某復(fù)線船閘工程深基坑涌水應(yīng)急除險(xiǎn)技術(shù)

孫騰飛

（安徽省港航建設(shè)投資集團(tuán)有限公司 合肥 230051）

1 工程概況

某復(fù)線船閘位于皖北地區(qū)阜陽(yáng)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(jié)構(gòu)參與樞紐工程的整體防洪。根據(jù)《船閘水工建筑物設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ307-2001），工程級(jí)別為Ⅳ級(jí)，復(fù)線船閘的上閘首為2 級(jí)建筑物，閘室、下閘首為3 級(jí)建筑物，導(dǎo)航、靠船建筑物級(jí)別為4 級(jí)，閘首圍堰為4 級(jí)建筑物，其他臨時(shí)建筑物級(jí)別為5 級(jí)，主要建筑物抗震設(shè)計(jì)烈度為6 度。該復(fù)線船閘屬于擴(kuò)建工程，與一線船閘中心相距僅62m，基坑最大開(kāi)挖深度達(dá)23m。屬于典型的高、大、危、深臨邊深基坑，按照建筑工程基坑設(shè)計(jì)規(guī)范為一級(jí)基坑，工程防滲和結(jié)構(gòu)安全尤為重要。

基坑地層以粉質(zhì)土和砂性土為主，河道已經(jīng)渠化，水流比降大，上下游水位差常年在6m 左右。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘探及原位測(cè)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(zhì)壤土，灰色，可塑～硬可塑，夾薄層砂壤土，含貝類(lèi)外殼，中等壓縮性；層厚1.70～6.90m，層底標(biāo)高12.19～6.39m。后者為砂壤土，灰色，稍密，夾薄層粉質(zhì)壤土，中等壓縮性。層厚1.40～3.00m，層底標(biāo)高9.28～8.07m。地基承載能力滿足船閘閘室基礎(chǔ)承載能力要求。涌水險(xiǎn)情發(fā)生后，建設(shè)單位組織專(zhuān)家對(duì)工程地質(zhì)條件進(jìn)行了論證和分析，認(rèn)為地質(zhì)勘察結(jié)果覆蓋復(fù)線船閘建設(shè)區(qū)，符合相關(guān)規(guī)范要求，且實(shí)際地質(zhì)情況與勘察結(jié)果相符。

結(jié)合原一線船閘上游左岸輔導(dǎo)航設(shè)計(jì)和施工資料分析，為改善閘室墻結(jié)構(gòu)受力條件，一線船閘閘室墻墻后為人工回填土，并設(shè)有排水盲溝以快速降低墻后水位；通過(guò)對(duì)周邊基坑附近進(jìn)行了補(bǔ)充靜探孔及物探表明，地基深層存在較大空洞現(xiàn)象。綜合分析表明的地下滲流通道的大致位置及走向?yàn)椋褐饕霛B點(diǎn)在一線船閘上閘首以上約14m 處引航道底板上，穿過(guò)一線船閘上游左岸導(dǎo)航墻下地基土層后，在一線船閘與復(fù)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(duì)薄弱的4#閘室基坑附近一線船閘回填土與原狀土結(jié)合部擊穿出露，隨著時(shí)間的推移和較長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)管涌，滲流通道逐漸擴(kuò)大，從而造成基坑涌水。

2 應(yīng)急處置過(guò)程和措施

基坑于2015年6月1日正式開(kāi)工，結(jié)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(yè)”的施工順序，即由下游9#閘室基坑開(kāi)始開(kāi)挖，然后逐步向上游開(kāi)挖，邊開(kāi)挖邊澆筑底板、廊道和閘室墻，向上游流水式施工作業(yè)。在2016年3月中旬險(xiǎn)情發(fā)生前，5#閘室底板已經(jīng)澆筑完成；在4#基坑開(kāi)挖至基準(zhǔn)面時(shí)，發(fā)現(xiàn)基坑降水井邊側(cè)滲水，地下水位無(wú)法下降。

2016年3月21日在對(duì)4#基坑內(nèi)50#降水井實(shí)施封堵后降水井周?chē)霈F(xiàn)大量涌水，采用鋼護(hù)筒加導(dǎo)壓管進(jìn)行疏導(dǎo)，并在出水口處填埋級(jí)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(fā)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(yè)面施工機(jī)械等措施，使得基坑水位穩(wěn)定在13.5±0.3m 高程處，以保護(hù)下游施工作業(yè)面和建筑物；但封堵后涌水出水口轉(zhuǎn)移到沙袋封堵與支護(hù)樁結(jié)合處，即對(duì)應(yīng)原50#降水井附近位置；3月25日開(kāi)始對(duì)現(xiàn)有降水帷幕缺口處進(jìn)行補(bǔ)井，但是由于上游塌孔現(xiàn)象明顯，部分補(bǔ)井未成功。

3月28日，結(jié)合對(duì)上游河水和出水口的水樣溫度、酸堿度等測(cè)定綜合判定，發(fā)現(xiàn)涌水水源可能來(lái)自上游河水，河水經(jīng)進(jìn)水口沿墻后排水盲溝在土體薄弱層，擊穿了一線船閘與復(fù)線船閘基坑間的土體，需要采取措施封堵一線船閘上游導(dǎo)航墻透水孔，共封堵透水孔21 個(gè)，其中7 個(gè)有吸力，但封堵后基坑內(nèi)出水口涌水量沒(méi)有明顯較少；4月1日在一線船閘上游左側(cè)導(dǎo)航墻與基坑之間打設(shè)截滲帷幕，對(duì)基坑涌水進(jìn)行截滲，同時(shí)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(xiàn)象逐漸消失，截滲墻發(fā)揮截水作用，高壓旋噴樁施工繼續(xù)。

4月9日上午基坑出水口開(kāi)始出現(xiàn)短暫回流現(xiàn)象，隨后基坑水位繼續(xù)上升。當(dāng)天中午鋼板樁合龍?zhí)幧嫌蝹?cè)補(bǔ)打高壓旋噴樁位置突然出現(xiàn)地面塌陷、管涌現(xiàn)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(shí)，管涌現(xiàn)象消失；下午在出現(xiàn)管涌位置（包括鋼板樁下游位置）突然出現(xiàn)大面積塌陷、管涌，隨后基坑內(nèi)出水口再次開(kāi)始涌渾水，施工單位機(jī)械緊急向塌陷、管涌處拋填袋裝土、石塊等進(jìn)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(xù)涌出大流量渾水。為減少水頭差對(duì)高壓旋噴施工的影響，4月11日回填了3#、4#基坑、并分級(jí)充水，在水頭差較小條件下進(jìn)行基坑周邊的截滲處理，并對(duì)基坑周邊擾動(dòng)土體進(jìn)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(duì)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(duì)上游右側(cè)降水井充填中粗砂，基坑進(jìn)行24h 不間斷監(jiān)測(cè)一線船閘上游導(dǎo)航墻的位移、沉降。經(jīng)過(guò)上述措施處理后，出水口出水量穩(wěn)定，一線船閘及復(fù)線船閘位移、沉降沒(méi)有明顯變化，現(xiàn)場(chǎng)險(xiǎn)情得到暫時(shí)控制。

為堵塞一線船閘上游引航道可能存在的涌水進(jìn)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(jìn)行壓密注漿和高壓旋噴樁施工；4月17日經(jīng)水下探摸發(fā)現(xiàn)一線船閘上閘首上游約14m 處底板上發(fā)現(xiàn)涌水進(jìn)口，采用充灌水泥砂漿+混凝土，膜袋混凝土施工過(guò)程中進(jìn)行封堵，共計(jì)充灌約160m3，充灌開(kāi)始后基坑上游降水井在短時(shí)間內(nèi)溢流水泥漿，隨后下游3#、4#基坑在充灌過(guò)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(yīng)急處置控制住涌水后，為確?；雍笃谑┕ぐ踩?，進(jìn)一步強(qiáng)化了截滲加固措施，分別沿船閘上閘首周邊（右側(cè)至4#、左側(cè)至6#）進(jìn)行壓密注漿，上閘首上游及左右側(cè)采用混凝土截滲墻，同時(shí)對(duì)上閘首部位支護(hù)樁進(jìn)行接高，閘室兩側(cè)（右側(cè)至4#、左側(cè)至6#）采用高壓擺噴樁截滲墻。通過(guò)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(shù)。灌漿范圍包括鋼板樁兩側(cè)和截滲墻軸線兩側(cè)，其中前者為鋼板樁至一線船閘輔導(dǎo)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(nèi)側(cè)布置1～2 排，基坑外側(cè)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(rùn)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(jìn)行：先進(jìn)行第一序孔灌漿，待第一序孔灌漿結(jié)束后，再進(jìn)行第二序孔灌漿，孔口壓力應(yīng)控制在設(shè)計(jì)最大允許灌漿壓力以內(nèi)，充填灌漿宜一次灌注至設(shè)計(jì)要求。灌漿質(zhì)量控制、結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)以及其他特殊情況處理均按照?qǐng)?zhí)行《土壩灌漿技術(shù)規(guī)范》（SL564-2014）中相關(guān)規(guī)定。

3.2 混凝土截滲墻

截滲墻范圍包括三個(gè)部位：第一個(gè)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(jìn)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(gè)部位是上閘首上游側(cè)，該處墻頂19.0m，墻底高程為-3.0m，至少進(jìn)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(gè)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(jìn)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(shí)，墻段連接選用接頭管法，應(yīng)保證接縫處端孔的孔斜率和接頭洗刷質(zhì)量，盡量減少墻段連接縫，鋼筋混凝土防滲墻段的鋼筋籠長(zhǎng)度根據(jù)槽段長(zhǎng)度確定，應(yīng)急施工質(zhì)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(shù)規(guī)范》（SL174-2014）中相關(guān)規(guī)定執(zhí)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(shù)由施工前試驗(yàn)確定，擺噴截滲墻的漿壓0.5MPa，氣壓0.5MPa，水壓35MPa，進(jìn)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(jìn)漿密度1.6g/cm3，回漿密度1.3g/cm3，提升速度l0cm/min。

施工過(guò)程中的質(zhì)量控制及其他要求均按照?qǐng)?zhí)行《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》（SL62-2014）中相關(guān)規(guī)定。高壓旋噴墻的設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度R =0.5～2.0MPa，滲透系數(shù)K＜1×10 cm/s，墻體連續(xù)且最小墻厚不小于20cm；高壓擺噴墻的設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度R =0.5～2.0MPa，滲透系數(shù)K＜1×10cm/s，墻體連續(xù)且最小墻厚12cm。

4 結(jié)論

（1）在涌水險(xiǎn)情發(fā)生后，以成因分析為基礎(chǔ)，應(yīng)急搶險(xiǎn)過(guò)程中先后采用了填筑圍堰、壓滲導(dǎo)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(shù)手段，有效控制了涌水險(xiǎn)情擴(kuò)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(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的構(gòu)造性措施，但同時(shí)成為了滲透破壞通道，并逐漸擴(kuò)大成為涌水險(xiǎn)情，對(duì)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(jié)構(gòu)布置和構(gòu)造的影響■