强透水地基的基础处理方法

刘波

（安乡县深柳镇水管站 常德市 415600）

1 工程地质及水文情况

本工程场地地基土由人工填土（Qs）和第四系冲淤积层（Qal）组成，从上至下分为6层，分别为填筑土、中砂、粉砂（含细粒土砂、粉土质砂）、淤泥质土（有机质低液限粘土）、粉砂（局部夹细砂）局部中砂（粉土质砂、含细粒土砂）、粉质粘土（低液限粘土）和粉砂（粉土质砂），场地范围地下水主要含水层为砂层，厚度（0.95～7.00）m，水量较丰富；且筑填土以粉细砂为主，亦含水；此外，尚有少量基岩裂隙水。工程所在地5年一遇外江洪水位为5.35m，20年一遇外江洪水位为6.32m，50年一遇设计防洪水位为6.67m，100年一遇设计防洪水位为6.98m，外江枯水期水位多为（0.5～1.5）m，而泵站建基面高程为-5.3m（以上均为珠基高程）。由于在泵站基坑施工时要将填筑层清除掉，往下就属于无隔水层的强透水性地基，一旦处理不好很容易在开挖过程中由于内外水位差形成管涌导致基础处理施工失败。

2 前期主要施工过程和出现管涌的应对处理

工程首先开始进行水泥搅拌桩的施工，由于地基为粉细砂，地下水位高且丰富，致使水泥搅拌桩无法成桩,出现以上情况后召开专题会议确定将水泥搅拌桩的打桩平台提高0.5m；所有分缝采用止水橡胶止水，在后续的主泵房基坑土方开挖过程中，通过增加井点等措施仍无法降低地下水位，致使土方开挖无法正常进行。针对上述情况后组织有关专家进行论证并讨论了初步的处理方案，根据有关专家的建议提出了泵站基础处理的方案，处理方案采用高压旋喷桩进行封闭置换。一是主厂房底板部位封闭置换：根据原水泥搅拌桩为直径500mm及间距1400mm的条件，决定在搅拌桩之间采用梅花形布置旋喷桩，间距为700mm，在密排搅拌桩与疏的搅拌桩之间布置连续旋喷桩，间距为800mm，钻桩平台高程与搅拌桩施工时的高程一致，旋喷桩的深度为2.65m，并在主厂房周边设一排高桩挡土。二是进水前池无桩区域封闭，对无桩区域采用密排旋喷桩进行封闭,旋喷桩的长度为（1～5.3）m。在基本完成了泵房及进水前池的高压旋喷桩施工，随即对该部位进行开挖，但在进行土方开挖的过程中又出现了几处较大的管涌，并针对这种情况，通过在薄弱的地方增加高压旋喷桩进行基础处理，最终完成了泵房及进水前池段底板的混凝土浇筑，随后要求将进水前池的水位蓄至1m左右高程以平衡内外水位差。当年的汛期来临后，在工地巡视过程中发现进水前池渐变段与水平段交接处有管涌发生，造成分缝处的止水橡皮断裂，进水前池的水平段混凝土向上突起达10多cm。根据进水前池出现的管涌，分析了出现管涌的原因一是地基存在深厚透水性较强的砂基础，水文地质条件复杂，且与外江水系联系密切的是位于中间强透水的中砂层，其对上覆弱透水的粉砂层形成较大的渗透压力，易在地层中形成相对集中的透水通道，当边界条件发生变化，原粉细砂层的盖重减少到一定程度时，管涌的发生将不可避免，这是客观的原因；二是由于经验原因，对强透水地基的渗透性认识不足，仅局限于以较长的渗径来削减渗透压力，虽然是教科书和规范所允许的，但事实上较长渗径并未对渗透压力带来有效的降低；对旋喷桩与搅拌桩的结合认识不足，在前述超常规的渗透压力作用下，该结合面可能成为防渗薄弱面使渗流到达底板，恶化了底板的抗渗稳定性，进水前池底板及地基封闭处理设计时，虽然考虑了渗透压力作用下的抗浮问题，底板与封闭地基的抗浮安全系数已远远大于按常规的渗透系数方法计算的安全系数，从经济的角度考虑未按全部上下游水位差进行抗浮设计中，在特定的水文地质条件下，可能因自重不足而抬起并造成错位形成渗漏通道，经过反复讨论后一致认为应对前池管涌采用综合措施进行处理。

3 处理方法及效果

加固处理措施主要包括减压井及导渗沟、新浇筑前池底板和两侧边墙、底板上的隔墙，以及对原底板下灌浆。减压井是施工期间降低地下水位的措施，运行期可消除部分渗透压力。前池内新浇筑的结构物，一方面以其自重抗浮，另一方面替代已破损的原前池底板。由于原底板已变位脱空，需进行回填灌浆以保证底板与地基面（原旋喷桩封闭体）的紧密结合。

3.1 减压井及导渗沟设计

在前池及拦污栅闸两侧设减压井24眼，每侧12眼，井底高程-25.0m，井面高程3.50m，钢管采用DN300镀锌钢管，减压井主要释放深层地下水的渗透压力。减压井先钻直径0.8m孔，镀锌钢管外及孔底填反滤料，减压井底反滤料厚0.80m，放入DN300镀锌钢管，钢管外侧包两层不锈钢反滤网，（-24.2～-10.0）m镀锌管做成花管，均布Φ10@150。

在导渗沟至3.50m间，DN300镀锌钢管外回填粘土。在高程1.0m减压井镀锌钢管开孔连接导渗沟引入进水渠。导渗沟长92m，断面为0.80m×0.80m，每隔15m分缝，高程（0.95～0.80）m，导渗沟底铺0.20m砂垫层，盖板预制长1.00m。

施工期用潜水泵放入减压井对前池进行降水，抽水时间约1个月。

（1）管井降水施工工艺流程：放线定井位→挖泥浆沟 （坑）→埋设钢护桶→井机就位→成孔→下井管→填滤料→封井→洗井→安装排水管→装泵→抽水。

（2）打井采用3台反循环回转钻机成孔，自造浆护壁，泥浆比重控制在1.2左右。

（3）成孔后立即下井管，钢管井接头要焊牢，并包不锈钢透水网两层，用12号镀锌铅丝绕紧（间距100mm），防止脱落。

（4）填滤料要从井孔四周均匀回填，防止将井孔挤偏。

（5）洗井采用空压机气举法，要从井底逐节，逐层吹洗，将井底泥砂吹净，洗出清水为止。

（6）潜水泵用钢丝绳吊在井内，置泵标高为-20.00高程，根据出水量及升降调整置泵高程，直至达到降水要求。

施工过程中，进行右1#减压井施工时，出现渗水不理想的情况。采用高压冲洗，收到良好效果；顺利进行了前池底板的混凝土浇筑，采用减压井降水取得成功，随后完成进水前池墩墙及工作桥混凝土工程。

3.2 底板和隔墩

拆除原前池-1.50m水平段及相连2.75m斜坡段底板后，重新浇筑厚500mm的底板。在其余前池底板上增加U槽混凝土结构，沿水流方向设三排墩墙，上挑平台形成前池顶的盖板，以增加重量。U型槽混凝土结构设计如下：原混凝土面表面凿毛，采用锚筋增加原混凝土结构与U槽侧墙混凝土的连接，挡土墙布置间距为1000×1000，共202条。底板0.50m，U槽侧墙0.40m，中墩墙底部厚1.50m，上部厚2.50m，顶部设置2.0m宽厚0.75m人行桥2道，以增加U型槽重量。同时考虑到进水前池水力流态，侧墙前后及底板靠近泵室侧为圆弧过渡。

另外在前池-1.50m及-3.50m水平段混凝土底板布置Φ75反滤排水孔，孔间距1.50m×1.50m，主要是降低前池底板的渗透压力，增加前池底板的安全。

在拆除底板及前池抽水基本干后，对原底板进行回填灌浆，布置23个灌浆孔，灌水泥砂浆，以保证底板与地基面（原旋喷桩封闭体）的紧密结合。

进水前池应急除险工程于主汛期后开工，经历一个多月时间完成进水前池及拦污闸两侧全部24眼减压井的施工。井底高程-25.0m，井面高程3.50m，钢管采用DN300镀锌钢管，减压井主要释放深层地下水渗透压力。

经以上综合措施的处理，工程在一个汛期考验后得以通过竣工验收，工程取得圆满的成功。