水运工程中预防深基坑透水与管涌的措施分析

李展鸿

（安徽省公路工程建设监理有限责任公司，安徽 合肥230051）

在水运工程中，船闸工程结构复杂，深基坑工程是其重要组成部分，具有施工难度大、危险性较大等特点，水运工程深基坑的开挖深度多大于5m，周边工程地质条件复杂。近年来，我省的水运工程中船闸工程在其施工过程中，均出现了不同程度的船闸深基坑透水、管涌现象，透水、管涌的作用力强、危害性大，对深基坑的开挖造成严重的安全隐患，其造成的后果对施工也影响巨大。因此，在水运工程的深基坑施工中，除了加强基坑监测、地下水位观测外，还需要对基坑透水、管涌进行了分析、总结，提出科学有效的解决和预防措施，保证深基坑工程施工安全和稳定。

1 深基坑透水与管涌概述

1.1 深基坑透水与管涌概述

深基坑透水是水运工程基坑中经常遇到的一种现象，主要指在基坑开挖深度较深时，地下水透至基坑的现象，多在地下水位高于基坑开挖底板时，地下水破坏围岩由基坑四周或坑底涌入。而深基坑管涌（图1）是指在地下水渗流作用下，土体中的细颗粒沿着粗颗粒孔隙通道，当土体中的渗透流速变大到一定程度时，土体中的细颗粒被地下水冲刷带走，逐渐形成更大的流通通道，最终导致基坑失稳的现象。管涌破坏是渐变过程，可能发生在基坑局部范围，若无适当的处理措施，其破坏范围会逐步扩大。

图1 深基坑中管涌破坏示意图

1.2 透水与管涌产生的原因

在水运工程深基坑中，发生透水的原因主要是因为地下承压水压力较大，易冲破或刺穿覆盖土层，形成地下水透水；在一般情况下，基坑透水水量较均匀，透水口径不会随着透水极速增大，透水路径基本为竖直方向；影响基坑透水量大小的主要因素有地下水补给来源、大气降水、入渗系数、围岩渗透系数、含水层厚度、渗透通道、埋藏深度等。发生管涌的原因主要是河道与基坑相通形成涌水通道，造成了河道水管涌；一般情况下，涌水水量、涌水口径逐渐增大或极速增大，涌水翻沙，引起周边基底和土层塌陷，甚至引起建筑物塌陷，涌水路径为河道方向水平加竖直方向都有；基坑管涌形成必须具备岩土粗颗粒之间的孔隙直径大于细颗粒直径、地下水渗透力能够带动细颗粒在其孔隙间移动两个条件。

1.3 深基坑透水与管涌的危害

深基坑透水和管涌对基坑工程的稳定和安全造成巨大的威胁，可以使基坑坑壁失稳，或致其坑壁岩土体发生机械潜蚀，引起突发性大量涌水而淹没基坑，导致基坑失稳、周边建筑物变形塌陷等情况，给水运工程深基坑施工带来巨大的威胁和困难。

2 深基坑透水与管涌险情判断

在深基坑工程中，如果发生了透水与管涌事故，首先需要对透水与管涌的情况及其严重程度进行判断，并根据其判断结果制定和执行应急处理方案。对于透水与管涌的严重程度判断，需要结合基坑周边道路、建筑物等的重要性程度，按照基坑涌水的浑浊度、涌水中含砂的情况、涌水口的直径及其扩展速率、涌水量及涌水水头等多方面综合考虑。

2.1 在深基坑工程中，当基底地面出现隆起、有水渗出或细流流出等现象时，是即将发生管涌的预兆。在地下水压力的作用下，地下渗透力将土层中的细颗粒带出来造成土体中形成大的贯通通道，使地下水有良好的流动通道，造成大量的土颗粒被带出，最终形成管涌事故，进而造成基坑破坏和失稳。

2.2 当基坑发生透水与管涌后，若突涌口的涌水量较小，水流流速不大，水中的含泥砂量少，突涌口堆积少，可判断为较轻的管涌。这种情况下对管涌口可不做处理，只在在附近挖集水坑设水泵集中抽排，同时视情况可采取一定止水、降水措施即可。

2.3 在基坑发生透水与管涌后，虽开始管涌程度较轻，但若其涌水量不断增大，管涌口径不断扩大，含泥砂量也逐渐增多时，说明基坑管涌程度在不断发展，属于重大险情，需要及时进行处理，以避免出现更大的损失。

2.4 若基坑出现透水与管涌后，突涌口直径大，涌水量多而且急，含泥沙量的很高，在基坑内形成较大的堆积的等情况，这些属于严重的管涌事故，必须要在第一时间执行事先制定的应急处置预案，以免出现整体基坑破坏，造成无法挽回的损失。

3 水运工程中深基坑透水与管涌的处理措施

本文结合我省水运船闸工程深基坑施工（图2）过程中，发生的透水、管涌情况，施工单位第一时间汇同项目办、设计单位，决策相应的应急处理措施，对深基坑透水与管涌形成了有效的控制。

图2 水运船闸工程深基坑施工

3.1 深基坑透水处理措施

透水应立即反滤围井，减少透水带出的泥沙，防止基底被掏空，然后根据透水水量、地下承压水压力、承压水层容水量和深度采用深井水降水、盲沟引流、填筑土围堰高压喷浆封堵等方法。具体为透水处理方式：3.1.1 透水水量较小，地下承压水头不高，且承压水层容水量较小和深度较浅的情况下，建议采用加深深井降水的方法，降低承压水头。3.1.2 透水水量较小，地下承压水头不高，但承压水层容水量较大或深度较深的情况下，深井降水的效果就不能理想，建议采用深挖盲沟引流至基坑以外的方法。3.1.3 透水水量较大，地下承压水头较高，承压水层容水量较大、深度较深的情况下，如若依然采用盲沟引流的方法，虽然设置了反滤层，一人有地基被掏空的风险。建议采用填筑土围堰养水盆，在透水口位置填土筑平台，待水位平衡，在没有动水情况下，使用高压旋喷水泥浆加水玻璃对透水口进行封堵，并加大透水口封堵或固化面积，以达到封堵效果。

3.2 深基坑管涌处理措施

在工程中对管涌常见的抢救处理方式有临截背导，导压兼施，降低渗压，防止渗流带出泥沙。本工程基坑管涌因与河水相通，涌水路径不规则，没办法采用降水、引流、涌水口封堵的方法，只能采用截流的方法。具体管涌处理方法为：填筑土围堰养水盆，充水至水位平衡，在没有动水情况下，涌水口与河道之间施工一道截渗墙或地连墙，截渗墙或地连墙底高程由设计单位研究决定。

4 水运工程中深基坑透水与管涌的预防措施

透水、管涌的发生都是由于地质情况复杂、多变及不确定性而引发的，如何预防和减少发生风险一直是地基基础的难点，为了避免基坑透水与管涌给施工带来困难，需要结合场地水文地质条件，提前预测基坑涌水量，对涌水量较大的基坑采用防渗帷幕或设置抽水井、孔等工程预防措施；对涌水量较小的基坑设置降水井、集水渠使用等水泵抽排等预防措施。结合本文水运工程船闸深基坑实例，建议从以下几个方面做好预防措施。

4.1 详细了解设计单位提供的地质报告，分析土层是属强透水层还是弱透水层，粉砂层，了解承压水层（一般为卵石层）深度、厚度和承压水头，在基坑开挖过程中验证地质土层情况，利用降水井验证承压水位。

4.2 按设计要求施工顺序施工和开挖，先行施工支护工程、截渗工程、基坑降水，才能进行基坑开挖，开挖过程中及时进行边坡防护处理。

4.3 加强基坑监测及地下水位观测，基坑开挖过程中加强巡视，对于出现泉眼要引以重视，早发现，早预防。

4.4 在发现透水或涌水后的第一时间采取一定的应急措施，设置反滤围井，即用沙袋围井，沙石反滤，减少透水带出的泥沙，防止基底被掏空和透水口扩大。

结束语

在水运船闸等深基坑施工过程中，经常会遇到基坑透水与管涌事故的发生。因此，有必要在施工前，针对透水与管涌的特点及发生的原因，做好基坑透水与管涌的预防和应急处理措施，制定好科学有效的应急处理方案，并准备好应急处置的设备和材料，以减少基坑透水与管涌事故的发生，有效的保证水运工程深基坑安全顺利的施工。