某高層住宅樓基坑突涌的控制與處理

張 龍

1 工程概況

某高層住宅樓西、北兩側臨市區主要街道，東、南兩側緊鄰6層住宅樓，由高層住宅部分、二層商業裙房及地下車庫組成。其中高層住宅樓地上33層，地下2層。平面布置為矩形，建筑總高度96.75 m，平面尺寸為42.0 m ×17.6 m，純剪力墻結構，預應力管樁基礎，設計樁長20 m，基坑深度8.9 m。工程平面及場地環境條件如圖1所示。

2 地質條件

樓座基坑的影響范圍內地質情況條件如下:①1雜填土:雜色，主要由灰渣、煤渣、碎石塊、磚塊、白灰等建筑垃圾組成，含煤屑、植物根莖、腐殖質、有機物等。結構松散，均勻性差，標貫試驗錘擊數N=4.2 ～11.0，平均 5.9;靜力觸探比貫入阻力 PS=3.84 MPa。層厚2.85 m ～8.90 m，平均 4.96 m，層底埋深 2.9 m ～ 9.00 m。①2素填土:褐黃色～褐色，主要由粉質粘土、粉土構成，含云母、植物根莖、磚屑、煤屑、氧化鋁等。該層呈濕、松散狀態，具有中等壓縮性。土質不勻，力學性能較差。

據了解場地情況，施工場地原為舊城區，經年久回填形成現有地形。②粉質粘土(Qlal+pl4):褐黃色～褐灰色，含氧化鐵、云母、煤屑等，局部地段夾有薄層粉土透鏡體，并混有砂質顆粒。軟塑～可塑，具有中等可壓縮性。無搖振反應，稍有光滑，干強度中等，韌性中等。壓縮系數 a1－2=0.169 MPa－1～ 0.505 MPa－1，平均0.334 MPa－1;N=3.0 ～ 7.0，平均 5.2;經桿長修正后 N=2.4 ～6.5，平均4.4。PS=1.47 MPa。層厚2.00 m ～5.30 m，平均 3.61 m，層底埋深10.60 m～13.60 m。③細中砂(Qlal+pl4):褐色～褐灰色，礦物成分以長石、石英為主，含有云母、煤屑等，并膠結有大量粉土等。飽和，呈稍密～中密狀態。該層不均勻系數CU=6.71，曲率系數 CV=1.04，顆粒級配中等。N=13.0 ～28.0，平均 19.6;經桿長修正后 N=9.8 ～ 22.8，平均 13.9。PS=12.02 MPa。層厚1.80 m ～4.80 m，平均3.28 m，層底埋深 15.00 m ～17.20 m。④粉土(Qlal+pl4):褐黃色～褐灰色，含氧化鐵、云母、煤屑等。飽和，呈密實狀態，具有中等壓縮性，韌性低。壓縮系數 a1－2=0.121 MPa－1～0.335 MPa－1，平均 0.224 MPa－1;N=13.0 ～ 22.0，平均15.7;經桿長修正后 N=9.2 ～15.7，平均11.3。層厚1.90 m ～4.20 m，平均 3.12 m，層底埋深 17.90 m ～ 20.10 m。⑤細砂(Qlal+pl4):褐色～褐灰色，礦物成分以長石、石英為主，含云母、煤屑等，并混夾少量中砂，局部地段夾薄層粉質粘土透鏡體。飽和，呈中密狀態。該層不均勻系數CU=3.82，CC=0.89，顆粒級配不良。N=19.0 ～45.0，平均 29.6;經桿長修正后 N=13.3 ～31.5，平均20.7。本次勘察只有1號～6號孔揭穿該層，層厚8.20 m ～

11.20 m，平均 9.40 m，層底埋深在 27.5 m ～30.5 m 之間。⑥粗砂(Qlal+pl4):褐色～褐灰色，飽和，呈密實狀態，礦物成分以石英、長石為主，含有云母、煤屑等，局部含卵石、角礫、圓礫等并膠結有薄層粉質粘土，CU=7.80，CC=1.01，顆粒級配中等。N=34.0 ～56.0，平均29.8。層厚4.50 m ～ 7.90 m，平均 6.87 m，層底埋深34.7 m ～35.7 m。

3 地下水情況

②粉質粘土層以上地下水為孔隙潛水，含水層主要為①人工填土層，主要由大氣降水和側向徑流補給，實測水位為地表下1.80 m～2.00 m;②粉質粘土層以下地下水為承壓水，含水層為其下各砂土層，經分層測量，③細中砂層中初見水位為12.60 m，其水頭為地表下5.00 m，低于潛水水位，實測混合穩定水位埋深為地面下1.80 m～2.00 m，與潛水水位相當。

4 基坑支護和降水方案

本基坑深8.90 m，采用φ500水泥土攪拌樁重力式擋土墻結合預應力錨索對基坑進行支護，樁長為自然地面下12.80 m，同排樁心距為350 mm。為限制重力式擋土墻的位移，在其上部采用單排錨索進行拉錨，間距1.4 m，孔徑150 mm，錨索長15 m，與水平夾角為10°。帷幕樁內側兩排樁長17 m，封住第③層細砂含水層以免基坑降水產生附加沉降。西北角處由于高壓線影響工作面不足，采用φ600水泥高壓旋噴樁，樁長12.8 m，樁心距450 mm，排距450 mm。基坑降水采用管井法，井徑600 mm，深12 m，共布置降水井20眼(見圖2)。

5 涌水流砂原因分析

5.1 施工險情

開挖過程中，發現降水情況并不理想，從降水井中抽出的水量比較大，但挖土過程中挖出的土方較濕，至基坑底附近時，可見明水，采用排水明溝輔助降水開挖至基礎底面;在基坑底面塔吊基礎的附近，出現多個細小的流砂點，涌水涌砂。基坑底位于②層的粉質粘土層頂。為進一步查明實際情況，在基坑的西南角做一勘測孔，隨即便出現了大面積流砂涌水問題，在下層承壓水的壓力作用下，泥砂向上不停噴冒，排水明溝被泥砂填滿，且涌水涌砂的情況不斷加劇，使工程處于搶險狀態。

5.2 原因分析

原降水設計為降水井不穿透②層的粉質粘土層，降水井間距14 m，呈正方形布置，截水帷幕插入④層粉土中，按照封底型止水帷幕進行設計。需計算基坑底的抗滲流穩定性，根據《建筑基坑工程技術規程》關于滲流穩定性要求的分析計算，當上部為不透水層，坑底下某深度有承壓水層時，計算坑底滲流穩定性，raw=0.7＜1.2，上部不透水層的厚度不滿足抵抗承壓水向上滲流，存在發生突涌或流砂涌水的可能。

由此可見，產生流砂涌水的現象的原因是:

1)承壓水的壓力過大，降水方案未考慮承壓水可能的影響。

2)降水井設計深度偏淺，無法將潛水及部分滲透承壓水有效抽出。

3)原降水方案考慮將④層粉土設為不透水層，截水帷幕為封底式帷幕，降水范圍為基坑內不透水層以上部分，不考慮降水對周邊建筑及環境的影響。但因管樁施工，導致在本身厚度及隔水能力有限的粉土層內形成較多滲水通道，基本失去隔水功能，再加上水泥土攪拌樁本身的施工質量原因，使原降水方案幾乎失敗。

4)開挖過程反映地質與地質勘察報告有出入，原降水方案中節水帷幕的插入深度偏小，無法有效阻隔水的滲流。

6 治理方案

根據現場情況，確定采取如下方案，采用防、排結合的方法，在出現涌砂滲水的區域設置反濾層，控制形成涌水流砂通道，防止地下水滲透帶出砂及土粒，加緊墊層施工，加強抽、排水。具體措施為:

1)清理流砂區域，稍作整平，鋪設整塊棕櫚墊，上部用多層砂袋壓重，作為反濾層，使水沿盲溝或進入降水井，防止流砂外涌;2)利用現有降排水系統，加強降水及排水，使基坑底面具備澆筑墊層的條件;3)抓緊分塊澆筑具備澆筑墊層條件的區域，并保持基坑原排水盲溝的通暢，在流砂區域增加部分排水盲溝;4)分塊撤除設置反濾層區域的砂袋及棕墊，并在流砂及涌水嚴重部位的盲溝中埋設向上集水鋼管將水向外引出，澆筑混凝土墊層，局部做墊層厚度加厚處理;5)在澆筑完成混凝土墊層后，對混凝土墊層上的滲水進行堵漏處理。在完成墊層的處理后，持續降水，終于徹底止住流砂及涌水，使工程具備施工防水卷材的條件，搶險工作完成。

7 結語

由于本工程地質情況復雜，地質勘探報告不能完全準確反映場地工程地質情況，故對降水方案選擇及實施，造成較大困難。由此可見，方案的選擇及完善，應建立在對地質條件盡可能的準確了解，對周邊環境的分析評估、實地勘察，及對鄰近工程的仔細調研的基礎上。另外，在施工前，對可能發生的危險狀況應有充分的考慮及準備，并做好應急預案及信息化施工，才能在施工中防患于未然。本例對類似地質條件下工程基坑施工具有一定的借鑒意義。

[1]丁曉軍.淺析引滲井降水施工[J］.山西建筑，2009，35(16):91-92.