沙颍河某复线船闸枢纽基坑涌水险情浅析

裴 颖

一、引言

沙颍河某复线船闸枢纽已建有节制闸和Ⅴ级船闸。枢纽工程建筑物设计等级为1级。根据沙颍河航运需要，船闸枢纽规划复线船闸。确定复线船闸布置于老船闸一侧，布置方式与现有的老船闸基本一致，上闸首参与防洪。两船闸纵轴线相互平行，轴间距50m，新建复线船闸上闸首边缘距离老闸上闸首边缘为20m。

该工程自2017年9月开工以来，基坑开挖过程中出现两次较大的基坑涌水险情，特别是第二次基坑涌水，涌水量大、急，正值冬雪季节，涌水最终灌满基坑，影响了施工进度，增加了成本。本文就该工程产生管涌险情的原因及处理方法进行探讨。

二、工程区水文地质与工程地质条件

工程区上更新统地层以粉质粘土、粉质壤土、砂壤土、砂性土为主，其中地表出露的主要为粉质粘土；全新世地层呈带状分布，组成以粉质壤土、砂壤土为主，地面起伏较大，厚度不均匀，强度一般较低，在垂直方向和水平方向均表现为非均匀性。

场区具体地层描述如下：①素填土，以粉质壤土为主，部分为砂壤土，属中等压缩性土，层底高程34.80～32.04m。②层砂壤土，夹粉质壤土薄层，属中等～低压缩性土，本层零星分布层底高程34.10～31.76m。③层粉质壤土，夹砂壤土薄层，层底高程32.11～27.60m。④层粉质壤土，属高压缩性土，层底高程24.97～27.60m。⑤层粉质粘土夹粉质壤土，属中等压缩性土，层底高程26.30～21.88m。⑥层粉质壤土，含砂礓，属中等压缩性土，层底高程23.09～17.98m。⑦层粉质壤土、砂壤土互层，砂壤土含量大约占20～30%，属中等压缩性土，层底高程17.71～14.22m。⑧层砂壤土夹粉土和少量粉质壤土，属低压缩性土，层底高程11.00～8.48m。⑨层粉质壤土夹粉质粘土，属中等压缩性土，层底高程1.97～-1.96m。⑩细砂、极细砂，局部夹少量砂壤土，属低压缩性土，层底高程1.45～-1.66m。

工程区地下水类型为松散类孔隙水，根据地层岩性和含水层特征可划分出三层含水层和二层隔水层，其中第一含水层为潜水，第二、第三含水层为承压水。分层叙述如下：第一含水层由②层砂壤土、③层粉质壤土和④层粉质壤土组成，厚约3.0～11.3m，该层为第四系冲、洪积快速堆积物，结构松散，含水类型为孔隙型潜水，主要以大气降水和河、沟塘水补给为主；第一隔水层为⑤层粉质粘土、⑥层粉质壤土，厚度4.0～13.0m，微透水性，分布广泛，为相对较好的隔水层。第二含水层为⑧层砂壤土，中等透水性，含水类型为承压水，具承压性，上部⑦层粉质壤土、砂壤土互层，弱～中等透水性，部分具一定承压性。第二隔水层为⑨层粉质壤土，微透水性，厚度大，为良好的隔水层。第三含水层为⑩层细砂，局部夹少量砂壤土，中等透水，含水类型为承压水，具承压性，层厚不均，出露高程一般在-10.0～-13.0m，对工程影响不大。在上述含水层中与工程密切的为第二层含水层，且建基面下的⑦层土厚度不足2m，在施工中可能出现管涌和流沙现象。施工期埋设测压管观测场区承压水位，外河老闸上游水位高程31.5m，下游水位高程28.5m期间，从空间分布上看，靠近上闸首处地下稳定水位在31.5m左右，下闸首处地下稳定水位为28m左右，闸室位置处地下稳定水位为30m，由此分析场区地下水位与外河水位基本一致，因此施工期需采取必要的降排水或截渗排水措施。

三、基坑开挖施工及基坑涌水过程

复线船闸位于沙颍河左堤及老船闸之间，基坑右岸紧邻老船闸，采用双排钢筋混凝土灌注桩支护，基坑左岸放坡开挖，上下游均采用钢板桩+钢管桩组合围堰挡水。基坑四周采用摆喷截渗墙围封，下游右岸加长110m段导航墙施工期兼做围堰，采用永临结合的双排钢筋混凝土灌注桩结构，桩间底部采用摆喷截渗墙与相邻截渗墙相接，双排桩之间充填C15素混凝土防渗。

2017年10月份，船闸上闸首基坑开挖至高程24m左右（上游河道水位32m），基坑右岸支护桩附近发生涌水，现场水流往上翻涌，水量逐渐变大。紧急抢险在基坑内填筑围堰挡水，同时通过巡查发现，正在施工的上游横向围堰钢管桩处出现水流倒灌现象，流量逐渐加大，入口也逐渐扩大，后经及时封堵，险情得以控制。

2018年2月份，船闸基坑已开挖至高程18m左右，并已浇筑多块闸室底板素混凝土垫层，此时上游水位33m，发现上闸首基坑左岸上游侧拐角高程22m处出现涌水险情。外河水先绕过钢板桩围堰，在钢板桩内侧出现旋涡，并绕过第一次加固的截渗墙体外围，从上闸首左上角向上涌入基坑，瞬间形成渗流通道，且在横向截渗墙上游形成塌陷坑，后在围堰未封闭处形成决口，围堰逐渐冲毁，导致基坑大量进水，最终与外河水位持平。

四、基坑涌水内外因分析及建议加固措施

第一次涌水点在高程24m左右，第二次涌水点在高程22m左右，两次管涌均发生在上闸首围堰处，从涌水点高程分析，均位于⑥层粉质壤土⑦层粉质壤土与砂壤土互层之间结合部。涌水发生时，上游围堰施工尚未完成，基坑开挖高程约17m左右，而上游河道水位33m左右，形成16m左右的水头差。据后期勘察、检测，发现涌水口上游已实施截渗墙在高程14～24m范围内部分地段已连通。由此分析：⑦层粉质壤土与砂壤土互层是基坑产生涌水的内在原因，该地层为中等透水性，渗透破坏型式为管涌，在高水头压力下，土体中水力坡降大于容许值时，就会在薄弱处形成渗流通道；外在原因主要为上游围堰尚未完成施工，未形成整体的截渗面，且施工质量未能得到很好的保证，截渗墙体下部余有残渣或墙体与土层之间特别是与⑦层粉质壤土与砂壤土互层之间留有孔隙、孔洞及断墙等，容易使高压水体由外河渗入墙体下部，沿墙壁向上流入基坑内部，快速淘洗、冲刷，造成涌水险情。

针对目前出现的两次涌水险情，建议在前期加固措施的基础上，对涌水影响岸坡进行压密注浆补强，完善加长混凝土截渗墙布置，沿摆喷截渗墙外围重新补充施工围堰截渗墙，墙底高程8m左右，强段连接选用接头管法，应保证接缝处端孔的孔斜率和接头洗刷质量，尽量减少墙段连接缝，防渗墙墙体应均匀、完整、连续，不应有混浆、夹泥、断墙和孔洞等。根据场区地层地质情况，混凝土截渗墙槽孔建造主要采用抓取法，局部槽段由于前期灌浆难以直接抓取，可采用钻抓法成槽。

五、结语

该工程施工降水难点在于复线船闸施工期不能影响老船闸正常运行，且老船闸与复线船闸轴间距仅50m，为了保护老船闸的运行安全，根据场区地层地质条件不宜采用施工降水工艺。因此需对基坑四周采取帷幕灌浆或截渗墙等截渗措施，应要求施工开挖前必须完成截渗工作。截渗施工过程中，加强质量控制工作，严把造槽、槽孔间板墙连接、造槽垂直精度工序。基坑开挖过程中，基坑内外埋设测压管随时监测地下水位，从而保证施工顺利进行