某深基坑工程地下水管涌原因分析與處理

王 榮 華

(中鐵二局第六工程有限公司，四川 成都 610031)

某深基坑工程地下水管涌原因分析與處理

王 榮 華

(中鐵二局第六工程有限公司，四川 成都 610031)

以某快速公交工程一號(hào)線車輛基地工程為例，通過(guò)研究該工程的特點(diǎn)、地質(zhì)及水文條件，對(duì)該基坑進(jìn)行了降水設(shè)計(jì)，主要對(duì)施工過(guò)程中發(fā)生的地下水管涌現(xiàn)象進(jìn)行了分析，并探討了具體的處理措施，為類似工程施工積累了經(jīng)驗(yàn)。

管涌，基坑，地下水，地質(zhì)

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

本工程為某市“快速公交工程一號(hào)線車輛基地工程”。地處長(zhǎng)江東岸漫灘，基地分一、二期修建，一期為1號(hào)線車輛基地，二期為預(yù)留2號(hào)線車輛基地。單體建筑形式，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。一期地下建筑面積41 000 m2，由車輛段、綜合維修中心和物質(zhì)總庫(kù)三部分組成。地下1層、局部2層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，明挖法施工。一期基坑開(kāi)挖面積約57 860 m2，開(kāi)挖深度11 m?；訃o(hù)結(jié)構(gòu)上部4 m高放坡+噴錨網(wǎng)，下部7 m高采用φ1 000@1 200 mm鉆孔排樁+斜拋撐+φ850@500三軸水泥攪拌止水帷幕，基礎(chǔ)為φ1 200鉆孔樁加2 000 mm厚筏板基礎(chǔ)。工程平面布置圖見(jiàn)圖1。

1.2 工程特點(diǎn)

1)開(kāi)挖面積大、工期緊、緊鄰長(zhǎng)江、夾江及秦淮河交匯的魚(yú)嘴地區(qū)，地質(zhì)條件復(fù)雜；2)地下水埋深淺，下部有承壓含水層，水頭壓力大；開(kāi)挖深度11.0 m，基底基本位于弱承壓含水層3-1層中；場(chǎng)地下伏厚度40 m以上的承壓含水層，弱承壓含水層頂板埋深較淺，滲透系數(shù)大，基坑面臨復(fù)雜的地下水控制問(wèn)題；3)本施工場(chǎng)區(qū)內(nèi)有大量的前期勘察孔鉆穿了3A- 4A，使上、下承壓含水層可能產(chǎn)生聯(lián)通；給基坑地下水控制帶來(lái)很大難度；由于上述工程特征的存在，為本工程的基坑開(kāi)挖帶來(lái)了很大的風(fēng)險(xiǎn)，因此控制好地下水是本工程的關(guān)鍵。

1.3 地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

1)地質(zhì)條件。場(chǎng)地地貌單元為長(zhǎng)江漫灘，根據(jù)野外勘察結(jié)果，結(jié)合原位測(cè)試和室內(nèi)土工試驗(yàn)成果綜合分析，本場(chǎng)區(qū)勘察深度范圍內(nèi)，地基土按成因年代、物理力學(xué)性質(zhì)等自上而下分為如下5層(12個(gè)亞層)。地基巖土工程地質(zhì)特征見(jiàn)表1。

2)水文地質(zhì)條件。由于臨近長(zhǎng)江、夾江及秦淮河，地下水豐富，埋藏淺，地下水主要為潛水和弱承壓水，潛水賦存于①層人工填土、②-2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土中，①-1層雜填土富水性較弱，透水性較強(qiáng)，①-2層素填土、②-2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土飽含地下水，但給水性差、透水性弱。主要接受大氣降水和地表水體入滲補(bǔ)給，與地表水體水力聯(lián)系較密切。弱承壓水主要賦存于②-4層粉砂及其以下的粉細(xì)砂、卵礫石層中，富水性和透水性較強(qiáng)。地下水位年最大變幅為1.0 m左右。承壓水的埋深3 m左右。

表1 地基巖土工程地質(zhì)特征表 m

2 降水設(shè)計(jì)

根據(jù)本工程的水文地質(zhì)條件和基坑的開(kāi)挖深度，地下水控制采用上部土體疏干降水和下部承壓水降水兩部分分別計(jì)算，在坑內(nèi)布置70口深26 m～28 m φ300深層降壓井，170口深16 m淺層疏干井；同時(shí)在基坑內(nèi)布設(shè)了7口應(yīng)急備用井；在基坑外布設(shè)了8口觀測(cè)井。

3 管涌

3.1 管涌的發(fā)生

基坑開(kāi)挖土方70余萬(wàn)立方米，為確保2014年青奧會(huì)節(jié)點(diǎn)工期，土方計(jì)劃在6月～7月雨季中2個(gè)月內(nèi)開(kāi)挖完成，工期甚是緊張?；A(chǔ)樁施工完成后，施工首先開(kāi)挖見(jiàn)底區(qū)域降水井，降水井抽水運(yùn)行1周后，由西向東分層、分塊開(kāi)挖土方。2013年6月18日，基坑西南角2 500 m2區(qū)域首先開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，工人撿底清平基底，準(zhǔn)備施工筏板基礎(chǔ)墊層。上午10時(shí)許，發(fā)現(xiàn)西南角距離圍護(hù)樁25 m處開(kāi)始出現(xiàn)滲水，滲水點(diǎn)快速擴(kuò)大，現(xiàn)場(chǎng)帶班人員立即安排工人用沙袋填堵?lián)岆U(xiǎn)，但效果不佳，涌水點(diǎn)繼續(xù)增大，水中夾雜大量的泥沙，至中午首先見(jiàn)底2 500 m2區(qū)域被水淹沒(méi)。緊急調(diào)來(lái)2臺(tái)28 m3/h潛水泵專人值班24 h抽水，水面標(biāo)高在基坑底上1.0 m左右，水位停止上漲，達(dá)到平衡。墊層施工受到影響，工期受到嚴(yán)重制約。基坑管涌見(jiàn)圖2。可以看到在涌水處有冒砂現(xiàn)象，根據(jù)坑內(nèi)觀測(cè)井的水位監(jiān)測(cè)資料，承壓水水位在12 m以下，對(duì)基坑抗浮是安全的，但管涌給施工進(jìn)度帶來(lái)了影響，必須進(jìn)行處理。

3.2 管涌原因分析

2013年6月18日發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情，監(jiān)理組織施工、勘測(cè)設(shè)計(jì)及業(yè)主等單位立即進(jìn)行了原因分析。最初認(rèn)為是止水帷幕漏水導(dǎo)致管涌，但是，該管涌發(fā)生位置是在底板墊層，距離支護(hù)樁有25 m左右?；颖O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，此處樁的側(cè)向位移幾乎沒(méi)有變化。如果是止水帷幕出問(wèn)題，此處變形肯定有反應(yīng)的。因此排除這種情況。 由于工期緊張，土方采用分層、分塊放坡開(kāi)挖，降水1周后就開(kāi)始挖土，認(rèn)為相鄰區(qū)域降水井受到出土重載汽車破壞，降水效果不佳，造成水頭差，發(fā)生管涌。對(duì)相鄰區(qū)域管井重新洗井，更換大功率潛水泵抽水，但管涌處涌水量毫無(wú)減小，收效甚微。安排測(cè)量人員將管涌點(diǎn)平面位置測(cè)出，與勘察報(bào)告比對(duì)，發(fā)現(xiàn)該管涌口位于勘察孔K56處。隨后勘察單位也進(jìn)行了確認(rèn)，該勘察孔鉆深69 m，應(yīng)該根據(jù)勘察孔的不同成孔方式和不同土層進(jìn)行粗砂或者粘土泥球封孔。據(jù)勘察單位說(shuō)，勘察孔K56只是用土簡(jiǎn)單回填，因本工程屬于車輛段房建工程，不屬于水利類，未嚴(yán)格按照水利工程的規(guī)定去做。 1)管涌發(fā)生后，監(jiān)測(cè)基坑內(nèi)的觀測(cè)井水位都在12 m以下，管涌點(diǎn)水位非降水井抽水的含水層的水位；2)管涌點(diǎn)的水頭壓力和水量都比較大，原設(shè)計(jì)的降水井抽水不能有效降低水位，管涌處的地下水和④A層含卵礫石細(xì)砂層及④層卵礫石層聯(lián)通，工地位于長(zhǎng)江、夾江及秦淮河交匯的魚(yú)嘴三角洲沖積平原一級(jí)階地，且6月～7月正值梅雨季節(jié)，雨量充沛，K56勘察孔下的承壓水沖破回填土，發(fā)生管涌現(xiàn)象，涌出粗砂，砂中含有白色的貝殼碎片，由于勘察孔通道的存在，使深部地下水上涌造成本次管涌。

3.3 管涌的處理

對(duì)于管涌的處理可根據(jù)管涌現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的涌水量的大小來(lái)進(jìn)行分類處理，本工程基坑開(kāi)挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，先后3個(gè)點(diǎn)位發(fā)生管涌。對(duì)于涌水量較大處管涌，本工程采用處理流程為：確定管涌點(diǎn)位置→分析判定管涌產(chǎn)生原因→施工管井降水→施作砂石反濾圍井、預(yù)埋注漿管→底板以下土體高壓注漿加固→施工墊層底板。對(duì)于涌水量較小處可采用在突涌處進(jìn)行雙漿液注漿處理。

1)深層降水處理。前期承壓降水井深度為26 m～28 m，為進(jìn)一步加強(qiáng)降水，在管涌范圍附近補(bǔ)打降水井，降水井采用管井，潛水鉆機(jī)成孔，下無(wú)砂濾水管，管外包兩層土工布。由于現(xiàn)場(chǎng)條件限制，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件，我們?cè)诔霈F(xiàn)涌水位置處四周約15 m處，補(bǔ)打了3口深層降壓井，井深在基坑底下30 m，下28 m3/h潛水泵抽水。安排工人加班加點(diǎn)施工，保證了每天成井1口，3口井用時(shí)3 d，3臺(tái)潛水泵夜以繼日抽水，管涌位置處出水量在第4天明顯減小。降水處理見(jiàn)圖3。

2)施作砂石反濾圍井、預(yù)埋注漿管。通過(guò)增加深層降水井抽水，管涌水壓、水量減小，但始終在冒水。為盡快恢復(fù)墊層施工，采用挖機(jī)在管涌處開(kāi)挖，壓下2根長(zhǎng)3 m～4 m，管徑30 cm，外纏無(wú)紡布過(guò)濾器鋼管，在鋼管四周回填瓜米石、中粗砂混合料，在過(guò)濾器內(nèi)放置水泵抽水，形成砂石反濾圍井。經(jīng)過(guò)前幾天的工作，管涌現(xiàn)象已經(jīng)得到控制，考慮管涌口下砂土流失嚴(yán)重，形成空洞，可能造成筏板沉降。在下過(guò)濾器鋼管時(shí)，預(yù)埋4根φ30 mm鍍鋅注漿鋼管，用水泥漿填充空洞，防止沉降。

當(dāng)時(shí)對(duì)開(kāi)始加固地基的時(shí)間有兩種觀點(diǎn)：a.地基加固完成后再進(jìn)行筏板結(jié)構(gòu)施工；b.先進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工到某一階段后再進(jìn)行地基加固。經(jīng)與設(shè)計(jì)協(xié)商,結(jié)合本工程基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁形式,在地下筏板結(jié)構(gòu)完成后再進(jìn)行地基注漿加固,可縮短施工工期。采用“預(yù)埋管后注漿”施工方法的特點(diǎn)是:a.減少占用總工期時(shí)間;b.可以避免薄弱地帶連環(huán)出水;c.注漿效果好。砂石反濾圍井見(jiàn)圖4。

3)雙液注漿處理。對(duì)于涌水量較小的另外兩個(gè)勘察突涌處，采用導(dǎo)管在突涌處用水玻璃和水泥漿進(jìn)行封堵，注漿完成2 h后可打開(kāi)注漿閥門，檢查注漿效果。為了及時(shí)檢測(cè)突涌口附近地形的變形情況，防止注漿壓力過(guò)大引起基底隆起，在突涌處5 m范圍內(nèi)設(shè)置8個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，分別在注漿前、中、后觀測(cè)地面的基底變形情況，從而掌握注漿壓力。注漿材料，選用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)調(diào)配(參考水灰比為0.6～0.7)，注漿壓力一般2.0 MPa～3.0 MPa左右，在制漿過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)測(cè)量漿液比重，計(jì)算該孔的材料用量。拌制漿液必須連續(xù)均勻，攪拌時(shí)間不小于30 s，一次攪拌使用時(shí)間亦控制在4 h以內(nèi)。是否添加外加劑根據(jù)施工情況決定。上述工作完成之后，施工墊層，防水卷材，綁扎鋼筋和澆筑底板。同時(shí)加大該處的監(jiān)測(cè)頻率。

4 結(jié)語(yǔ)

1)本工程降水設(shè)計(jì)計(jì)算是非常可靠的，通過(guò)分層和按需降水，有效控制了本工程的地下水水位，保證了基坑的開(kāi)挖安全，減少了地下水的抽水量；2)基坑降水特別是深基坑降水，要充分考慮各種不安全風(fēng)險(xiǎn)的存在。由于風(fēng)險(xiǎn)的不確定性，會(huì)造成工作量和費(fèi)用的增加，因此，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)需要進(jìn)行事前評(píng)估；3)基坑一旦出現(xiàn)突涌需及時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采用相符的處理方法進(jìn)行處理，以確?；拥陌踩褪┕みM(jìn)度；4)施工中遇到勘探孔管涌，采用本處理工藝是行之有效的，對(duì)以后的類似施工具有一定指導(dǎo)作用。

[1] 于 達(dá).基坑管涌誘發(fā)原因及滲流控制[J].淮海工學(xué)院學(xué)報(bào),2005(4)：33.

[2] 劉國(guó)彬,王衛(wèi)東.基坑工程手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版,2009.

[3] 唐業(yè)清,李啟民,崔江余.基坑工程事故分析與處理[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1999.

Onanalysisandtreatmentofundergroundwaterpipingatsomedeepfoundationpit

WANGRong-hua

(TheSixthEngineeringCo.,Ltd,ChinaRailwaySecondBureau,Chengdu610031,China)

Taking the vehicle base project along No.1 Line of some express bus project as the example, the paper undertakes the dewatering design for its foundation pit, according to the features, geological and hydrological conditions, analyzes the underground water piping in the construction process, and explores factual treatment measures, so as to accumulate experience for the construction.

piping, foundation pit, underground water, geology

1009-6825(2014)33-0060-03

2014-09-20

王榮華(1974- )，男，工程師

TU463

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