沉井施工過(guò)程中地表突沉、井底管涌處理及思考

一、工程及方案概述

某沉井井內(nèi)徑12.5m，井深26m 。下沉前在距豎井外側(cè)5m設(shè)置一周止水帷幕，帷幕寬度1.3m，帷幕采用高壓旋噴+鉆孔灌漿相結(jié)合。粉土（粉質(zhì)黏土與粉砂互層）及全風(fēng)化泥質(zhì)砂質(zhì)層采用高壓旋噴帷幕止水，在強(qiáng)、中風(fēng)化泥質(zhì)砂質(zhì)板巖層采用鉆孔灌漿帷幕止水。在豎井外側(cè)設(shè)置疏干降水井，坑內(nèi)設(shè)置備用降水井輔助降水，下沉采用排水法施工。

二、工程地質(zhì)情況簡(jiǎn)要描述

接收豎井處地表為雜填土，自上而下依次為第四系全新統(tǒng)Q4al粘土、粉質(zhì)粘土與粉砂互層，中元古代冷家溪期冷家溪群坪原組和小木坪組（Pt2lj）泥質(zhì)砂質(zhì)板巖。

（一）雜填土巖性特征

豎井地表為雜填土，厚約1.50～2.20m，層底高程23.13～23.91m，填土成分為粉質(zhì)壤土摻雜磚渣和建筑垃圾等。

（二）粘土巖性特征

豎井上部為Q4al②-1粘土，可塑狀，局部為軟塑狀，粘粒含量高，厚4.80～6.30m，層底標(biāo)高16.61～18.33m。土體天然抗剪強(qiáng)度建議值c=21.1KPa，Φ=9.6°，地基承載力建議值120KPa，具微透水性。

（三）淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土與粉砂互層巖性特征

豎井中部、下部②-2為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土與粉砂互層，深灰色，軟塑狀，具薄層狀層理，粉質(zhì)粘土單層厚度2～5mm，粉砂單層厚度小于1mm，層厚17.70～19.90m，底板高程-1.09～-1.57m。土體天然快剪強(qiáng)度建議值c=11.9KPa，Φ=7.1°，地基承載力建議值fk=100KPa，具弱～中等透水性。

（四）粉細(xì)砂巖、全風(fēng)化巖、強(qiáng)風(fēng)化巖、中風(fēng)化巖、微風(fēng)化巖性特征略。

三、工程水文情況描述

北岸溝渠較多，地表水排泄方式總體上以長(zhǎng)江為最低排泄基準(zhǔn)面，枯水期長(zhǎng)江水位低，堤內(nèi)大氣降水主要通過(guò)周邊溝渠向長(zhǎng)江排泄，部分為水塘蓄積或下滲補(bǔ)給地下水;汛期，江水位高出堤內(nèi)地表，大氣降水主要通過(guò)電排站排入長(zhǎng)江。地下水按埋藏和滲流條件可分為覆蓋層孔隙潛水、孔隙承壓水、基巖裂隙水和脈狀地下水等。

四、沉井施工情況

2019年5月17日開(kāi)始施工沉井井止水帷幕，2019年7月10日施工結(jié)束。高壓旋噴樁及袖閥管注漿28天芯樣檢測(cè)報(bào)告均滿足無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度1.0Mpa的要求，止水帷幕施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。之后開(kāi)始沉井預(yù)制與下沉作業(yè)，情況正常。1月20日停工前，沉井內(nèi)能夠無(wú)水作業(yè)，推斷停工前止水帷幕未失效。由于疫情影響，停工70天，疫情穩(wěn)定后4月1日開(kāi)始重新進(jìn)行沉井施工。

根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)在2020年1月19日至2020年4月9日沉井周圍監(jiān)測(cè)沉降點(diǎn)數(shù)據(jù)均正常。在2020年4月10日監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，沉井周圍15m范圍內(nèi)地表發(fā)生不同程度沉降，上述情況發(fā)生后，施工方立即停止土方開(kāi)挖、井外降水井及沉井內(nèi)部抽排水，使用水位計(jì)測(cè)量井內(nèi)出水量，9：45至10：06共計(jì)21分鐘，井內(nèi)水位上升10cm、核計(jì)出水量12m3，經(jīng)計(jì)算每小時(shí)出水量約為36m3。

根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)報(bào)告及實(shí)際開(kāi)挖情況，目前所處地層為粉質(zhì)粘土與粉砂互層，開(kāi)挖下沉過(guò)程中土層發(fā)生擾動(dòng)，沉井刃角外側(cè)及底部砂土向井內(nèi)流動(dòng)，初步判斷沉井內(nèi)出現(xiàn)管涌現(xiàn)象（井內(nèi)抽排水經(jīng)沉淀后出現(xiàn)大量粉細(xì)砂可以佐證）。

從上面現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況分析，停工前沉井內(nèi)部剩余土體高度3m，復(fù)工后沉井內(nèi)土體高度為4.5m，考慮停工期間自沉0.75m，比停工前井內(nèi)土體升高0.75m，且土體上方積有大量水和淤泥，說(shuō)明此時(shí)地層在滲流及內(nèi)外水土壓力差的作用下已形成通路。后續(xù)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)始正常挖土下沉施工，隨著沉井內(nèi)部土體減少，增大土體流動(dòng)趨勢(shì)，加速土體流失，地下水在孔隙中的流速增大，形成管涌。地層中的砂土細(xì)顆粒管涌至沉井內(nèi)部，導(dǎo)致沉井周圍地層土體大量流失，上方粘土層失去承載力，地表發(fā)生突沉。

五、施工處理方案

處理方案主要由兩個(gè)部分組成：1、重建止水帷幕，2沉井剩余段采用不排水下沉施工

考慮原有底板墊層改為水下封底，需要重建帷幕+降水才能滿足。在原止水帷幕外側(cè)采用3排咬合旋噴樁（三重管）進(jìn)行加固，與既有的袖閥管加固體豎向搭接2m，加固深度至全風(fēng)化巖底部。沉井下沉方案改為不排水下沉作業(yè)，擬采用原沉井方案中不排水下沉預(yù)案，空氣吸泥下沉法施工。

六、思考

（一）止水帷幕的效果評(píng)估缺乏可靠的標(biāo)準(zhǔn)，目前對(duì)于攪拌樁和旋噴樁的質(zhì)量檢驗(yàn)與驗(yàn)收主要是從其作為地基處理的承載樁角度做出的，作為止水帷幕的質(zhì)量檢驗(yàn)與驗(yàn)收缺乏好的手段或評(píng)估方法。同時(shí)止水帷幕的時(shí)效性也缺乏相應(yīng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)與評(píng)估分析。

（二）不排水下沉與排水下沉的方案選擇缺乏相應(yīng)的研究，這兩個(gè)方面可以作為進(jìn)一步研究的方向。

作者簡(jiǎn)介：周小波，197203，男，漢，湖北省天門市，碩士，副教授，橋隧施工技術(shù)方句。