某深基坑工程地下水管涌原因分析与处理

王 荣 华

(中铁二局第六工程有限公司，四川 成都 610031)

某深基坑工程地下水管涌原因分析与处理

王 荣 华

(中铁二局第六工程有限公司，四川 成都 610031)

以某快速公交工程一号线车辆基地工程为例，通过研究该工程的特点、地质及水文条件，对该基坑进行了降水设计，主要对施工过程中发生的地下水管涌现象进行了分析，并探讨了具体的处理措施，为类似工程施工积累了经验。

管涌，基坑，地下水，地质

1 工程概况

1.1 工程简介

本工程为某市“快速公交工程一号线车辆基地工程”。地处长江东岸漫滩，基地分一、二期修建，一期为1号线车辆基地，二期为预留2号线车辆基地。单体建筑形式，钢筋混凝土框架结构。一期地下建筑面积41 000 m2，由车辆段、综合维修中心和物质总库三部分组成。地下1层、局部2层钢筋混凝土框架结构，明挖法施工。一期基坑开挖面积约57 860 m2，开挖深度11 m。基坑围护结构上部4 m高放坡+喷锚网，下部7 m高采用φ1 000@1 200 mm钻孔排桩+斜抛撑+φ850@500三轴水泥搅拌止水帷幕，基础为φ1 200钻孔桩加2 000 mm厚筏板基础。工程平面布置图见图1。

1.2 工程特点

1)开挖面积大、工期紧、紧邻长江、夹江及秦淮河交汇的鱼嘴地区，地质条件复杂；2)地下水埋深浅，下部有承压含水层，水头压力大；开挖深度11.0 m，基底基本位于弱承压含水层3-1层中；场地下伏厚度40 m以上的承压含水层，弱承压含水层顶板埋深较浅，渗透系数大，基坑面临复杂的地下水控制问题；3)本施工场区内有大量的前期勘察孔钻穿了3A- 4A，使上、下承压含水层可能产生联通；给基坑地下水控制带来很大难度；由于上述工程特征的存在，为本工程的基坑开挖带来了很大的风险，因此控制好地下水是本工程的关键。

1.3 地质及水文地质条件

1)地质条件。场地地貌单元为长江漫滩，根据野外勘察结果，结合原位测试和室内土工试验成果综合分析，本场区勘察深度范围内，地基土按成因年代、物理力学性质等自上而下分为如下5层(12个亚层)。地基岩土工程地质特征见表1。

2)水文地质条件。由于临近长江、夹江及秦淮河，地下水丰富，埋藏浅，地下水主要为潜水和弱承压水，潜水赋存于①层人工填土、②-2层淤泥质粉质粘土中，①-1层杂填土富水性较弱，透水性较强，①-2层素填土、②-2层淤泥质粉质粘土饱含地下水，但给水性差、透水性弱。主要接受大气降水和地表水体入渗补给，与地表水体水力联系较密切。弱承压水主要赋存于②-4层粉砂及其以下的粉细砂、卵砾石层中，富水性和透水性较强。地下水位年最大变幅为1.0 m左右。承压水的埋深3 m左右。

表1 地基岩土工程地质特征表 m

2 降水设计

根据本工程的水文地质条件和基坑的开挖深度，地下水控制采用上部土体疏干降水和下部承压水降水两部分分别计算，在坑内布置70口深26 m～28 m φ300深层降压井，170口深16 m浅层疏干井；同时在基坑内布设了7口应急备用井；在基坑外布设了8口观测井。

3 管涌

3.1 管涌的发生

基坑开挖土方70余万立方米，为确保2014年青奥会节点工期，土方计划在6月～7月雨季中2个月内开挖完成，工期甚是紧张。基础桩施工完成后，施工首先开挖见底区域降水井，降水井抽水运行1周后，由西向东分层、分块开挖土方。2013年6月18日，基坑西南角2 500 m2区域首先开挖至设计标高，工人捡底清平基底，准备施工筏板基础垫层。上午10时许，发现西南角距离围护桩25 m处开始出现渗水，渗水点快速扩大，现场带班人员立即安排工人用沙袋填堵抢险，但效果不佳，涌水点继续增大，水中夹杂大量的泥沙，至中午首先见底2 500 m2区域被水淹没。紧急调来2台28 m3/h潜水泵专人值班24 h抽水，水面标高在基坑底上1.0 m左右，水位停止上涨，达到平衡。垫层施工受到影响，工期受到严重制约。基坑管涌见图2。可以看到在涌水处有冒砂现象，根据坑内观测井的水位监测资料，承压水水位在12 m以下，对基坑抗浮是安全的，但管涌给施工进度带来了影响，必须进行处理。

3.2 管涌原因分析

2013年6月18日发现险情，监理组织施工、勘测设计及业主等单位立即进行了原因分析。最初认为是止水帷幕漏水导致管涌，但是，该管涌发生位置是在底板垫层，距离支护桩有25 m左右。基坑监测数据表明，此处桩的侧向位移几乎没有变化。如果是止水帷幕出问题，此处变形肯定有反应的。因此排除这种情况。 由于工期紧张，土方采用分层、分块放坡开挖，降水1周后就开始挖土，认为相邻区域降水井受到出土重载汽车破坏，降水效果不佳，造成水头差，发生管涌。对相邻区域管井重新洗井，更换大功率潜水泵抽水，但管涌处涌水量毫无减小，收效甚微。安排测量人员将管涌点平面位置测出，与勘察报告比对，发现该管涌口位于勘察孔K56处。随后勘察单位也进行了确认，该勘察孔钻深69 m，应该根据勘察孔的不同成孔方式和不同土层进行粗砂或者粘土泥球封孔。据勘察单位说，勘察孔K56只是用土简单回填，因本工程属于车辆段房建工程，不属于水利类，未严格按照水利工程的规定去做。 1)管涌发生后，监测基坑内的观测井水位都在12 m以下，管涌点水位非降水井抽水的含水层的水位；2)管涌点的水头压力和水量都比较大，原设计的降水井抽水不能有效降低水位，管涌处的地下水和④A层含卵砾石细砂层及④层卵砾石层联通，工地位于长江、夹江及秦淮河交汇的鱼嘴三角洲冲积平原一级阶地，且6月～7月正值梅雨季节，雨量充沛，K56勘察孔下的承压水冲破回填土，发生管涌现象，涌出粗砂，砂中含有白色的贝壳碎片，由于勘察孔通道的存在，使深部地下水上涌造成本次管涌。

3.3 管涌的处理

对于管涌的处理可根据管涌现场实际的涌水量的大小来进行分类处理，本工程基坑开挖到设计标高后，先后3个点位发生管涌。对于涌水量较大处管涌，本工程采用处理流程为：确定管涌点位置→分析判定管涌产生原因→施工管井降水→施作砂石反滤围井、预埋注浆管→底板以下土体高压注浆加固→施工垫层底板。对于涌水量较小处可采用在突涌处进行双浆液注浆处理。

1)深层降水处理。前期承压降水井深度为26 m～28 m，为进一步加强降水，在管涌范围附近补打降水井，降水井采用管井，潜水钻机成孔，下无砂滤水管，管外包两层土工布。由于现场条件限制，根据现场施工条件，我们在出现涌水位置处四周约15 m处，补打了3口深层降压井，井深在基坑底下30 m，下28 m3/h潜水泵抽水。安排工人加班加点施工，保证了每天成井1口，3口井用时3 d，3台潜水泵夜以继日抽水，管涌位置处出水量在第4天明显减小。降水处理见图3。

2)施作砂石反滤围井、预埋注浆管。通过增加深层降水井抽水，管涌水压、水量减小，但始终在冒水。为尽快恢复垫层施工，采用挖机在管涌处开挖，压下2根长3 m～4 m，管径30 cm，外缠无纺布过滤器钢管，在钢管四周回填瓜米石、中粗砂混合料，在过滤器内放置水泵抽水，形成砂石反滤围井。经过前几天的工作，管涌现象已经得到控制，考虑管涌口下砂土流失严重，形成空洞，可能造成筏板沉降。在下过滤器钢管时，预埋4根φ30 mm镀锌注浆钢管，用水泥浆填充空洞，防止沉降。

当时对开始加固地基的时间有两种观点：a.地基加固完成后再进行筏板结构施工；b.先进行结构施工到某一阶段后再进行地基加固。经与设计协商,结合本工程基础采用钻孔灌注桩形式,在地下筏板结构完成后再进行地基注浆加固,可缩短施工工期。采用“预埋管后注浆”施工方法的特点是:a.减少占用总工期时间;b.可以避免薄弱地带连环出水;c.注浆效果好。砂石反滤围井见图4。

3)双液注浆处理。对于涌水量较小的另外两个勘察突涌处，采用导管在突涌处用水玻璃和水泥浆进行封堵，注浆完成2 h后可打开注浆阀门，检查注浆效果。为了及时检测突涌口附近地形的变形情况，防止注浆压力过大引起基底隆起，在突涌处5 m范围内设置8个观测点，分别在注浆前、中、后观测地面的基底变形情况，从而掌握注浆压力。注浆材料，选用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水灰比根据现场试验调配(参考水灰比为0.6～0.7)，注浆压力一般2.0 MPa～3.0 MPa左右，在制浆过程中应随时测量浆液比重，计算该孔的材料用量。拌制浆液必须连续均匀，搅拌时间不小于30 s，一次搅拌使用时间亦控制在4 h以内。是否添加外加剂根据施工情况决定。上述工作完成之后，施工垫层，防水卷材，绑扎钢筋和浇筑底板。同时加大该处的监测频率。

4 结语

1)本工程降水设计计算是非常可靠的，通过分层和按需降水，有效控制了本工程的地下水水位，保证了基坑的开挖安全，减少了地下水的抽水量；2)基坑降水特别是深基坑降水，要充分考虑各种不安全风险的存在。由于风险的不确定性，会造成工作量和费用的增加，因此，对风险需要进行事前评估；3)基坑一旦出现突涌需及时根据现场实际情况采用相符的处理方法进行处理，以确保基坑的安全和施工进度；4)施工中遇到勘探孔管涌，采用本处理工艺是行之有效的，对以后的类似施工具有一定指导作用。

[1] 于 达.基坑管涌诱发原因及渗流控制[J].淮海工学院学报,2005(4)：33.

[2] 刘国彬,王卫东.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版,2009.

[3] 唐业清,李启民,崔江余.基坑工程事故分析与处理[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.

Onanalysisandtreatmentofundergroundwaterpipingatsomedeepfoundationpit

WANGRong-hua

(TheSixthEngineeringCo.,Ltd,ChinaRailwaySecondBureau,Chengdu610031,China)

Taking the vehicle base project along No.1 Line of some express bus project as the example, the paper undertakes the dewatering design for its foundation pit, according to the features, geological and hydrological conditions, analyzes the underground water piping in the construction process, and explores factual treatment measures, so as to accumulate experience for the construction.

piping, foundation pit, underground water, geology

1009-6825(2014)33-0060-03

2014-09-20

王荣华(1974- )，男，工程师

TU463

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