沙潁河某復(fù)線船閘樞紐基坑涌水險(xiǎn)情淺析

裴 穎

一、引言

沙潁河某復(fù)線船閘樞紐已建有節(jié)制閘和Ⅴ級(jí)船閘。樞紐工程建筑物設(shè)計(jì)等級(jí)為1級(jí)。根據(jù)沙潁河航運(yùn)需要，船閘樞紐規(guī)劃復(fù)線船閘。確定復(fù)線船閘布置于老船閘一側(cè)，布置方式與現(xiàn)有的老船閘基本一致，上閘首參與防洪。兩船閘縱軸線相互平行，軸間距50m，新建復(fù)線船閘上閘首邊緣距離老閘上閘首邊緣為20m。

該工程自2017年9月開工以來，基坑開挖過程中出現(xiàn)兩次較大的基坑涌水險(xiǎn)情，特別是第二次基坑涌水，涌水量大、急，正值冬雪季節(jié)，涌水最終灌滿基坑，影響了施工進(jìn)度，增加了成本。本文就該工程產(chǎn)生管涌險(xiǎn)情的原因及處理方法進(jìn)行探討。

二、工程區(qū)水文地質(zhì)與工程地質(zhì)條件

工程區(qū)上更新統(tǒng)地層以粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)壤土、砂壤土、砂性土為主，其中地表出露的主要為粉質(zhì)粘土；全新世地層呈帶狀分布，組成以粉質(zhì)壤土、砂壤土為主，地面起伏較大，厚度不均勻，強(qiáng)度一般較低，在垂直方向和水平方向均表現(xiàn)為非均勻性。

場區(qū)具體地層描述如下：①素填土，以粉質(zhì)壤土為主，部分為砂壤土，屬中等壓縮性土，層底高程34.80～32.04m。②層砂壤土，夾粉質(zhì)壤土薄層，屬中等～低壓縮性土，本層零星分布層底高程34.10～31.76m。③層粉質(zhì)壤土，夾砂壤土薄層，層底高程32.11～27.60m。④層粉質(zhì)壤土，屬高壓縮性土，層底高程24.97～27.60m。⑤層粉質(zhì)粘土夾粉質(zhì)壤土，屬中等壓縮性土，層底高程26.30～21.88m。⑥層粉質(zhì)壤土，含砂礓，屬中等壓縮性土，層底高程23.09～17.98m。⑦層粉質(zhì)壤土、砂壤土互層，砂壤土含量大約占20～30%，屬中等壓縮性土，層底高程17.71～14.22m。⑧層砂壤土夾粉土和少量粉質(zhì)壤土，屬低壓縮性土，層底高程11.00～8.48m。⑨層粉質(zhì)壤土夾粉質(zhì)粘土，屬中等壓縮性土，層底高程1.97～-1.96m。⑩細(xì)砂、極細(xì)砂，局部夾少量砂壤土，屬低壓縮性土，層底高程1.45～-1.66m。

工程區(qū)地下水類型為松散類孔隙水，根據(jù)地層巖性和含水層特征可劃分出三層含水層和二層隔水層，其中第一含水層為潛水，第二、第三含水層為承壓水。分層敘述如下：第一含水層由②層砂壤土、③層粉質(zhì)壤土和④層粉質(zhì)壤土組成，厚約3.0～11.3m，該層為第四系沖、洪積快速堆積物，結(jié)構(gòu)松散，含水類型為孔隙型潛水，主要以大氣降水和河、溝塘水補(bǔ)給為主；第一隔水層為⑤層粉質(zhì)粘土、⑥層粉質(zhì)壤土，厚度4.0～13.0m，微透水性，分布廣泛，為相對(duì)較好的隔水層。第二含水層為⑧層砂壤土，中等透水性，含水類型為承壓水，具承壓性，上部⑦層粉質(zhì)壤土、砂壤土互層，弱～中等透水性，部分具一定承壓性。第二隔水層為⑨層粉質(zhì)壤土，微透水性，厚度大，為良好的隔水層。第三含水層為⑩層細(xì)砂，局部夾少量砂壤土，中等透水，含水類型為承壓水，具承壓性，層厚不均，出露高程一般在-10.0～-13.0m，對(duì)工程影響不大。在上述含水層中與工程密切的為第二層含水層，且建基面下的⑦層土厚度不足2m，在施工中可能出現(xiàn)管涌和流沙現(xiàn)象。施工期埋設(shè)測壓管觀測場區(qū)承壓水位，外河老閘上游水位高程31.5m，下游水位高程28.5m期間，從空間分布上看，靠近上閘首處地下穩(wěn)定水位在31.5m左右，下閘首處地下穩(wěn)定水位為28m左右，閘室位置處地下穩(wěn)定水位為30m，由此分析場區(qū)地下水位與外河水位基本一致，因此施工期需采取必要的降排水或截滲排水措施。

三、基坑開挖施工及基坑涌水過程

復(fù)線船閘位于沙潁河左堤及老船閘之間，基坑右岸緊鄰老船閘，采用雙排鋼筋混凝土灌注樁支護(hù)，基坑左岸放坡開挖，上下游均采用鋼板樁+鋼管樁組合圍堰擋水。基坑四周采用擺噴截滲墻圍封，下游右岸加長110m段導(dǎo)航墻施工期兼做圍堰，采用永臨結(jié)合的雙排鋼筋混凝土灌注樁結(jié)構(gòu)，樁間底部采用擺噴截滲墻與相鄰截滲墻相接，雙排樁之間充填C15素混凝土防滲。

2017年10月份，船閘上閘首基坑開挖至高程24m左右（上游河道水位32m），基坑右岸支護(hù)樁附近發(fā)生涌水，現(xiàn)場水流往上翻涌，水量逐漸變大。緊急搶險(xiǎn)在基坑內(nèi)填筑圍堰擋水，同時(shí)通過巡查發(fā)現(xiàn)，正在施工的上游橫向圍堰鋼管樁處出現(xiàn)水流倒灌現(xiàn)象，流量逐漸加大，入口也逐漸擴(kuò)大，后經(jīng)及時(shí)封堵，險(xiǎn)情得以控制。

2018年2月份，船閘基坑已開挖至高程18m左右，并已澆筑多塊閘室底板素混凝土墊層，此時(shí)上游水位33m，發(fā)現(xiàn)上閘首基坑左岸上游側(cè)拐角高程22m處出現(xiàn)涌水險(xiǎn)情。外河水先繞過鋼板樁圍堰，在鋼板樁內(nèi)側(cè)出現(xiàn)旋渦，并繞過第一次加固的截滲墻體外圍，從上閘首左上角向上涌入基坑，瞬間形成滲流通道，且在橫向截滲墻上游形成塌陷坑，后在圍堰未封閉處形成決口，圍堰逐漸沖毀，導(dǎo)致基坑大量進(jìn)水，最終與外河水位持平。

四、基坑涌水內(nèi)外因分析及建議加固措施

第一次涌水點(diǎn)在高程24m左右，第二次涌水點(diǎn)在高程22m左右，兩次管涌均發(fā)生在上閘首圍堰處，從涌水點(diǎn)高程分析，均位于⑥層粉質(zhì)壤土⑦層粉質(zhì)壤土與砂壤土互層之間結(jié)合部。涌水發(fā)生時(shí)，上游圍堰施工尚未完成，基坑開挖高程約17m左右，而上游河道水位33m左右，形成16m左右的水頭差。據(jù)后期勘察、檢測，發(fā)現(xiàn)涌水口上游已實(shí)施截滲墻在高程14～24m范圍內(nèi)部分地段已連通。由此分析：⑦層粉質(zhì)壤土與砂壤土互層是基坑產(chǎn)生涌水的內(nèi)在原因，該地層為中等透水性，滲透破壞型式為管涌，在高水頭壓力下，土體中水力坡降大于容許值時(shí)，就會(huì)在薄弱處形成滲流通道；外在原因主要為上游圍堰尚未完成施工，未形成整體的截滲面，且施工質(zhì)量未能得到很好的保證，截滲墻體下部余有殘?jiān)驂w與土層之間特別是與⑦層粉質(zhì)壤土與砂壤土互層之間留有孔隙、孔洞及斷墻等，容易使高壓水體由外河滲入墻體下部，沿墻壁向上流入基坑內(nèi)部，快速淘洗、沖刷，造成涌水險(xiǎn)情。

針對(duì)目前出現(xiàn)的兩次涌水險(xiǎn)情，建議在前期加固措施的基礎(chǔ)上，對(duì)涌水影響岸坡進(jìn)行壓密注漿補(bǔ)強(qiáng)，完善加長混凝土截滲墻布置，沿?cái)[噴截滲墻外圍重新補(bǔ)充施工圍堰截滲墻，墻底高程8m左右，強(qiáng)段連接選用接頭管法，應(yīng)保證接縫處端孔的孔斜率和接頭洗刷質(zhì)量，盡量減少墻段連接縫，防滲墻墻體應(yīng)均勻、完整、連續(xù)，不應(yīng)有混漿、夾泥、斷墻和孔洞等。根據(jù)場區(qū)地層地質(zhì)情況，混凝土截滲墻槽孔建造主要采用抓取法，局部槽段由于前期灌漿難以直接抓取，可采用鉆抓法成槽。

五、結(jié)語

該工程施工降水難點(diǎn)在于復(fù)線船閘施工期不能影響老船閘正常運(yùn)行，且老船閘與復(fù)線船閘軸間距僅50m，為了保護(hù)老船閘的運(yùn)行安全，根據(jù)場區(qū)地層地質(zhì)條件不宜采用施工降水工藝。因此需對(duì)基坑四周采取帷幕灌漿或截滲墻等截滲措施，應(yīng)要求施工開挖前必須完成截滲工作。截滲施工過程中，加強(qiáng)質(zhì)量控制工作，嚴(yán)把造槽、槽孔間板墻連接、造槽垂直精度工序?；娱_挖過程中，基坑內(nèi)外埋設(shè)測壓管隨時(shí)監(jiān)測地下水位，從而保證施工順利進(jìn)行