對基坑管涌誘發(fā)原因與滲流控制分析

張耐民

摘要：本文首先闡述了基坑管涌的形成與發(fā)展，然后針對某基坑工程地下水管涌的發(fā)生原因進(jìn)行分析，并給出具體的處理方案。同時，闡述了開展?jié)B流控制研究的重要意義，提煉出滲流控制的主要問題及其有效對策。

關(guān)鍵詞：管涌；基坑；滲流控制

中圖分類號：TU463 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-3024（2016）08-157-01

前言

基坑滲流引起坑后土體管涌破壞是導(dǎo)致基坑工程事故發(fā)生的關(guān)鍵性因素。盡管目前我國在水工建筑物與地基的滲透穩(wěn)定性方面有很多研究與應(yīng)用，且取得了一些成就，但是在基坑工程管涌問題方面的研究依舊很少，最近幾年以來，在城市建設(shè)發(fā)展的推動下。我國深基坑工程的規(guī)模正在持續(xù)擴(kuò)大。但是，由管涌引發(fā)了不少基坑工程事故，使得基坑滲透破壞問題越來越受到人們的關(guān)注。

1基坑管涌的形成與發(fā)展

管涌形成的原因包括多種，其中最主要的就是土體級配不良，當(dāng)然，土體材料性質(zhì)、工程的水利條件、土體顆粒級配狀況以及滲流出口處存在很大的水力坡等因素也會導(dǎo)致基坑管涌產(chǎn)生，由于向上滲流的影響，滲透力只要能克服水的浮力和土顆粒的重量，就能在較大顆粒的孔隙內(nèi)移動：而在水平方向滲流的影響下，只要成功克服了顆粒間的摩擦作用，就可以實(shí)現(xiàn)移動。所以說，水平方向滲流比向上滲流更易形成管涌。

2某深基坑工程地下水管涌的發(fā)生與原因分析

2.1管涌的發(fā)生

某基坑開挖土方大約七十多萬立方米，計(jì)劃在6月至7月這段時間內(nèi)開挖完工，從而有效保證2014年APCE會議節(jié)點(diǎn)工期，基礎(chǔ)樁施工工作結(jié)束后，首先針對見底區(qū)域降水井進(jìn)行施工，待降水井抽水時間有一周之后，從西往東分塊、分層開挖土方。2014年6月18日，在基坑西南方向2500m²處進(jìn)行開挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后由采取人工形式撿底清平基底，備好施工筏板基礎(chǔ)墊層。西南角和圍護(hù)樁相距25m處開始滲水，且面積愈來愈大，現(xiàn)場帶班者馬上帶人使用沙袋進(jìn)行封堵，但沒有很好的效果。直到中午，見底2500m²處被水淹沒，在緊急的情況下調(diào)來了2臺28m³/h的潛水泵，安排專人負(fù)責(zé)全天候抽水，水面標(biāo)高為基坑底上一米左右，直至水位穩(wěn)定，但這無疑會嚴(yán)重影響到墊層的施工進(jìn)度與施工工期。依照坑內(nèi)井的水位監(jiān)測資料，我們不難發(fā)現(xiàn)，承壓水水位低于12m，不會影響到基坑的抗浮效果，然而由于管涌會直接影響到施工進(jìn)度，因此，對其進(jìn)行處理勢在必行。

2.2管涌原因分析

2014年6月18日，勘測設(shè)計(jì)、施工單位以及業(yè)主等發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情后，馬上針對管涌原因展開了細(xì)致的分析。管涌形成后，首先，基坑內(nèi)的觀測井水位低于12m，管涌點(diǎn)水位并不是降水井抽水的含水層的水位。其次，管涌點(diǎn)的水量與水頭壓力都比較大，原設(shè)計(jì)的降水井抽水無法使水位下降。再加上勘察孔通道的存在，因此深部地下水上涌，導(dǎo)致管涌出現(xiàn)。

3該基坑管涌的處理

在處理該基坑管涌時，應(yīng)嚴(yán)格按照管涌現(xiàn)場的涌水量實(shí)施分類處理。本工程基坑開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高之后，形成管涌的點(diǎn)位總共有3個。針對較大涌水量的管涌，應(yīng)遵循下列步驟進(jìn)行處理：首先明確管涌點(diǎn)的具體位置，然后對管涌的形成原因進(jìn)行判別與分析，緊接著實(shí)施施工管井降水、預(yù)埋注漿管，實(shí)行砂石反濾圍井，再對底板下方土體高壓注漿加固，最后實(shí)施施工墊層底板。而針對較少的涌水量的管涌位置，可考慮在突涌處實(shí)施雙漿液注漿處理。

3.1深層降水處理

前期承壓降水井有26至28m深，為了增加降水范圍、強(qiáng)化降水力度，可考慮在管涌區(qū)域周圍補(bǔ)打降水井。降水井以管井為宜，潛水鉆機(jī)成孔，管外有兩層土工布包圍著，下無砂濾水管。然而，因現(xiàn)場條件的影響，依據(jù)現(xiàn)場施工條件，我們在距出現(xiàn)涌水處大致15m處補(bǔ)打了三口深層降壓井。同時，組織施工人員加班趕工，確保在三天的時間內(nèi)成井三口，用三臺潛水泵連續(xù)抽水，四天后，管涌位置處的出水量顯著減少。

3.2雙液注漿處理

針對涌水量偏小的2個勘察突涌位置，我們可用導(dǎo)管在突涌部位以水泥漿與水玻璃實(shí)施封堵。注漿結(jié)束2小時后將注漿閥門打開，針對注漿效果進(jìn)行檢查，為避免因注漿壓力太大導(dǎo)致基底隆起的情況發(fā)生，要對突涌口周遭的地形變形狀況進(jìn)行檢測，在突涌位置的5m區(qū)域內(nèi)安設(shè)觀測點(diǎn)8個，從而全面掌握注漿壓力。采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥為注漿材料，依照現(xiàn)場試驗(yàn)調(diào)配確定水灰比，把注漿壓力控制在2.0至3.0MPa的范圍內(nèi)。

4滲流控制

在基坑中之所以要實(shí)施滲流控制，是因?yàn)橐拗瓶油獾叵滤坏陌l(fā)展，避免滲透力集中，如今在我國深基坑工程中主要會使用安設(shè)防滲帷幕的手段進(jìn)行滲流控制，且效果顯著。然而因很多因素的影響，在實(shí)際工程中往往會發(fā)生帷幕不連續(xù)或是防滲帷幕出現(xiàn)滲透毀損的情況，導(dǎo)致滲流場水利條件發(fā)生變化、出現(xiàn)滲透毀損等問題。所以說，進(jìn)一步研究基坑工程滲流控制具有很高的實(shí)踐價值。

要做好基坑工程的滲流控制控制，必須以防與治為人手點(diǎn)。在確定解決方案時，應(yīng)從改善基坑滲流場的分布形態(tài)與土體的防滲l生能兩方面下手。在基坑工程中，要想改善土體的防滲作用，就必須強(qiáng)化土顆粒之間的膠結(jié)能力，采用高壓注漿或者灌漿的手段在需處理的土體內(nèi)注入粘結(jié)材料，使得土體的抗?jié)B性與強(qiáng)度得到提升。同時，要對滲流場內(nèi)容易出現(xiàn)滲透力集中的地方實(shí)施局部處理，如此即可統(tǒng)籌兼顧工程的經(jīng)濟(jì)性與安全性。此外，可考慮增設(shè)防滲帷幕，盡管成本很高，且防滲帷幕自身也存在不足之處，但這對于基坑滲流場的分布形態(tài)能起到一定的改善作用。有條件的區(qū)域，可考慮采取局部降低水頭或者分級降水的手段，效果顯著。

5總結(jié)

目前，基坑中的滲流問題與管涌問題已深受工程界重視，本文首先針對管涌的形成與發(fā)展、管涌形成原因以及滲流控制等內(nèi)容的分析與研究，并給出具體應(yīng)對措施，以供工程實(shí)踐與理論研究參考。