某基坑透水滑塌事故分析及處理

陳 豐

(天津市地質(zhì)工程勘察院，天津 300191)

1 工程概況

天津市區(qū)某工程采用鉆孔灌注樁梁板式基礎(chǔ)，基坑開挖面積近5 000 m2，開挖深度8 m，其中電梯井部位開挖深度10.5 m。電梯井位于基坑內(nèi)東南部，距圍護(hù)結(jié)構(gòu)的垂直距離均超過15 m?；硬捎玫膯闻?局部雙排)φ700 mm深層水泥攪拌樁相互搭接作隔水帷幕，帷幕入土深度15 m，穿透了潛水含水層，坐落于相對(duì)隔水層中?；咏邓捎没炷凉芫邓芫疃纫话銥?2 m，在電梯井及集水坑部位井深為14 m。

1.1 地質(zhì)條件

該工程于2010年4月進(jìn)行巖土勘察，鉆探后所有鉆孔采用粘土球封孔。根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，場地屬?zèng)_積—海積平原地貌，地勢(shì)平坦，淺部地層分布及巖性特征見表1。

1.2 施工及事故情況

該工程自2011年4月開始降水，降水方式為基坑內(nèi)管井降水，持續(xù)近半年時(shí)間。雨季過后，于2011年10月初開始土方開挖至－8 m深度，并打墊層。2011年10月22日開挖電梯井部位的土方，挖至－10.5 m深度;但隨即發(fā)現(xiàn)電梯井一側(cè)的土坡坡腳處向外透水，涌水量達(dá)到每小時(shí)約2 m3。伴隨透水，23日開始發(fā)生電梯井邊坡土體側(cè)向滑移塌方，導(dǎo)致局部墊層下出現(xiàn)空洞。后來施工單位在電梯井底部開挖了一條盲溝，將涌出的水引入電梯井內(nèi)的一口管井中，并持續(xù)向外抽排。

表1 地層巖性特征表

2 事故原因分析

采用排除法進(jìn)行本次基坑透水滑塌事故原因分析排查。基坑平面示意圖見圖1。

2.1 排除承壓水突涌破壞

根據(jù)在基坑現(xiàn)場所見，個(gè)別鉆孔灌注樁的樁頂潮濕，有地下水順樁體緩慢上滲的情況，因此懷疑透水是承壓水突涌上返導(dǎo)致的。但根據(jù)地質(zhì)勘察資料，承壓水水頭高度15 m，電梯井部位開挖深度10.5 m，抗突涌驗(yàn)算安全系數(shù)1.4，是安全的。此外，所有鉆孔進(jìn)行了封孔處理，而且勘察時(shí)間距離基坑開挖有一年多。綜合上述分析，排除承壓水向上突涌破壞的可能。

2.2 排除基坑隔水帷幕漏水

本次開挖的電梯井并不在基坑邊緣或角落，其與基坑邊隔水帷幕的垂直距離均大于15 m，且根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測的數(shù)據(jù)，隔水帷幕未見漏水。因此，本次透水事故排除基坑隔水帷幕漏水的情況。

2.3 分析降水井的因素

現(xiàn)場查看涌出的水中攜帶的泥砂，均為灰色粉土、粉砂顆粒，未見黃色砂粒，結(jié)合土方滑塌的情況，判斷是③2粉土層發(fā)生滲流，滲透出的水?dāng)y帶泥砂逐步形成管涌通道，進(jìn)而導(dǎo)致粉土發(fā)生側(cè)向滑塌。但是，理論上，隔水帷幕已將基坑內(nèi)③2粉土層封閉，管井深度超過電梯井開挖深度，長時(shí)間的降水應(yīng)已將其中的地下水疏干，為何還有流量較大的水滲出，為找到原因，對(duì)電梯井內(nèi)及其周圍的幾口管井進(jìn)行了井內(nèi)水位、有效井深的實(shí)測，數(shù)據(jù)見圖2。

根據(jù)實(shí)測結(jié)果可知，電梯井外圍管井的水位比電梯井基底高出了1.7 m～1.9 m，且各管井底部泥砂淤積嚴(yán)重，其有效井深未達(dá)到電梯井基底以下。分析其原因:1)電梯井外圍管井深度設(shè)計(jì)有瑕疵，未設(shè)計(jì)成潛水完整井;2)根據(jù)降水井施工隊(duì)伍的反饋，管井回填濾料為礫砂夾礫石，其粒徑與含水層粒徑不匹配;3)降水過程中對(duì)管井的維護(hù)不到位，忽略了定期清淤洗井，導(dǎo)致泥砂淤積越來越多。由于這些原因，使得基坑降水時(shí)間雖然長，但坑底下③2粉土層的水并未疏干，開挖電梯井后，水往低處滲流，逐步匯成管涌并導(dǎo)致土體滑塌。

3 事故處理

3.1 處理方法

針對(duì)上述查到的透水原因，通過對(duì)降水井的調(diào)整和維護(hù)進(jìn)行處理。在塌方土體外側(cè)鄰近位置施工一口新管井(見圖1)，井深14 m;由于含水層③2粉土層的粒徑主要是0.075 mm左右的粉粒和粉砂粒，按濾料粒徑取含水層篩分粒徑的5倍～10倍的原則，采用中粗砂與礫砂均勻混合作為濾料回填。同時(shí)，對(duì)電梯井外圍的管井進(jìn)行清淤洗井，使其有效井深接近12 m，能達(dá)到電梯井基底以下。在此施工過程中，適當(dāng)控制電梯井內(nèi)管井的抽水頻率和幅度，一定程度上減小地下水的滲流速度，避免土體滑塌加劇。

3.2 處理結(jié)果

電梯井外圍管井清淤洗井完畢以及新增管井施工完成后，開始降水，使井中水位能穩(wěn)定保持在電梯井基底以下。此時(shí)，電梯井內(nèi)管井暫可不抽水，作為觀測井觀察滲流情況。經(jīng)過外圍管井幾個(gè)小時(shí)的降水后，滲流量明顯減少，直至停止。這說明前面分析的滲流原因是準(zhǔn)確的，采取的處理方法也合理。

4 結(jié)語

通過對(duì)本基坑透水滑塌事故分析處理的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)進(jìn)行總結(jié)，有以下幾點(diǎn)體會(huì)值得類似工程參考借鑒:

1)降水井的深度要按基坑開挖最深部位以及地質(zhì)條件綜合確定;要保證降水漏斗形成的地下水位線低于基坑的最深部位，如電梯井、集水坑等;同時(shí)降水井的深度不宜超過隔水帷幕，否則將加劇越流補(bǔ)給;2)濾料的級(jí)配應(yīng)充分考慮含水層巖性及粒徑，對(duì)粉土為主含少量粉砂的含水層，濾料應(yīng)以中粗砂與礫砂均勻混合配制;3)基坑施工中要密切關(guān)注井內(nèi)水位及泥砂淤積的情況，做好記錄，及時(shí)進(jìn)行清淤洗井，確保降水井有效深度滿足降水設(shè)計(jì)的要求;4)要根據(jù)基坑施工部位以及各降水井的水位情況，合理協(xié)調(diào)各降水井的抽水時(shí)間的頻率，防止因降水不協(xié)調(diào)導(dǎo)致局部形成較大水力坡度而誘發(fā)透水滑塌事故。

[1]JGJ 120-99，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

[2]JGJ/T 111-98，建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范[S].

[3]姚天強(qiáng)，石振華.基坑降水手冊(cè)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2006.

[4]劉國彬，王衛(wèi)東.基坑工程手冊(cè)[M].第2版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.