沂水某基坑開挖涌水冒砂原因分析及處理

黃　帥

（1.山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東濟(jì)寧272100；2.山東省華魯工程總公司，山東濟(jì)寧272100）

沂水某基坑開挖涌水冒砂原因分析及處理

黃帥*1，2

（1.山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東濟(jì)寧272100；2.山東省華魯工程總公司，山東濟(jì)寧272100）

以沂水某深基坑工程為例，概述了該基坑工程的地質(zhì)條件及基坑周邊環(huán)境條件，介紹了基坑支護(hù)及降水方式。對(duì)本基坑在開挖過程中出現(xiàn)的涌水冒砂原因進(jìn)行了分析，介紹了處理該問題的工程措施，該措施解決了基坑涌水冒砂的問題。通過該工程實(shí)例，簡(jiǎn)單說明了基坑支護(hù)施工過程中的注意事項(xiàng)和同類問題時(shí)的處理措施。

基坑；涌水冒砂；處理措施

1　工程概況

某工程位于沂水縣城，用地面積約1760m2。本工程±0.000m相當(dāng)于絕對(duì)高程141.500m（黃海高程），自然地坪高程138.650m，相對(duì)標(biāo)高為-2.850?；又荛L(zhǎng)約385m，基坑開挖深度為11.75m。

1.1工程地質(zhì)條件

場(chǎng)地地形平坦開闊，地貌屬汶泗河沖洪積平原?；娱_挖范圍內(nèi)主要地層劃分描述如下：

第④層：強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖（ε）。巖石呈紅褐色，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，風(fēng)化劇烈，巖芯呈塊狀及碎塊狀，巖芯采取率為70%左右，巖體較破碎，巖石屬極軟—軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)。分布于全部場(chǎng)地，所有鉆孔均有揭露，厚度0.90～1.70m，平均厚度1.38m，層頂標(biāo)高122.90～124.21m，層底標(biāo)高121.50～123.11m。

第⑤層：中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖（ε）。巖石呈紅褐色，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，巖芯呈短柱狀、長(zhǎng)柱狀，節(jié)長(zhǎng)一般10.0～30.0cm，巖石基本質(zhì)量等級(jí)較好，巖芯采取率為85%左右，巖體較完整，巖石屬軟—較軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ級(jí)。整個(gè)場(chǎng)地穩(wěn)定分布基底，層頂埋深一般15.80～17.00m，揭露層厚3.40～5.50m。

1.2水文地質(zhì)條件

該場(chǎng)地內(nèi)地下水按賦存條件分為第四系孔隙潛水和層狀基巖裂隙水。第四系孔隙潛水主要賦存于第②層中粗砂及第③礫砂層中，屬?gòu)?qiáng)透水層。第②層中粗砂含水層滲透參數(shù)k約為44.5m/d，第③層礫砂含水層滲透參數(shù)k約為63.5 m/d。層狀基巖裂隙水主要賦存于下伏強(qiáng)中風(fēng)化巖地層中，其富水程度和滲透性與巖性特征、裂隙發(fā)育情況密切相關(guān)，強(qiáng)風(fēng)化巖裂隙發(fā)育，富水性較好，中風(fēng)化巖巖石較完整，富水性差或不含水。由于本場(chǎng)地巖性為泥質(zhì)砂巖，含泥量較高，裂隙多為粘粒充填，連通性較差，因此富水性和透水性差，屬弱透水層；中風(fēng)化可視為不透水層。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，地下水水位埋深為4.0m左右，對(duì)應(yīng)標(biāo)高為134.61m左右。

2　基坑支護(hù)降水設(shè)計(jì)方案

2.1基坑周邊條件

基坑北距一河道40m左右，基坑?xùn)|側(cè)有自來水管道，基坑邊緣離自來水管道最近處約2.8m；東南側(cè)有污水處理池，距離最近處約為1.0m，深度2.0m左右；北側(cè)有電纜溝和燃?xì)夤艿?，埋深約1.50m，距離基坑邊緣2～5m；西側(cè)、南側(cè)部分段場(chǎng)地較開闊。

2.2支護(hù)方案

考慮基坑周邊條件，該工程采用支護(hù)樁+自鉆式錨桿支護(hù)方案。支護(hù)樁采用直徑800mm鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)16m，樁間距均為1.50m，樁間采用三管旋噴樁共同形成截水帷幕（截水帷幕平面布置圖詳見圖1），樁頂設(shè)置冠梁連接。自鉆式錨桿設(shè)置3道，第一道錨桿深度為2.0m，第二道錨桿深度為5.0m，第三道錨桿深度為8.0m。

圖1　截水帷幕平面布置圖

采用支護(hù)樁間高壓旋噴+坑內(nèi)大口徑疏干（管）井降水方案，旋噴樁采用擺噴工藝，擺噴角度120°，旋噴樁樁長(zhǎng)16m?？觾?nèi)疏干井按間距30m/口均勻布置，降水井井徑700mm，井深15.0m。

3　基坑開挖中涌水冒砂情況

基坑施工完支護(hù)樁、旋噴樁、降水井后，待支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足、水位降深滿足時(shí)，開始分層分段開挖并進(jìn)行自鉆式錨桿的施工（支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖詳見圖2）。在開挖第三步土方時(shí)，局部出現(xiàn)涌水冒砂現(xiàn)象，滲漏迅速增強(qiáng)。此時(shí)施工單位立即進(jìn)行回填壓腳，并在周邊開挖集水井，加強(qiáng)排水，同時(shí)向建設(shè)單位匯報(bào)情況。建設(shè)單位得知后立即要求基坑監(jiān)測(cè)單位對(duì)局部出現(xiàn)涌水冒砂的地段加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，及時(shí)匯報(bào)結(jié)果，并將該情況向基坑設(shè)計(jì)單位進(jìn)行了說明。

4　原因分析

現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案后，建設(shè)單位會(huì)同設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、基坑監(jiān)測(cè)單位、施工單位共同分析此類現(xiàn)象原因，發(fā)現(xiàn)涌水冒砂主要發(fā)生在基坑中下部、滲透系數(shù)較大的礫砂層中，分析原因如下：

（1）受上部雜填土影響，導(dǎo)致旋噴樁在噴漿過程中遇到阻礙，未形成有效的截水樁體。

（2）三管旋噴樁施工缺陷。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供，施工單位在施工旋噴樁前未按設(shè)計(jì)、規(guī)范要求進(jìn)行試樁確定施工參數(shù)，直接按設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)展開大面積施工。施工時(shí)，為了加快進(jìn)度，注漿壓力、轉(zhuǎn)速、提升速度等不匹配，造成水泥漿液大量冒出，旋噴樁未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（3）基坑內(nèi)外側(cè)水頭壓力差較大，局部出現(xiàn)滲漏后，漏點(diǎn)發(fā)展迅速，如不迅速進(jìn)行處理，極易出現(xiàn)因水土流失威脅基坑側(cè)壁安全。

圖2　支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖

5　處理措施

根據(jù)分析結(jié)論，現(xiàn)場(chǎng)采取了以疏導(dǎo)為主、封堵結(jié)合、加強(qiáng)排水的處理方案。具體措施如下。

5.1回填壓腳

發(fā)現(xiàn)涌水冒砂后立即采取回填壓腳，同時(shí)在周邊設(shè)置集水井，加強(qiáng)排水，先確保基坑安全穩(wěn)定，再進(jìn)一步分析采取相應(yīng)堵漏措施。

5.2采用雙液注漿

在沿漏水點(diǎn)基坑頂部樁后位置按水平間距0.5m打設(shè)3道雙液注漿管（如圖3所示），注漿范圍應(yīng)超過漏水點(diǎn)位置上下不小于1.0m。注漿管采用DN25注漿花管。將配置拌合好的化學(xué)漿液和水泥送入貯漿桶內(nèi)備用，注漿時(shí)啟動(dòng)注漿泵，通過2臺(tái)注漿泵2條管路同時(shí)接上專用Y型接頭混合后注入需被加固的土體部位。注漿過程中盡可能控制流量和壓力，防止?jié){液流失。施工參數(shù)控制：注漿壓力0.3～0.8MPa，注漿流量25～35L/min，注漿量0.375m3/m，漿液配比A液∶B液=1∶1。A液，水∶水泥∶膨潤(rùn)土∶外摻擠=0.7∶1.0∶0.03∶0.03，水泥選用42.5普通硅酸鹽水泥。B液，水玻璃選用波寬度為35°～40°bl。初凝時(shí)間：45s，凝固強(qiáng)度：3～4MPa/2h。

5.3樁間引流

對(duì)漏水輕微且未繼續(xù)發(fā)展的漏點(diǎn)，可在漏點(diǎn)處插管把水引流到坑內(nèi)桶內(nèi)，用快速水泥（或堵漏靈）對(duì)漏點(diǎn)進(jìn)行二次修補(bǔ)加強(qiáng)。

圖3　雙液注漿孔平面布置圖

由于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急措施及時(shí)、得當(dāng)，基坑未產(chǎn)生過大的變形，并未對(duì)基坑周邊管線等造成較大的破壞。

6　結(jié)束語

（1）基坑涌水冒砂處理時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，采取相應(yīng)的應(yīng)急措施，同時(shí)分析原因，采取針對(duì)性的措施進(jìn)行處理，封堵結(jié)合。本基坑采取的應(yīng)急措施、針對(duì)性得當(dāng)，對(duì)本地區(qū)類似基坑工程具有一定參考意義。

（2）旋噴樁施工前應(yīng)按設(shè)計(jì)、規(guī)范要求進(jìn)行試樁，在確定施工工藝參數(shù)后方可全面展開施工。施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格按試樁確定的工藝參數(shù)進(jìn)行質(zhì)量控制，截水帷幕的質(zhì)量決定了本基坑支護(hù)的成敗。

［1］焦志亮，符亞兵，唐海明，曹會(huì).天津某基坑開挖涌水冒砂原因分析及處理［J］.工程勘察，2013，41（1）：24-28.

［2］楊金川，謝世剛，于豐澤，何敏.某基坑涌水涌砂原因分析及對(duì)策［J］.山西建筑，2013，39（30）：55-56.

TU46

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1004-5716（2016）07-0204-03

2015-06-29

2015-06-30

黃帥（1983-），男（漢族），陜西西安人，工程師，現(xiàn)從事工程施工與管理工作。