贾汪地区基坑出水的原因探讨及处理措施

陈益民

（徐州中国矿大岩土工程新技术发展有限公司，江苏徐州 221008）

基坑涌水是建筑时经常遇到的一种现象，多指的是开挖较深时，地下水涌入基坑的现象。涌入基坑的水一般来自围岩和坑底。

江苏省徐州市贾汪城区由于矿井闭坑停止排水，地下水水位上升，近年来在基坑开挖施工中多出现基坑涌水现象。本文分析了贾汪基坑涌水的原因，提出了处理措施。

1 贾汪地区基坑出水案例

1.1 贾汪美的一期基坑涌水

2018年6月底，贾汪美的一期基坑涌水，基坑四周坑壁往里渗水，基坑中间位置有1个钻孔往上冒水，钻孔涌水量约10～20m3/h。

1.2 贾汪吾悦新城四号地块基坑涌水

2018年7月底，贾汪吾悦新城四号地块基坑涌水，基坑四周坑壁往里渗水，基坑里有1个钻孔从注浆管里往上冒水，钻孔涌水量约5m3/h。

1.3 绿地新里公馆基坑涌水

2019年4月底，绿地新里公馆东侧一基坑开挖，基坑底往上涌水，基坑里有钻孔往上冒水，涌水量约5～10m3/h，最大可达到30m3/h。

2 贾汪地区的地质条件

2.1 地形

贾汪城区地形呈簸箕状，东、西、北三面被低山丘陵环绕，中间为向西南倾斜的平原，地面标高+28～+45m。地形坡降为0.03%，汇水面积达134.3km2，汛期常受洪水侵扰，往往汛期塌陷区大量积水。

2.2 地质结构

贾汪城区区域地质图见图1。

2.3 岩土层

详细基岩地层层序见表1。

表1 贾汪地区地层结构表

在贾汪地区的第四系土层中，有一层含砂姜粘土，现简要介绍。

含砂姜粘土：黄褐色，硬塑，有光泽，干强度高，韧性中等，砂姜含量大于30%，粒径0.5～10cm，局部固结成块。该层土的主要物理力学性质指标如下：含水量25.9%，重度18.78kN/m3，孔隙比0.810，液限45.1%，塑限22.5%，塑性指数22.6，液性指数0.15，粘聚力67.6kPa，内摩擦角14.1°，压缩模量6.73MPa。

贾汪城区普遍分布，厚度0.40～4.2m，平均2.72m。

该土层中因砂姜含量大，土层中空隙大，空隙的连通性好，是贾汪城区土层中良好的含水层和透水层。

2.4 水文地质条件

根据区域水文地质资料，贾汪城区及附近地下水按其含水介质特征和赋存条件可分为第四系松散层类孔隙水、二叠系下统碎屑岩类裂隙水和石炭系太原组碳酸岩类裂隙岩溶水三种类型。

2.4.1 第四系松散层类孔隙水

孔隙水赋存在含砂姜粘土，富水性一般，单井涌水量一般在10～100m3/d。水质主要为矿化度小于1g/L，总硬度小于450mg/L，F-含量小于1mg/L 的HCO3·Cl（或HCO3）-Ca·Na（Ca）型水。

地下水类型为潜水型，主要补给来源为大气降水的垂向补给及地表径流的侧向补给，排泄方式主要是地表蒸发，地下水位随季节改变会有升降，年变化幅度约1.0～2.0m，在雨季时，部分地区的地下水位已与地面基本持平。

2.4.2 二叠系碎屑岩类裂隙水

二叠统下石盒子组地层中夹6 层砂岩，分层厚2.8～13.4m，含水中等，平均涌水量420m3/h，水质多为HCO3--Ca2+Mg2+水。二叠系下统山西组地层中夹3层砂岩，分层厚6.8～21.0m，根据区域附近的钻孔抽水资料，历年平均涌水量180.8m3/h，水化学类型为HCO3--Ca2+型，矿化度多大于1g/L。

松散岩类孔隙含水层的越流或下渗为其主要补给源，采煤时期，最主要的排泄途径为人工开采和采煤疏干，现状下，最主要的排泄途径是人工开采，由于附近矿井均已关闭多年，碎屑岩类裂隙水水位恢复其自然状态。根据贾汪地区钻孔揭露情况，3煤采空区中基岩水与第四系潜水位基本一致。

2.4.3 石炭系碳酸岩类裂隙岩溶水

石炭系太原组碳酸岩类裂隙岩溶含水层是本区主要含水层，太原组含煤地层中夹有13层薄层石灰岩，分层厚0.11～15.46m不等，根据抽水试验资料，本组13层石灰岩为互不连通的单一含水层（构造带和采空区除外）。岩溶发育规律是：浅层发育，向深部逐渐减弱，褶曲轴部发育，近水平岩层和宽缓的褶曲地区不发育，破裂构造带发育，构造封闭带不发育，三、四、九、十、十二层石灰岩发育。根据收集的水文资料，本组历年平均涌水量552.12m3/h，水化学类型为HCO3--Ca2+及HCO3--K++Na+·Ca2+，矿化度多大于1g/L。

裂隙岩溶地下水的补给来源主要是大气降水入渗和上覆孔隙水下渗（或越流）补给，采煤时期，最主要的排泄途径是人工开采和采煤疏干，现状下，最主要的排泄途径是人工开采，由于附近矿井均已关闭多年，裂隙岩溶水水位恢复其自然状态。

3 基坑涌水原因分析

3.1 贾汪城区地下水位的变化趋势

贾汪城区地下水的补给来源主要是大气降水入渗、地表径流、地下水径流的侧向补给，采煤时期，最主要的排泄途径是人工开采和采煤疏干。截止到2015年，贾汪地区的煤矿已全部关闭，并停止矿井排水，地下水水位恢复其自然状态。在雨季时，部分地区的地下水位已与地面基本持平，例如2013 年贾汪海峡湖尚城项目地块，该地块的南侧比北侧约低1.0m左右，7月份，在场地南侧钻孔施工结束时，钻孔里往外流水，表明地下水水位已略高于地面。

地下水埋深浅，是基坑涌水的重要因素。

3.2 未采取降水措施

如前文所述，目前贾汪城区的地下水埋深很浅，在雨季时，部分地区的地下水位已与地面基本持平，但在贾汪地区近几年的建设施工中，基坑开挖前，几乎没有采取降水措施。仅采取排水措施，而没有降水方案，放任地下水进入基坑。

例如绿地新里公馆涌水的基坑中，电梯井的开挖深度达到9.0m，已经穿过土层揭露基岩，开挖前也没有进行降水。

3.3 第四系松散层类孔隙

第四系土层中含砂姜粘土层，该土层中因砂姜含量大，土层中空隙大，空隙的连通性好，是贾汪城区土层中良好的含水层和透水层。贾汪城区基坑开挖后，可以观察到坑壁的含砂姜粘土层往外渗水，且水量较大。

3.4 基岩裂隙

贾汪城区主要的基岩裂隙有二叠系碎屑岩类裂隙和石炭系碳酸岩类岩溶裂隙，由于该地区矿井闭坑停止排水，地下水水位上升，目前二叠系碎屑岩类裂隙和石炭系碳酸岩类裂隙岩溶均处于饱水状态。

基岩裂隙中的地下水进入基坑一般有两条途径：一是基岩埋深浅，基坑开挖直接揭露基岩或基坑开挖后基岩上覆土层较薄，地下水通过基岩裂隙直接进入基坑；另一途径是，通过未封闭的或封闭不良的钻孔进入基坑。

3.5 勘探孔

钻孔如果在基坑内，没有封孔或有效封孔，基坑下部如果有承压水，在基坑开挖时没有降水，承压水会沿钻孔进入基坑，很难处理，可能会造成严重事故。

3.6 注浆孔

在采空区治理施工中，注浆孔注浆达到注浆结束标准后，停止注浆。由于浆液的含水量大，水泥—粉煤灰浆液凝结后，大量水分析出，使得注浆孔上段成为充满水（或没有水）而没有结石体的空段，基岩裂隙通过该空段钻孔与基坑连通，成为地下水进入基坑的通道。

4 处理措施

4.1 预报预防措施

目前，贾汪地区的地下水水位埋深浅，为了避免基坑涌水给施工带来困难，基坑开挖前应对可能发生涌水的基坑进行涌水量预报，并根据当地水文地质条件和预报的涌水量，采取适当的防治措施。

对于涌水量一般较大的建筑物基坑，可采用防渗帷幕或设置抽水井、孔等工程措施。对于涌水量不大的建筑基坑，可选用适当排水能力的水泵抽排。

4.2 降水法

4.2.1 集水明排

（1）用排水沟、集水井、泄水管、输水管等组成的排水系统将地表水排泄至基坑外的方法。

（2）排水方法以及要求：

①明沟加集水井：沿基坑周边开挖明沟，并设置集水井。

②盲沟排水：对坑底以下的渗出的地下水；以及地下室底板与支护结构间不能设置明沟时，采用盲沟排水。

③排水要求：

a.明沟和盲沟坡度不宜小于0.3%。明沟排水时，沟底应采取防渗措施。采用盲沟排出坑底渗出的地下水时，其构造、填充料以及其密度应满足主体结构的要求。

b.沿排水沟每隔30～50m应设置一口集水井；集水井的截面尺寸应根据排水量确定。集水井应采取防渗措施。采用盲沟时，集水井宜采用钢筋笼外填碎石滤料的构造形式。

c.基坑排水与市政管网连接前应设置沉淀池。明沟、集水井、沉淀池使用时应排水畅通并随时清理淤积物。

4.2.2 基坑降水

采取深井井点降水，将场地内地下水水位降到基坑底板以下0.5m，确保基坑施工安全。

4.3 勘探钻孔封孔处理方法

（1）钻孔回填材料及回填方式。工程勘察钻孔完成后，应根据工程性质及土质条件选用适宜的材料分层回填，回填材料可选择素土、粘土球、水泥浆、水泥砂浆以及灰土。

（2）钻孔回填的方法及要求。一般要求钻孔回填应符合下列要求：

①素土回填：回填孔（段）宜按“以土还土、以砂还砂”的原则执行，按每0.5m分层夯实。

②粘土球回填：

a.封孔前应用清水置换孔内泥浆，直至认定能顺利封孔为止。

b.测量孔深，作为封填起始孔深。

c.粘土球直径一般为2.0～2.5cm，风干后使用。粘土球所用的粘土，粘粒含量应大于30%，塑性指数应大于17。

d.向孔内投入粘土球，应注意防止一次投入量太多而发生堵塞，回填出现堵塞现象时，应用钻杆捣通。每一次封孔的孔段长度不应大于0.3m。当投入量达到1.0m长度时，用击实器锤击至0.3m。

③水泥砂浆：

a.水泥砂浆封填，水泥宜选用标号为42.5的普通硅酸盐水泥，砂粒粒径宜在1mm 以下，其中0.5mm 以下的细砂宜占总量的50%以上。

b.封孔前，宜清除孔内沉淀。

c.水泥砂浆拌和比（清水∶水泥∶细砂）宜为0.5∶1∶3，并按水泥用量加膨胀剂。

d.水泥砂浆灌注方法可用导管灌注法和灌注器送入法，也可用手捏成团，往孔内投放，边投边用钻杆捣实，直至孔口，让砂浆自由沉降，翌日检查水泥砂浆沉降深度，再用同样配比的水泥砂浆封填。

4.4 采空区治理注浆钻孔处理方法

4.4.1 采用埋管式注浆方法的注浆孔处理方法

（1）注浆达到单孔结束标准后，结束注浆，卸除孔口装置。

（2）间隔1～2d 后，安装好孔口装置，进行复注，达到终孔压力后，结束注浆，卸除孔口装置。

（3）拌和稀水泥砂浆，从注浆管管口灌入注浆孔，直至灌满。

4.4.2 采用止浆塞注浆方法的注浆孔处理方法

（1）注浆达到单孔结束标准后，结束注浆，起拔止浆塞。

（2）重新下入注浆管，注浆管下口为敞口，采用稠浆进行注浆，直至注浆孔孔口冒浆，往上起拔部分注浆管，再次注浆至孔口冒浆，然后将起拔注浆管，从孔口灌浆至孔口冒浆。

（3）间隔0.5～1d后，拌和稀水泥砂浆，从注浆孔口灌入注浆孔，直至灌满。

5 结语

基坑出水是造成基坑工程事故的主要原因之一，本文探讨了贾汪地区基坑出水的原因及处理措施，希望为本地区同类工程提供借鉴与参考，确保施工安全。