水運工程中預防深基坑透水與管涌的措施分析

李展鴻

（安徽省公路工程建設監理有限責任公司，安徽 合肥230051）

在水運工程中，船閘工程結構復雜，深基坑工程是其重要組成部分，具有施工難度大、危險性較大等特點，水運工程深基坑的開挖深度多大于5m，周邊工程地質條件復雜。近年來，我省的水運工程中船閘工程在其施工過程中，均出現了不同程度的船閘深基坑透水、管涌現象，透水、管涌的作用力強、危害性大，對深基坑的開挖造成嚴重的安全隱患，其造成的后果對施工也影響巨大。因此，在水運工程的深基坑施工中，除了加強基坑監測、地下水位觀測外，還需要對基坑透水、管涌進行了分析、總結，提出科學有效的解決和預防措施，保證深基坑工程施工安全和穩定。

1 深基坑透水與管涌概述

1.1 深基坑透水與管涌概述

深基坑透水是水運工程基坑中經常遇到的一種現象，主要指在基坑開挖深度較深時，地下水透至基坑的現象，多在地下水位高于基坑開挖底板時，地下水破壞圍巖由基坑四周或坑底涌入。而深基坑管涌（圖1）是指在地下水滲流作用下，土體中的細顆粒沿著粗顆粒孔隙通道，當土體中的滲透流速變大到一定程度時，土體中的細顆粒被地下水沖刷帶走，逐漸形成更大的流通通道，最終導致基坑失穩的現象。管涌破壞是漸變過程，可能發生在基坑局部范圍，若無適當的處理措施，其破壞范圍會逐步擴大。

圖1 深基坑中管涌破壞示意圖

1.2 透水與管涌產生的原因

在水運工程深基坑中，發生透水的原因主要是因為地下承壓水壓力較大，易沖破或刺穿覆蓋土層，形成地下水透水；在一般情況下，基坑透水水量較均勻，透水口徑不會隨著透水極速增大，透水路徑基本為豎直方向；影響基坑透水量大小的主要因素有地下水補給來源、大氣降水、入滲系數、圍巖滲透系數、含水層厚度、滲透通道、埋藏深度等。發生管涌的原因主要是河道與基坑相通形成涌水通道，造成了河道水管涌；一般情況下，涌水水量、涌水口徑逐漸增大或極速增大，涌水翻沙，引起周邊基底和土層塌陷，甚至引起建筑物塌陷，涌水路徑為河道方向水平加豎直方向都有；基坑管涌形成必須具備巖土粗顆粒之間的孔隙直徑大于細顆粒直徑、地下水滲透力能夠帶動細顆粒在其孔隙間移動兩個條件。

1.3 深基坑透水與管涌的危害

深基坑透水和管涌對基坑工程的穩定和安全造成巨大的威脅，可以使基坑坑壁失穩，或致其坑壁巖土體發生機械潛蝕，引起突發性大量涌水而淹沒基坑，導致基坑失穩、周邊建筑物變形塌陷等情況，給水運工程深基坑施工帶來巨大的威脅和困難。

2 深基坑透水與管涌險情判斷

在深基坑工程中，如果發生了透水與管涌事故，首先需要對透水與管涌的情況及其嚴重程度進行判斷，并根據其判斷結果制定和執行應急處理方案。對于透水與管涌的嚴重程度判斷，需要結合基坑周邊道路、建筑物等的重要性程度，按照基坑涌水的渾濁度、涌水中含砂的情況、涌水口的直徑及其擴展速率、涌水量及涌水水頭等多方面綜合考慮。

2.1 在深基坑工程中，當基底地面出現隆起、有水滲出或細流流出等現象時，是即將發生管涌的預兆。在地下水壓力的作用下，地下滲透力將土層中的細顆粒帶出來造成土體中形成大的貫通通道，使地下水有良好的流動通道，造成大量的土顆粒被帶出，最終形成管涌事故，進而造成基坑破壞和失穩。

2.2 當基坑發生透水與管涌后，若突涌口的涌水量較小，水流流速不大，水中的含泥砂量少，突涌口堆積少，可判斷為較輕的管涌。這種情況下對管涌口可不做處理，只在在附近挖集水坑設水泵集中抽排，同時視情況可采取一定止水、降水措施即可。

2.3 在基坑發生透水與管涌后，雖開始管涌程度較輕，但若其涌水量不斷增大，管涌口徑不斷擴大，含泥砂量也逐漸增多時，說明基坑管涌程度在不斷發展，屬于重大險情，需要及時進行處理，以避免出現更大的損失。

2.4 若基坑出現透水與管涌后，突涌口直徑大，涌水量多而且急，含泥沙量的很高，在基坑內形成較大的堆積的等情況，這些屬于嚴重的管涌事故，必須要在第一時間執行事先制定的應急處置預案，以免出現整體基坑破壞，造成無法挽回的損失。

3 水運工程中深基坑透水與管涌的處理措施

本文結合我省水運船閘工程深基坑施工（圖2）過程中，發生的透水、管涌情況，施工單位第一時間匯同項目辦、設計單位，決策相應的應急處理措施，對深基坑透水與管涌形成了有效的控制。

圖2 水運船閘工程深基坑施工

3.1 深基坑透水處理措施

透水應立即反濾圍井，減少透水帶出的泥沙，防止基底被掏空，然后根據透水水量、地下承壓水壓力、承壓水層容水量和深度采用深井水降水、盲溝引流、填筑土圍堰高壓噴漿封堵等方法。具體為透水處理方式：3.1.1 透水水量較小，地下承壓水頭不高，且承壓水層容水量較小和深度較淺的情況下，建議采用加深深井降水的方法，降低承壓水頭。3.1.2 透水水量較小，地下承壓水頭不高，但承壓水層容水量較大或深度較深的情況下，深井降水的效果就不能理想，建議采用深挖盲溝引流至基坑以外的方法。3.1.3 透水水量較大，地下承壓水頭較高，承壓水層容水量較大、深度較深的情況下，如若依然采用盲溝引流的方法，雖然設置了反濾層，一人有地基被掏空的風險。建議采用填筑土圍堰養水盆，在透水口位置填土筑平臺，待水位平衡，在沒有動水情況下，使用高壓旋噴水泥漿加水玻璃對透水口進行封堵，并加大透水口封堵或固化面積，以達到封堵效果。

3.2 深基坑管涌處理措施

在工程中對管涌常見的搶救處理方式有臨截背導，導壓兼施，降低滲壓，防止滲流帶出泥沙。本工程基坑管涌因與河水相通，涌水路徑不規則，沒辦法采用降水、引流、涌水口封堵的方法，只能采用截流的方法。具體管涌處理方法為：填筑土圍堰養水盆，充水至水位平衡，在沒有動水情況下，涌水口與河道之間施工一道截滲墻或地連墻，截滲墻或地連墻底高程由設計單位研究決定。

4 水運工程中深基坑透水與管涌的預防措施

透水、管涌的發生都是由于地質情況復雜、多變及不確定性而引發的，如何預防和減少發生風險一直是地基基礎的難點，為了避免基坑透水與管涌給施工帶來困難，需要結合場地水文地質條件，提前預測基坑涌水量，對涌水量較大的基坑采用防滲帷幕或設置抽水井、孔等工程預防措施；對涌水量較小的基坑設置降水井、集水渠使用等水泵抽排等預防措施。結合本文水運工程船閘深基坑實例，建議從以下幾個方面做好預防措施。

4.1 詳細了解設計單位提供的地質報告，分析土層是屬強透水層還是弱透水層，粉砂層，了解承壓水層（一般為卵石層）深度、厚度和承壓水頭，在基坑開挖過程中驗證地質土層情況，利用降水井驗證承壓水位。

4.2 按設計要求施工順序施工和開挖，先行施工支護工程、截滲工程、基坑降水，才能進行基坑開挖，開挖過程中及時進行邊坡防護處理。

4.3 加強基坑監測及地下水位觀測，基坑開挖過程中加強巡視，對于出現泉眼要引以重視，早發現，早預防。

4.4 在發現透水或涌水后的第一時間采取一定的應急措施，設置反濾圍井，即用沙袋圍井，沙石反濾，減少透水帶出的泥沙，防止基底被掏空和透水口擴大。

結束語

在水運船閘等深基坑施工過程中，經常會遇到基坑透水與管涌事故的發生。因此，有必要在施工前，針對透水與管涌的特點及發生的原因，做好基坑透水與管涌的預防和應急處理措施，制定好科學有效的應急處理方案，并準備好應急處置的設備和材料，以減少基坑透水與管涌事故的發生，有效的保證水運工程深基坑安全順利的施工。