人工填海區深基坑涌水、涌砂事故分析與處理淺談

2021-11-05 07:47:30黃宏林戴天宇肖少鴻

建筑施工 2021年7期

黃宏林戴天宇肖少鴻

中國建筑第二工程局有限公司廣東深圳 518048

1 項目概況

1.1 工程概況

該項目位于人工填海改造區，填海前原始地貌為濱海灘涂，后回填至現狀標高。項目±0 m標高對應于黃海高程＋5.90 m，地下室底板面結構標高－18.10 m，底板設計厚900 mm。目前場地高程約＋4.00 m（絕對高程，余同），坑底絕對高程為－14.00 m?；娱L約237 m，寬約132 m，開挖深度約18 m，基坑面積約2.69萬 m2，總開挖土方量約48.3萬 m3?；影踩燃墳橐患?，重要性系數為1.1。

1.2 地質及水文情況

勘察測得鉆孔孔口高程為4.39～9.79 m?？碧劫Y料揭示，場地內地層主要有第四系人工填土層、第四系全新統海相沉積層、第四系全新統海陸交互沉積層、第四系殘積層及燕山晚期花崗巖。場地位于人工填海區，瀕臨海岸約50 m，地表水主要為海水，與地下水有較強的水力聯系。

1.3 基坑支護及止水方案設計

根據場地地質條件結合周邊環境現狀，基坑支護采用咬合樁＋混凝土內支撐支護方案，咬合樁兼作截水帷幕控制地下水。支護樁樁徑均為1 200 mm，排列方式為A型樁φ1 200 mm（C40、C45）和B型樁φ1 200 mm（C15、C20）間隔布置，A型樁為葷樁，B型樁為素樁。支護結構冠梁頂標高均為＋3.00 m，支護樁底標高北側為－29.75 m、東側為－29.75 m、南側為－31.75 m、西側為－28.75 m，支護樁底部均穿過透水砂層進入不透水土層。鉆孔咬合樁B型樁原則上同A型樁深度，若B型樁在設計樁長內遇中風化巖時，施工至巖面即可。

2 涌水事故

某日，施工人員巡檢時發現基坑出現一處涌水點。涌水點位于K-15軸交K-F軸－K-G軸之間21樁承臺FB27處，離G743Y號工程樁距離約10 cm（圖1）。此處已開挖至設計標高，正在進行承臺的二次開挖。涌水呈現深灰色，含少量細砂，有咸味，初步估計涌水流量為10 m3/h。

圖1 涌水點平面位置

3 原因分析

根據場地地質、現場開挖現狀和涌水位置，可判斷為基坑底部礫砂層標高段支護樁間咬合不密實，樁與柱間的砂層承受不住基坑外側較大的水壓力而破壞，致使支護樁外側砂層與基坑內側砂層形成水力聯系。本工程基坑已開挖至設計標高，正在進行承臺、集水坑、電梯基坑的二次開挖，局部開挖深度較大，已經將礫砂層上覆的淤泥質黏土層挖除，導致礫砂層中承壓水涌出，出現涌水、涌砂。

3.1 主要原因

1）承臺較厚，二次開挖深度大，直接導致具有微承壓性的礫砂層上部上覆淤泥質黏土層厚度不夠，致使礫砂層中承壓水涌出。涌水位置FB27承臺厚為4 800 mm，承臺底為－17.00 m，相對于底板底再往下3.9 m。經查本工程超前鉆探資料，涌水點鄰近超前鉆鉆孔C77A和C78A。鉆孔柱狀圖顯示，C77A在－17.43～－13.73 m段為淤泥質黏土，在－19.63～－17.43 m段為礫砂，在－28.73～－19.63 m段為礫質黏性土，在－32.53～－28.73 m段為全風化花崗巖，在－37.30～－32.53 m段為強風化花崗巖；C78A在－16.40～－13.40 m段為粉質黏土，在－19.70～－16.40 m段為淤泥質黏土，在－24.50～－19.70 m段為礫砂，在－28.70～－24.50 m段為礫質黏性土，在－34.10～－28.70 m段為全風化花崗巖，在－37.10～－34.10 m段為強風化花崗巖。超前鉆資料顯示，FB27承臺開挖至設計底標高時，已將上部的淤泥質黏土全部挖盡，礫砂層暴露，導致礫砂層中微承壓水涌出。

2）此部位承臺二次開挖完成后未及時進行墊層施工和底板澆筑，未進行基坑底的封閉，基坑底開挖完成后暴露時間過長，導致礫砂層中具有微承壓性的地下水涌出。

3.2 間接原因

1）基坑離海邊近，地下水豐富。本項目位于人工填海區，為填海用地，鄰近海邊，基坑東側瀕臨海岸最小距離70 m，填海前原始地貌為海濱灘涂，后經人工填海改造，回填至現狀標高。目前均存在少量地表海水，場地周邊地下水受海水側向補給，與海水存在較強的水力聯系。

2）基坑底含有強透水礫砂層。本工程水文地質情況較為復雜，場地地下水類型可分為第四系孔隙水及基巖裂隙水，孔隙水主要賦存于第四系人工填石層、海陸交互沉積的砂層中，其次賦存于第四系殘積層和全風化巖層中。其中詳勘報告揭示地下分布的礫砂層具有強透水性，局部具有微承壓性。基巖裂隙水主要賦存于強、中風化巖節理、裂隙內，受節理、裂隙發育程度控制，具有承壓型，強-中風化巖為中等透水層。

3）地下水位埋深淺，水位高。詳勘期間實測鉆孔的地下水位埋深介于2.2～4.6 m之間，高程介于0.1～0.7 m之間，平均高程為0.5 m，水位年變化幅度約為2 m。當下正值雨季，水位有所回升?？紤]到場地濱海，根據潮位站的潮汐觀測資料，鄰近海域范圍內海水深3～5 m，受潮汐影響較大，在一個月的大部分時間內，每日各有2次漲潮和退潮，潮差不大，平均為1～2 m，最大潮差為3 m。

4 處理措施

4.1 引水與堵漏

通過對現場的勘察，先在涌水點處附近挖設集水坑，在涌水點處埋設φ100 mm鍍鋅排水管進行引水，將水引至集水坑，并澆筑混凝土進行硬化封堵，保證涌水全部從預埋的排水管引出，待混凝土終凝后用堵漏王對混凝土進行二次封堵，并持續觀察涌水量和水中泥砂含量。引水成功后，再進行引水管的二次封堵。若引水不成功，對涌水點附近含有礫砂層的范圍進行局部高壓注漿加固[1-2]。

4.2 雙液注漿

首先應沿支護樁邊找準礫砂層位置，沿礫砂層涌水帶為中心布置鉆孔，分2排呈梅花形布置，鋼花管間距1.2 m×1.2 m，采用風鉆鉆孔，孔徑φ50 mm，孔深23～26 m（根據補勘后的礫砂層厚度調整）。成孔后立即安裝注漿管，注漿管外露長度一般不小于30 cm，以便連接孔口閥門和注漿管路，孔口段外圍裂隙用錨固劑封堵，孔口設置止漿塞。為避免在注漿時發生串漿現象，應采取隔孔鉆孔，間距2.4 m。注漿方式采用前進式可全孔一次壓入式。鉆孔過程中未涌水處一鉆到底，全孔一次壓入式注漿；在鉆孔過程中如發現有水，即停止鉆孔，采取注一段鉆一段的前進式注漿，直至達到設計段長位置。

4.3 處理結果

注漿充填礫砂層，封堵滲水通道，在支護樁周圍形成隔水保護圈，防止地下水通過強透水性的礫砂層進入基坑內，使地下水位得以恢復并長期保持。

5 結語

深基坑的施工，要做好前期的地質勘察和設計工作、設計時應該充分考慮基坑支護滲漏情況。當位于人工填海區，離海邊近，地下水和海水有較強的水力聯系時，應合理選取滲流系數，埋置深度。做好開挖前的維護結構隱蔽驗收工作，可以最大限度地減少深基坑涌水涌砂事故的發生。事故出現后應及時采取應對措施，降低引發后續問題的風險，本工程的成功實踐，為沿海邊出現的類似問題提供了可供參考的解決方法及思路。