毗鄰河流基坑涌水涌砂處理技術(shù)

葉森立

摘 要：本文以東莞軌道交通2號(hào)線東城車輛段盾構(gòu)吊出井基坑涌水涌砂處理為例，主要從應(yīng)急處理技術(shù)等方面進(jìn)行總結(jié)和探討，指出了基坑涌水涌砂的預(yù)防和處理措施，以期對(duì)類似工程起到借鑒的作用。

關(guān)鍵詞：基坑；涌水；涌砂

1 引言

在城市軌道交通的建設(shè)中，大量車站、盾構(gòu)井、中間風(fēng)井、施工豎井等需要進(jìn)行基坑開挖，而基坑開挖施工的重大風(fēng)險(xiǎn)之一就是坑底涌水涌砂，尤其是在靠近河流等富含動(dòng)水和砂層地段，該風(fēng)險(xiǎn)尤為突出，如果處理不當(dāng)，甚至可能引起整個(gè)基坑坍塌的重大事故。本文以東莞2號(hào)線的經(jīng)驗(yàn)，提出了類似問題的處理方法，取得了良好效果，保障了基坑和施工安全。

2 工程概況

東莞軌道交通2號(hào)線東城車輛段毗鄰寒溪河，地質(zhì)條件差、地下水豐富。車輛段內(nèi)設(shè)置出入段線的盾構(gòu)吊出井，距離寒溪河約50m。其中左線吊出井平面尺寸：15.5×12.1m，深度14.79，地層條件由上至下依次為：回填土、吹填砂、淤泥質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)砂、粉砂、細(xì)砂、礫砂，基底主要位于淤泥質(zhì)砂層?；訃o(hù)結(jié)構(gòu)采用800mm厚地下連續(xù)墻，連續(xù)墻插入主體基底以下7m，進(jìn)入<4-10>粗砂地層，共設(shè)置3道支撐，第一道為鋼筋混土環(huán)框梁，第二、三道直撐采用鋼支撐，斜撐采用混凝土支撐。

設(shè)計(jì)基底加固方案：出入段線吊出井地基采用φ550攪拌樁加固，攪拌樁間距1000×1000mm（正方形布置）；側(cè)墻對(duì)應(yīng)的范圍施做兩排間距450×450mm攪拌樁加固止水，攪拌樁插入深度、加固深度需穿透<3-4>、<3-6>地層，具體插入深度為5.9m～6.4m。

3 基坑涌水涌砂及其原因分析

3.1 施工及涌水涌砂情況

東莞市軌道交通2號(hào)線東城車輛段出段線左線吊出井在軟基處理完成卸載后，進(jìn)行該基坑地下連續(xù)墻的施工及攪拌樁加固。在完成局部攪拌樁后按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行降水井的施工并開始該降水井的抽排水，降水井進(jìn)入基底下5米，位于<3-9>細(xì)砂地層。

在基坑開挖過程中，根據(jù)出段線吊出井內(nèi)降水井的出水情況，現(xiàn)場(chǎng)在坑底增設(shè)盲溝和集水坑進(jìn)行基底滲水的處理。當(dāng)開挖到基底后從降水井滲出的水量不斷增大；當(dāng)進(jìn)行左線吊出井集水井開挖后，坑內(nèi)開始出現(xiàn)涌水涌砂。

在土方開挖到接近基底標(biāo)高時(shí)，降水井滲水量增大到需要3臺(tái)2.5KW水泵抽排。經(jīng)各方對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的了解和判斷，決定增加碎石盲溝結(jié)合碎石墊層進(jìn)行排水。當(dāng)日從吊出井開始有細(xì)粉沙滲出，并逐漸填滿了降水井。根據(jù)這一情況，現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)應(yīng)急機(jī)制，進(jìn)入搶險(xiǎn)狀態(tài)，對(duì)基坑進(jìn)行了碎石回填，但仍有水滲出。次日，左線吊出井的東北角已涌出約1米厚的沙，并有大量的水?dāng)y帶著砂不斷從基底涌出。針對(duì)這一情況，為了確?；影踩?，對(duì)基坑進(jìn)行回填砂包反壓處理，基坑涌砂量減小，危險(xiǎn)暫時(shí)得以緩解。

次日，對(duì)吊出井基底用進(jìn)行了混凝土封底，僅留下集水坑未封底。但由于吊出井的東北角出水量仍較大，基底封堵的混凝土基本離析。為了保證下一步注漿質(zhì)量，對(duì)出水的地方采用棉絮、速凝混凝土進(jìn)行封堵，但由于水量太大，封堵未能成功。 為保證基坑安全，現(xiàn)場(chǎng)暫停抽排水，決定對(duì)涌水處進(jìn)行水下混凝土的封壓。但將水抽干后，發(fā)現(xiàn)水下混凝土封堵效果不理想，涌水口依然有水涌出，但涌水量減小，且涌出的是清水，沒有涌砂。

3.2 原因分析

吊出井基坑地下連續(xù)墻插入深度不夠，墻底未設(shè)置止水帷幕，未能切斷基坑內(nèi)外的水力聯(lián)系，基坑外圍地下水繞過連續(xù)墻底進(jìn)入基坑；同時(shí)可能存在車輛段場(chǎng)基填土采用固結(jié)排水的豎向排水通道形成了水路，共同導(dǎo)致涌水涌砂，淹沒基坑，影響基坑安全。

4 處理措施及效果評(píng)價(jià)

4.1 處理措施

治理基坑管涌的思路主要是降低基坑底土體的水力梯度，控制在臨界水力梯度范圍以內(nèi)，主要是通過降低基坑內(nèi)外水頭差達(dá)到降低水力梯度的目的。現(xiàn)場(chǎng)討論后采用“坑外降水+基底注漿加固”措施進(jìn)行處理。在出段線吊出井周圍設(shè)置8個(gè)降水井進(jìn)行基坑外降水，同時(shí)對(duì)基坑底部砼進(jìn)行封底，其后抽排基坑內(nèi)積水，并對(duì)基底采用注漿預(yù)加固處理。

在出段線吊出井周圍設(shè)置8個(gè)降水井進(jìn)行基坑外降水，降水井深度插入 （4～11）礫砂層不小于2m，降水井降水過程中必須嚴(yán)格控制井內(nèi)水位，降水井內(nèi)水位不應(yīng)低于基坑內(nèi)回填混凝土的底部，防止基坑底部水位下降，造成基底出現(xiàn)動(dòng)水，則基底加固施做較為困難，具體水位視降水效果以及基底涌水情況進(jìn)行控制。

在基坑外降水的同時(shí)對(duì)基坑底部砼封底，封底成功后抽掉基坑內(nèi)積水，然后對(duì)基底進(jìn)行注漿預(yù)加固處理，處理的平面范圍為盾構(gòu)吊出井內(nèi)井內(nèi)范圍，處理深度為基底以下5m，采用水泥-水玻璃雙液漿進(jìn)行加固，注漿方式采用前進(jìn)式注漿方式。

4.2 實(shí)施方案

4.2.1 具體施工步驟

（1）先進(jìn)行坑外降水井施工，達(dá)到抽排水效果后，進(jìn)行坑外降水，同時(shí)抽排凈坑內(nèi)積水，檢查原涌水、涌砂點(diǎn)位情況，調(diào)整坑外降水深度，保證坑內(nèi)水壓在基底以下，達(dá)到設(shè)計(jì)要求效果，然后用砼封堵涌砂、涌水位置；（2）涌砂、涌水位置封堵后，進(jìn)行基坑內(nèi)鉆孔、注漿施工。注漿采取袖閥管前進(jìn)式注漿，先進(jìn)行單孔試注漿，取得有關(guān)參數(shù)，再大面積施工，完成基底注漿加固；（3）注漿加固完成后，采取分塊破除封底砼并分塊進(jìn)行底板墊層施工，分塊計(jì)劃分三大塊。在開挖過程中，如局部還有涌水點(diǎn)，可采取化學(xué)注漿（水玻璃）進(jìn)行補(bǔ)充封堵。（4）開挖到基底，然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工，結(jié)構(gòu)施工完成后，在各方認(rèn)可降水井可廢除情況下，用中粗砂對(duì)降水井進(jìn)行回填、砼封孔處理。

4.2.2 方案實(shí)施的關(guān)鍵點(diǎn)

（1）保證基坑外降水井的成井抽水效果。降水井在連續(xù)墻下2米，埋進(jìn)富含水砂層，井底必然會(huì)涌砂，從而影響降水井效果。采取措施如下：降水井成孔時(shí)，比設(shè)計(jì)管井加深1m，然后用C25水下砼封底，防止抽排水降水過程中涌砂。（2）保證基坑內(nèi)注漿封底加固效果?；紫滤控S富，基坑外抽排水降水，可能使基底形成動(dòng)水，注漿過程中，大量漿液流失，注漿達(dá)不到預(yù)期效果，導(dǎo)致注漿加固失敗。注漿過程需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整抽水與注漿，采取多次重復(fù)注漿，先前進(jìn)式注漿，再后退式注漿配合。最后對(duì)局部點(diǎn)位采取化學(xué)（水玻璃）注漿進(jìn)行封堵。

5 結(jié)束語

針對(duì)毗鄰河流、富水、砂層的基坑施工，要尤其注意基坑涌水涌砂的重大風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)合本工程經(jīng)驗(yàn)，需要特別注意。

（1）重視基坑外降水井降水，坑外降水成功把基坑周邊的水位降至基坑底標(biāo)高以下，確保基坑底工作環(huán)境的干爽，為基坑的結(jié)構(gòu)施工起到關(guān)鍵作用。（2）做好基底注漿，確保了基底地基承載力滿足設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)的功能使用要求。（3）在地下水豐富的區(qū)域的基坑施工，圍護(hù)結(jié)構(gòu)或止水帷幕須穿過透水土層進(jìn)入下臥層，以免基坑外圍地下水繞過止水帷幕底淹沒基坑，影響基坑施工安全及結(jié)構(gòu)施工。（4）結(jié)構(gòu)基底采用復(fù)合地基處理的地基在復(fù)合地基處理前謹(jǐn)慎進(jìn)行固結(jié)排水處理，以防止固結(jié)排水的豎向排水通道引地下水上來影響結(jié)構(gòu)施工的安全。