某復線船閘工程深基坑涌水應急除險技術

孫騰飛

（安徽省港航建設投資集團有限公司 合肥 230051）

1 工程概況

某復線船閘位于皖北地區阜陽市潁上縣沙潁河上，是某樞紐工程的重要組成部分，屬大（2）型水利工程，船閘的上閘首作為擋水結構參與樞紐工程的整體防洪。根據《船閘水工建筑物設計規范》（JTJ307-2001），工程級別為Ⅳ級，復線船閘的上閘首為2 級建筑物，閘室、下閘首為3 級建筑物，導航、靠船建筑物級別為4 級，閘首圍堰為4 級建筑物，其他臨時建筑物級別為5 級，主要建筑物抗震設計烈度為6 度。該復線船閘屬于擴建工程，與一線船閘中心相距僅62m，基坑最大開挖深度達23m。屬于典型的高、大、危、深臨邊深基坑，按照建筑工程基坑設計規范為一級基坑，工程防滲和結構安全尤為重要。

基坑地層以粉質土和砂性土為主，河道已經渠化，水流比降大，上下游水位差常年在6m 左右。根據現場勘探及原位測試成果，閘室建基面高程9.0m，為⑥層（Qal

3）和⑥1層（Qal3）：前者為輕～中粉質壤土，灰色，可塑～硬可塑，夾薄層砂壤土，含貝類外殼，中等壓縮性；層厚1.70～6.90m，層底標高12.19～6.39m。后者為砂壤土，灰色，稍密，夾薄層粉質壤土，中等壓縮性。層厚1.40～3.00m，層底標高9.28～8.07m。地基承載能力滿足船閘閘室基礎承載能力要求。涌水險情發生后，建設單位組織專家對工程地質條件進行了論證和分析，認為地質勘察結果覆蓋復線船閘建設區，符合相關規范要求，且實際地質情況與勘察結果相符。

結合原一線船閘上游左岸輔導航設計和施工資料分析，為改善閘室墻結構受力條件，一線船閘閘室墻墻后為人工回填土，并設有排水盲溝以快速降低墻后水位；通過對周邊基坑附近進行了補充靜探孔及物探表明，地基深層存在較大空洞現象。綜合分析表明的地下滲流通道的大致位置及走向為：主要入滲點在一線船閘上閘首以上約14m 處引航道底板上，穿過一線船閘上游左岸導航墻下地基土層后，在一線船閘與復線船閘之間以平行于船閘軸線方向向下游延伸，首先在相對薄弱的4#閘室基坑附近一線船閘回填土與原狀土結合部擊穿出露，隨著時間的推移和較長時間的持續管涌，滲流通道逐漸擴大，從而造成基坑涌水。

2 應急處置過程和措施

基坑于2015年6月1日正式開工，結合主體施工要求，基坑采用了管井降水，并制定了“自下往上、流水作業”的施工順序，即由下游9#閘室基坑開始開挖，然后逐步向上游開挖，邊開挖邊澆筑底板、廊道和閘室墻，向上游流水式施工作業。在2016年3月中旬險情發生前，5#閘室底板已經澆筑完成；在4#基坑開挖至基準面時，發現基坑降水井邊側滲水，地下水位無法下降。

2016年3月21日在對4#基坑內50#降水井實施封堵后降水井周圍出現大量涌水，采用鋼護筒加導壓管進行疏導，并在出水口處填埋級配砂石料，控制泥沙攜帶量；3月24日3#基坑49#降水井驟然發生大量涌水，采用沙袋封堵出水口等措施，并在4#閘室與5#閘室之間修筑圍堰，并迅速撤離下游基坑作業面施工機械等措施，使得基坑水位穩定在13.5±0.3m 高程處，以保護下游施工作業面和建筑物；但封堵后涌水出水口轉移到沙袋封堵與支護樁結合處，即對應原50#降水井附近位置；3月25日開始對現有降水帷幕缺口處進行補井，但是由于上游塌孔現象明顯，部分補井未成功。

3月28日，結合對上游河水和出水口的水樣溫度、酸堿度等測定綜合判定，發現涌水水源可能來自上游河水，河水經進水口沿墻后排水盲溝在土體薄弱層，擊穿了一線船閘與復線船閘基坑間的土體，需要采取措施封堵一線船閘上游導航墻透水孔，共封堵透水孔21 個，其中7 個有吸力，但封堵后基坑內出水口涌水量沒有明顯較少；4月1日在一線船閘上游左側導航墻與基坑之間打設截滲帷幕，對基坑涌水進行截滲，同時修筑下游圍堰；4月8日晚高壓旋噴樁和鋼板樁截滲墻施工完成，基坑出水現象逐漸消失，截滲墻發揮截水作用，高壓旋噴樁施工繼續。

4月9日上午基坑出水口開始出現短暫回流現象，隨后基坑水位繼續上升。當天中午鋼板樁合龍處上游側補打高壓旋噴樁位置突然出現地面塌陷、管涌現象。緊急在管涌位置周邊小范圍堆高圍堰抬高水位，水位抬高至和上游水位一致時，管涌現象消失；下午在出現管涌位置（包括鋼板樁下游位置）突然出現大面積塌陷、管涌，隨后基坑內出水口再次開始涌渾水，施工單位機械緊急向塌陷、管涌處拋填袋裝土、石塊等進行堵漏，沿橫向鋼板樁堆高土圍堰至25.5m 左右，但基坑出水口仍持續涌出大流量渾水。為減少水頭差對高壓旋噴施工的影響，4月11日回填了3#、4#基坑、并分級充水，在水頭差較小條件下進行基坑周邊的截滲處理，并對基坑周邊擾動土體進行充填灌漿加固。

4月12日下午，3#基坑出水口出水量和泥沙含量急劇加大，需要對下游基坑充水以降低水位差，采用砂礫石封堵3#基坑出水口；并對上游右側降水井充填中粗砂，基坑進行24h 不間斷監測一線船閘上游導航墻的位移、沉降。經過上述措施處理后，出水口出水量穩定，一線船閘及復線船閘位移、沉降沒有明顯變化，現場險情得到暫時控制。

為堵塞一線船閘上游引航道可能存在的涌水進口，4月14日采用膜袋混凝土覆蓋一線船閘上游引航道、壓密注漿處理一線船閘上游引航道墻后土體，并將5#基坑充水到16.0m，4#基坑充水到17.0m。并進行壓密注漿和高壓旋噴樁施工；4月17日經水下探摸發現一線船閘上閘首上游約14m 處底板上發現涌水進口，采用充灌水泥砂漿+混凝土，膜袋混凝土施工過程中進行封堵，共計充灌約160m3，充灌開始后基坑上游降水井在短時間內溢流水泥漿，隨后下游3#、4#基坑在充灌過程中出水量逐漸減少，充灌完成后基本停止出水。

3 處置范圍及要求

應急處置控制住涌水后，為確保基坑后期施工安全，進一步強化了截滲加固措施，分別沿船閘上閘首周邊（右側至4#、左側至6#）進行壓密注漿，上閘首上游及左右側采用混凝土截滲墻，同時對上閘首部位支護樁進行接高，閘室兩側（右側至4#、左側至6#）采用高壓擺噴樁截滲墻。通過以上措施，在上游形成U 形截水帷幕。

3.1 充填灌漿

（1）灌漿范圍及灌漿參數。灌漿范圍包括鋼板樁兩側和截滲墻軸線兩側，其中前者為鋼板樁至一線船閘輔導航墻底板邊緣，鋼板樁下游布置兩排，孔距和排距均為1.2m，呈梅花形布置，漿液為純水泥漿，水灰比0.8，灌漿壓力為0.2MPa；后者沿截滲墻軸線布置2～3 排，基坑內側布置1～2 排，基坑外側布置1 排，孔距和排距均為1.2m，呈梅花形布置，漿液為水泥膨潤土漿，水固比為1.2，水泥占干料比例為20%～30%，灌漿壓力為0.05～0.2MPa。

（2）施工工序。灌漿必須按孔分兩序進行：先進行第一序孔灌漿，待第一序孔灌漿結束后，再進行第二序孔灌漿，孔口壓力應控制在設計最大允許灌漿壓力以內，充填灌漿宜一次灌注至設計要求。灌漿質量控制、結束標準以及其他特殊情況處理均按照執行《土壩灌漿技術規范》（SL564-2014）中相關規定。

3.2 混凝土截滲墻

截滲墻范圍包括三個部位：第一個部位是1#閘室及上閘首左岸處，該處墻頂高程為19.0m，墻底高程為-3.0m，至少進入第⑦層土體以下1m，墻厚為40cm，為C25 素混凝土防滲墻體；第二個部位是上閘首上游側，該處墻頂19.0m，墻底高程為-3.0m，至少進入第⑨層土體以下1m，墻厚為80cm，為C25 鋼筋混凝土防滲墻體；第三個部位是上閘首及1#～2#閘室右岸，該處墻頂高程為20.0～22.0m，墻底高程為-3.0m，至少進入第⑨層土體以下1m，墻厚為40cm，為C25 素混凝土防滲墻體。

施工時，墻段連接選用接頭管法，應保證接縫處端孔的孔斜率和接頭洗刷質量，盡量減少墻段連接縫，鋼筋混凝土防滲墻段的鋼筋籠長度根據槽段長度確定，應急施工質量控制及其他要求均按照《水利水電工程混凝土防滲墻施工技術規范》（SL174-2014）中相關規定執行。

3.3 高壓噴墻

高壓擺噴墻采用三管法施工，具體工藝參數由施工前試驗確定，擺噴截滲墻的漿壓0.5MPa，氣壓0.5MPa，水壓35MPa，進漿密度1.6g/cm3，回漿密度1.3g/cm3，提升速度12cm/min；高壓旋噴截滲墻的漿壓0.5MPa，氣壓0.5MPa，水壓30MPa，進漿密度1.6g/cm3，回漿密度1.3g/cm3，提升速度l0cm/min。

施工過程中的質量控制及其他要求均按照執行《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》（SL62-2014）中相關規定。高壓旋噴墻的設計抗壓強度R =0.5～2.0MPa，滲透系數K＜1×10 cm/s，墻體連續且最小墻厚不小于20cm；高壓擺噴墻的設計抗壓強度R =0.5～2.0MPa，滲透系數K＜1×10cm/s，墻體連續且最小墻厚12cm。

4 結論

（1）在涌水險情發生后，以成因分析為基礎，應急搶險過程中先后采用了填筑圍堰、壓滲導水、基坑充水、上游封堵、模袋混凝土鋪蓋、充填灌漿、混凝土截滲墻、高噴法截滲墻等綜合技術手段，有效控制了涌水險情擴展，確保了基坑后期施工安全。

（2）臨近一線船閘的排水盲溝作為改善一線船閘閘室結構受力狀態的構造性措施，但同時成為了滲透破壞通道，并逐漸擴大成為涌水險情，對工程基坑安全造成重大影響。因此，高、大、危、深臨邊船閘深基坑要充分考慮原船閘結構布置和構造的影響■