沂水某基坑开挖涌水冒砂原因分析及处理

2016-09-18黄帅

西部探矿工程 2016年7期

关键词：风化锚杆基坑

黄　帅

（1.山东省鲁南地质工程勘察院，山东济宁272100；2.山东省华鲁工程总公司，山东济宁272100）

沂水某基坑开挖涌水冒砂原因分析及处理

黄帅*1，2

（1.山东省鲁南地质工程勘察院，山东济宁272100；2.山东省华鲁工程总公司，山东济宁272100）

以沂水某深基坑工程为例，概述了该基坑工程的地质条件及基坑周边环境条件，介绍了基坑支护及降水方式。对本基坑在开挖过程中出现的涌水冒砂原因进行了分析，介绍了处理该问题的工程措施，该措施解决了基坑涌水冒砂的问题。通过该工程实例，简单说明了基坑支护施工过程中的注意事项和同类问题时的处理措施。

基坑；涌水冒砂；处理措施

1　工程概况

某工程位于沂水县城，用地面积约1760m2。本工程±0.000m相当于绝对高程141.500m（黄海高程），自然地坪高程138.650m，相对标高为-2.850。基坑周长约385m，基坑开挖深度为11.75m。

1.1工程地质条件

场地地形平坦开阔，地貌属汶泗河冲洪积平原。基坑开挖范围内主要地层划分描述如下：

第④层：强风化泥质砂岩（ε）。岩石呈红褐色，中细粒结构，层状构造，风化剧烈，岩芯呈块状及碎块状，岩芯采取率为70%左右，岩体较破碎，岩石属极软—软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级。分布于全部场地，所有钻孔均有揭露，厚度0.90～1.70m，平均厚度1.38m，层顶标高122.90～124.21m，层底标高121.50～123.11m。

第⑤层：中风化泥质砂岩（ε）。岩石呈红褐色，中细粒结构，层状构造，岩芯呈短柱状、长柱状，节长一般10.0～30.0cm，岩石基本质量等级较好，岩芯采取率为85%左右，岩体较完整，岩石属软—较软岩，岩体基本质量等级为Ⅳ级。整个场地稳定分布基底，层顶埋深一般15.80～17.00m，揭露层厚3.40～5.50m。

1.2水文地质条件

该场地内地下水按赋存条件分为第四系孔隙潜水和层状基岩裂隙水。第四系孔隙潜水主要赋存于第②层中粗砂及第③砾砂层中，属强透水层。第②层中粗砂含水层渗透参数k约为44.5m/d，第③层砾砂含水层渗透参数k约为63.5 m/d。层状基岩裂隙水主要赋存于下伏强中风化岩地层中，其富水程度和渗透性与岩性特征、裂隙发育情况密切相关，强风化岩裂隙发育，富水性较好，中风化岩岩石较完整，富水性差或不含水。由于本场地岩性为泥质砂岩，含泥量较高，裂隙多为粘粒充填，连通性较差，因此富水性和透水性差，属弱透水层；中风化可视为不透水层。根据现场实测，地下水水位埋深为4.0m左右，对应标高为134.61m左右。

2　基坑支护降水设计方案

2.1基坑周边条件

基坑北距一河道40m左右，基坑东侧有自来水管道，基坑边缘离自来水管道最近处约2.8m；东南侧有污水处理池，距离最近处约为1.0m，深度2.0m左右；北侧有电缆沟和燃气管道，埋深约1.50m，距离基坑边缘2～5m；西侧、南侧部分段场地较开阔。

2.2支护方案

考虑基坑周边条件，该工程采用支护桩+自钻式锚杆支护方案。支护桩采用直径800mm钻孔灌注桩，桩长16m，桩间距均为1.50m，桩间采用三管旋喷桩共同形成截水帷幕（截水帷幕平面布置图详见图1），桩顶设置冠梁连接。自钻式锚杆设置3道，第一道锚杆深度为2.0m，第二道锚杆深度为5.0m，第三道锚杆深度为8.0m。

图1　截水帷幕平面布置图

采用支护桩间高压旋喷+坑内大口径疏干（管）井降水方案，旋喷桩采用摆喷工艺，摆喷角度120°，旋喷桩桩长16m。坑内疏干井按间距30m/口均匀布置，降水井井径700mm，井深15.0m。

3　基坑开挖中涌水冒砂情况

基坑施工完支护桩、旋喷桩、降水井后，待支护结构强度满足、水位降深满足时，开始分层分段开挖并进行自钻式锚杆的施工（支护结构剖面图详见图2）。在开挖第三步土方时，局部出现涌水冒砂现象，渗漏迅速增强。此时施工单位立即进行回填压脚，并在周边开挖集水井，加强排水，同时向建设单位汇报情况。建设单位得知后立即要求基坑监测单位对局部出现涌水冒砂的地段加强监测，及时汇报结果，并将该情况向基坑设计单位进行了说明。

4　原因分析

现场启动应急预案后，建设单位会同设计单位、监理单位、基坑监测单位、施工单位共同分析此类现象原因，发现涌水冒砂主要发生在基坑中下部、渗透系数较大的砾砂层中，分析原因如下：

（1）受上部杂填土影响，导致旋喷桩在喷浆过程中遇到阻碍，未形成有效的截水桩体。

（2）三管旋喷桩施工缺陷。根据现场提供，施工单位在施工旋喷桩前未按设计、规范要求进行试桩确定施工参数，直接按设计经验参数展开大面积施工。施工时，为了加快进度，注浆压力、转速、提升速度等不匹配，造成水泥浆液大量冒出，旋喷桩未达到设计要求。

（3）基坑内外侧水头压力差较大，局部出现渗漏后，漏点发展迅速，如不迅速进行处理，极易出现因水土流失威胁基坑侧壁安全。

图2　支护结构剖面图

5　处理措施

根据分析结论，现场采取了以疏导为主、封堵结合、加强排水的处理方案。具体措施如下。

5.1回填压脚

发现涌水冒砂后立即采取回填压脚，同时在周边设置集水井，加强排水，先确保基坑安全稳定，再进一步分析采取相应堵漏措施。

5.2采用双液注浆

在沿漏水点基坑顶部桩后位置按水平间距0.5m打设3道双液注浆管（如图3所示），注浆范围应超过漏水点位置上下不小于1.0m。注浆管采用DN25注浆花管。将配置拌合好的化学浆液和水泥送入贮浆桶内备用，注浆时启动注浆泵，通过2台注浆泵2条管路同时接上专用Y型接头混合后注入需被加固的土体部位。注浆过程中尽可能控制流量和压力，防止浆液流失。施工参数控制：注浆压力0.3～0.8MPa，注浆流量25～35L/min，注浆量0.375m3/m，浆液配比A液∶B液=1∶1。A液，水∶水泥∶膨润土∶外掺挤=0.7∶1.0∶0.03∶0.03，水泥选用42.5普通硅酸盐水泥。B液，水玻璃选用波宽度为35°～40°bl。初凝时间：45s，凝固强度：3～4MPa/2h。

5.3桩间引流

对漏水轻微且未继续发展的漏点，可在漏点处插管把水引流到坑内桶内，用快速水泥（或堵漏灵）对漏点进行二次修补加强。