毗鄰河流基坑涌水涌砂處理技術

葉森立

摘 要：本文以東莞軌道交通2號線東城車輛段盾構吊出井基坑涌水涌砂處理為例，主要從應急處理技術等方面進行總結和探討，指出了基坑涌水涌砂的預防和處理措施，以期對類似工程起到借鑒的作用。

關鍵詞：基坑；涌水；涌砂

1 引言

在城市軌道交通的建設中，大量車站、盾構井、中間風井、施工豎井等需要進行基坑開挖，而基坑開挖施工的重大風險之一就是坑底涌水涌砂，尤其是在靠近河流等富含動水和砂層地段，該風險尤為突出，如果處理不當，甚至可能引起整個基坑坍塌的重大事故。本文以東莞2號線的經驗，提出了類似問題的處理方法，取得了良好效果，保障了基坑和施工安全。

2 工程概況

東莞軌道交通2號線東城車輛段毗鄰寒溪河，地質條件差、地下水豐富。車輛段內設置出入段線的盾構吊出井，距離寒溪河約50m。其中左線吊出井平面尺寸：15.5×12.1m，深度14.79，地層條件由上至下依次為：回填土、吹填砂、淤泥質粘土、淤泥質砂、粉砂、細砂、礫砂，基底主要位于淤泥質砂層。基坑圍護結構采用800mm厚地下連續墻，連續墻插入主體基底以下7m，進入<4-10>粗砂地層，共設置3道支撐，第一道為鋼筋混土環框梁，第二、三道直撐采用鋼支撐，斜撐采用混凝土支撐。

設計基底加固方案：出入段線吊出井地基采用φ550攪拌樁加固，攪拌樁間距1000×1000mm（正方形布置）；側墻對應的范圍施做兩排間距450×450mm攪拌樁加固止水，攪拌樁插入深度、加固深度需穿透<3-4>、<3-6>地層，具體插入深度為5.9m～6.4m。

3 基坑涌水涌砂及其原因分析

3.1 施工及涌水涌砂情況

東莞市軌道交通2號線東城車輛段出段線左線吊出井在軟基處理完成卸載后，進行該基坑地下連續墻的施工及攪拌樁加固。在完成局部攪拌樁后按照設計要求進行降水井的施工并開始該降水井的抽排水，降水井進入基底下5米，位于<3-9>細砂地層。

在基坑開挖過程中，根據出段線吊出井內降水井的出水情況，現場在坑底增設盲溝和集水坑進行基底滲水的處理。當開挖到基底后從降水井滲出的水量不斷增大；當進行左線吊出井集水井開挖后，坑內開始出現涌水涌砂。

在土方開挖到接近基底標高時，降水井滲水量增大到需要3臺2.5KW水泵抽排。經各方對現場情況的了解和判斷，決定增加碎石盲溝結合碎石墊層進行排水。當日從吊出井開始有細粉沙滲出，并逐漸填滿了降水井。根據這一情況，現場啟動應急機制，進入搶險狀態，對基坑進行了碎石回填，但仍有水滲出。次日，左線吊出井的東北角已涌出約1米厚的沙，并有大量的水攜帶著砂不斷從基底涌出。針對這一情況，為了確?；影踩?，對基坑進行回填砂包反壓處理，基坑涌砂量減小，危險暫時得以緩解。

次日，對吊出井基底用進行了混凝土封底，僅留下集水坑未封底。但由于吊出井的東北角出水量仍較大，基底封堵的混凝土基本離析。為了保證下一步注漿質量，對出水的地方采用棉絮、速凝混凝土進行封堵，但由于水量太大，封堵未能成功。 為保證基坑安全，現場暫停抽排水，決定對涌水處進行水下混凝土的封壓。但將水抽干后，發現水下混凝土封堵效果不理想，涌水口依然有水涌出，但涌水量減小，且涌出的是清水，沒有涌砂。

3.2 原因分析

吊出井基坑地下連續墻插入深度不夠，墻底未設置止水帷幕，未能切斷基坑內外的水力聯系，基坑外圍地下水繞過連續墻底進入基坑；同時可能存在車輛段場基填土采用固結排水的豎向排水通道形成了水路，共同導致涌水涌砂，淹沒基坑，影響基坑安全。

4 處理措施及效果評價

4.1 處理措施

治理基坑管涌的思路主要是降低基坑底土體的水力梯度，控制在臨界水力梯度范圍以內，主要是通過降低基坑內外水頭差達到降低水力梯度的目的。現場討論后采用“坑外降水+基底注漿加固”措施進行處理。在出段線吊出井周圍設置8個降水井進行基坑外降水，同時對基坑底部砼進行封底，其后抽排基坑內積水，并對基底采用注漿預加固處理。

在出段線吊出井周圍設置8個降水井進行基坑外降水，降水井深度插入 （4～11）礫砂層不小于2m，降水井降水過程中必須嚴格控制井內水位，降水井內水位不應低于基坑內回填混凝土的底部，防止基坑底部水位下降，造成基底出現動水，則基底加固施做較為困難，具體水位視降水效果以及基底涌水情況進行控制。

在基坑外降水的同時對基坑底部砼封底，封底成功后抽掉基坑內積水，然后對基底進行注漿預加固處理，處理的平面范圍為盾構吊出井內井內范圍，處理深度為基底以下5m，采用水泥-水玻璃雙液漿進行加固，注漿方式采用前進式注漿方式。

4.2 實施方案

4.2.1 具體施工步驟

（1）先進行坑外降水井施工，達到抽排水效果后，進行坑外降水，同時抽排凈坑內積水，檢查原涌水、涌砂點位情況，調整坑外降水深度，保證坑內水壓在基底以下，達到設計要求效果，然后用砼封堵涌砂、涌水位置；（2）涌砂、涌水位置封堵后，進行基坑內鉆孔、注漿施工。注漿采取袖閥管前進式注漿，先進行單孔試注漿，取得有關參數，再大面積施工，完成基底注漿加固；（3）注漿加固完成后，采取分塊破除封底砼并分塊進行底板墊層施工，分塊計劃分三大塊。在開挖過程中，如局部還有涌水點，可采取化學注漿（水玻璃）進行補充封堵。（4）開挖到基底，然后進行結構施工，結構施工完成后，在各方認可降水井可廢除情況下，用中粗砂對降水井進行回填、砼封孔處理。

4.2.2 方案實施的關鍵點

（1）保證基坑外降水井的成井抽水效果。降水井在連續墻下2米，埋進富含水砂層，井底必然會涌砂，從而影響降水井效果。采取措施如下：降水井成孔時，比設計管井加深1m，然后用C25水下砼封底，防止抽排水降水過程中涌砂。（2）保證基坑內注漿封底加固效果?；紫滤控S富，基坑外抽排水降水，可能使基底形成動水，注漿過程中，大量漿液流失，注漿達不到預期效果，導致注漿加固失敗。注漿過程需要動態調整抽水與注漿，采取多次重復注漿，先前進式注漿，再后退式注漿配合。最后對局部點位采取化學（水玻璃）注漿進行封堵。

5 結束語

針對毗鄰河流、富水、砂層的基坑施工，要尤其注意基坑涌水涌砂的重大風險，結合本工程經驗，需要特別注意。

（1）重視基坑外降水井降水，坑外降水成功把基坑周邊的水位降至基坑底標高以下，確?；拥坠ぷ鳝h境的干爽，為基坑的結構施工起到關鍵作用。（2）做好基底注漿，確保了基底地基承載力滿足設計及結構的功能使用要求。（3）在地下水豐富的區域的基坑施工，圍護結構或止水帷幕須穿過透水土層進入下臥層，以免基坑外圍地下水繞過止水帷幕底淹沒基坑，影響基坑施工安全及結構施工。（4）結構基底采用復合地基處理的地基在復合地基處理前謹慎進行固結排水處理，以防止固結排水的豎向排水通道引地下水上來影響結構施工的安全。