s～9.7×10－4c m／s；為弱～中等透水性；⑤、⑦、⑨層共同構(gòu)成了場地的第一承壓含水層（微承壓）。上覆②層～④層粘性土室內(nèi)垂直向滲透系數(shù)K＝1.1×10－5c m／s～3.6×10－8c m／s；為微～極微透水性，構(gòu)成其隔水頂板。⑩層粉質(zhì)粘土室內(nèi)垂直向滲透系數(shù)K＝1.2×10－8c m／s～7.8×10－8c m／s；為極微透水性，構(gòu)成其隔水底板。根據(jù)地質(zhì)勘探，場地承壓水位為1.93 m。

根據(jù)設(shè)計圖紙，閘室基坑開挖標(biāo)高為－5.9 m，處于⑤層土內(nèi)，其下層⑦及⑨層均含有微承壓水，特別是⑨層含水層，含水層厚度大，且為粉砂土，如果⑤、⑦層內(nèi)有小空隙與⑨層相通，極易出現(xiàn)管涌現(xiàn)象，且管涌前期涌出土的顏色為灰黑色粉砂土，根據(jù)地質(zhì)報告，⑤、⑦層為灰黃色，只有⑨層土含有灰色粉砂。并且在基坑開挖及處理管涌開挖過程中，在管涌部位挖出木樁，推測此處原先就存在涌水通道，因此此次管涌極有可能為自⑨層土內(nèi)沿原有涌水通道涌出的承壓水。

3 后期處理方案

3.1 底板施工計劃

根據(jù)現(xiàn)場安排，計劃先施工8，9號底板后，再施工7號底板，最后施工10號底板，7號底板作為倒數(shù)第2塊施工。

3.2 管涌混凝土封堵方案

管涌部位已經(jīng)用級配碎石拌和后回填，在頂部放置油桶作為過濾箱，油桶周邊全部打孔，外部包裹目布，過濾箱內(nèi)放水泵將過濾后清水抽出。過濾清水并觀測穩(wěn)定后，用鋼管引至底板外側(cè)井管內(nèi)。在底板施工前，若管涌部位出清水無變化，則對管涌部位進行封底，在挖開區(qū)域均采用30 c m的C20混凝土封底。

3.3 降水井的處理

在管涌兩側(cè)有5口深井，其中9號、補1號、補2號位于北側(cè)，27號、補3號位于南側(cè)，深井底標(biāo)高為－20 m，經(jīng)過持續(xù)降水，管涌中出的明水?dāng)?shù)量較初期有明顯減少，但未能繼續(xù)減少?，F(xiàn)在9號深井中有泥砂抽出，暫不進行抽水，觀察穩(wěn)定后再行處理。其他深井及降水井進行持續(xù)抽水，以保證地下水位的降低，抽水時間持續(xù)到底板寬縫施工完成。

項目部對抽水線路進行專項鋪設(shè)，北側(cè)500 k VA變壓器總線路與船閘發(fā)電機進行聯(lián)接，南側(cè)總線路與315 k VA變壓器進行聯(lián)接，保證停電后0.5 h內(nèi)可實現(xiàn)2個變壓器之間的交互送電，以確保地下降水的進行。在停電期間，在深水降水開始工作抽水之前，引水管中的水泵也不抽水，以減少地下水的水力梯度，以免擾動管涌通道中的泥砂平衡。

3.4 最終處理方案

待閘室7號底板澆筑完成，將兩側(cè)土方回填到－3.65 m后，將引出管中的水泵暫停抽水，觀測依靠管涌自身水頭上升能否達到內(nèi)外平衡，如不再涌水，則停止引水管中的水泵抽水，并根據(jù)情況利用閘室底板預(yù)留鋼管對管涌處進行壓漿封堵。如仍有少量涌水，則設(shè)置小功率水泵抽除自溢的水體，并加高引水井高度，水泵上提，觀測涌水是否減小，并加快6，7號一層廊道施工速度，待廊道完成后，將土方回填到1.0 m標(biāo)高后，將水泵停抽，再觀測管涌處的水頭平衡情況，如不再涌水，即利用預(yù)留在閘室中的鋼管進行壓漿處理。

若7號基坑管涌處封底至底板澆筑期間管涌出現(xiàn)渾水，則將管涌引水水井接高，抽水水泵上提，依靠自身水頭減少管涌出水量，另外加快7號底板施工速度，底板澆筑完成后按照上述方案進行處理。為避免出現(xiàn)底板施工期間出現(xiàn)問題，管涌部位封底時間盡量延后，縮短自封底至底板澆筑間隔時間，加強7號底板澆筑前降水井管理工作，確?；咏邓€(wěn)定，避免管涌部位出現(xiàn)異常。底板澆筑完成后水頭達到平衡則盡快進行壓漿處理［3］。

3.5 壓漿

3.5.1 漿液配置

采用混合純水泥漿液，即水泥－水玻璃雙液快凝漿液，水泥采用P.O32.5普通硅酸水泥，水灰比為0.6，加入適量水玻璃，含量約為水泥用量的2%，漿液初凝時間控制在1～2 h，具體含量由試驗室室內(nèi)試驗確定后現(xiàn)場實施［4］。

3.5.2 施工工序

（1）首先用專用鉆機利用底板上預(yù)留的鋼管孔向下鉆孔，鉆孔深度為底板底面以下5 m。

（2）利用鉆機鉆桿由下而上進行壓漿，通過高壓管將漿液壓入注漿管內(nèi)，此時應(yīng)配合調(diào)節(jié)注漿壓力、流量，以便漿液順利壓入土體內(nèi)。注漿壓力保持在0.3～0.4 MPa左右，在每一壓漿段內(nèi)灌入一定預(yù)估的漿量后（根據(jù)《地基處理手冊》灌漿溶液總用量Q＝K×V×n×1 000＝1×15.7×0.44×1 000＝6 908 L，根據(jù)總量及注漿段高度預(yù)估分段注漿量），應(yīng)停止壓漿，待其漿液穩(wěn)定（一般20 min）后，再把注漿管提起50 c m。再壓漿、穩(wěn)定，拔管至設(shè)計標(biāo)高。壓漿時應(yīng)注意是否冒漿，一旦發(fā)現(xiàn)冒漿，應(yīng)立即停止壓漿，待穩(wěn)定一下，水泥漿初凝后方可再次壓漿。

（3）單孔注漿結(jié)束后，預(yù)留鋼管頂部采用圓木塞封堵密實，防止管內(nèi)漿回噴。3.5.3 質(zhì)量控制措施

（1）施工期間，認(rèn)真記錄每個注漿孔的注漿壓力、注漿時間、水泥用量等參數(shù)，并注意底板及其他注漿孔的冒漿情況。

（2）注漿期間，在9號底板上架設(shè)測量儀器，對7號底板進行沉降觀測，一旦發(fā)現(xiàn)底板出現(xiàn)上浮跡象，立即停止注漿，查明原因或減小注漿壓力后再進行注漿。

（3）因水泥漿內(nèi)要摻加水玻璃，水玻璃摻加量應(yīng)用量杯嚴(yán)格控制用量，水泥漿液要隨拌隨用，攪拌均勻，不得有結(jié)塊和有襯墊的漿液待灌。

4 結(jié)語

通過以上處理方法可知，對此類基坑底部中間位置管涌的處理，采用過濾引流，后期壓漿的處理方式，速度快，方法簡便，費用較少，處理效果好，管涌處理過程不影響其他結(jié)構(gòu)物的施工，可為其他類似管涌事故的處理提供參考。

［1］ JGJ79－2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

［2］ 江蘇揚州水利勘測設(shè)計研究院.寶應(yīng)船閘工程地質(zhì)報告［R］.揚州：江蘇揚州水利勘測設(shè)計研究院，2010.

［3］ JGJ120－99建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999.

［4］ GB50666－2011混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.