人工填海區(qū)深基坑涌水、涌砂事故分析與處理淺談

黃宏林 戴天宇 肖少鴻

中國(guó)建筑第二工程局有限公司 廣東 深圳 518048

1 項(xiàng)目概況

1.1 工程概況

該項(xiàng)目位于人工填海改造區(qū)，填海前原始地貌為濱海灘涂，后回填至現(xiàn)狀標(biāo)高。項(xiàng)目±0 m標(biāo)高對(duì)應(yīng)于黃海高程＋5.90 m，地下室底板面結(jié)構(gòu)標(biāo)高－18.10 m，底板設(shè)計(jì)厚900 mm。目前場(chǎng)地高程約＋4.00 m（絕對(duì)高程，余同），坑底絕對(duì)高程為－14.00 m?；娱L(zhǎng)約237 m，寬約132 m，開(kāi)挖深度約18 m，基坑面積約2.69萬(wàn) m2，總開(kāi)挖土方量約48.3萬(wàn) m3?；影踩燃?jí)為一級(jí)，重要性系數(shù)為1.1。

1.2 地質(zhì)及水文情況

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

1.3 基坑支護(hù)及止水方案設(shè)計(jì)

根據(jù)場(chǎng)地地質(zhì)條件結(jié)合周邊環(huán)境現(xiàn)狀，基坑支護(hù)采用咬合樁＋混凝土內(nèi)支撐支護(hù)方案，咬合樁兼作截水帷幕控制地下水。支護(hù)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(hù)結(jié)構(gòu)冠梁頂標(biāo)高均為＋3.00 m，支護(hù)樁底標(biāo)高北側(cè)為－29.75 m、東側(cè)為－29.75 m、南側(cè)為－31.75 m、西側(cè)為－28.75 m，支護(hù)樁底部均穿過(guò)透水砂層進(jìn)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(shè)計(jì)樁長(zhǎng)內(nèi)遇中風(fēng)化巖時(shí)，施工至巖面即可。

2 涌水事故

某日，施工人員巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)基坑出現(xiàn)一處涌水點(diǎn)。涌水點(diǎn)位于K-15軸交K-F軸－K-G軸之間21樁承臺(tái)FB27處，離G743Y號(hào)工程樁距離約10 cm（圖1）。此處已開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，正在進(jìn)行承臺(tái)的二次開(kāi)挖。涌水呈現(xiàn)深灰色，含少量細(xì)砂，有咸味，初步估計(jì)涌水流量為10 m3/h。

圖1 涌水點(diǎn)平面位置

3 原因分析

根據(jù)場(chǎng)地地質(zhì)、現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖現(xiàn)狀和涌水位置，可判斷為基坑底部礫砂層標(biāo)高段支護(hù)樁間咬合不密實(shí)，樁與柱間的砂層承受不住基坑外側(cè)較大的水壓力而破壞，致使支護(hù)樁外側(cè)砂層與基坑內(nèi)側(cè)砂層形成水力聯(lián)系。本工程基坑已開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，正在進(jìn)行承臺(tái)、集水坑、電梯基坑的二次開(kāi)挖，局部開(kāi)挖深度較大，已經(jīng)將礫砂層上覆的淤泥質(zhì)黏土層挖除，導(dǎo)致礫砂層中承壓水涌出，出現(xiàn)涌水、涌砂。

3.1 主要原因

1）承臺(tái)較厚，二次開(kāi)挖深度大，直接導(dǎo)致具有微承壓性的礫砂層上部上覆淤泥質(zhì)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(tái)厚為4 800 mm，承臺(tái)底為－17.00 m，相對(duì)于底板底再往下3.9 m。經(jīng)查本工程超前鉆探資料，涌水點(diǎn)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(zhì)黏土，在－19.63～－17.43 m段為礫砂，在－28.73～－19.63 m段為礫質(zhì)黏性土，在－32.53～－28.73 m段為全風(fēng)化花崗巖，在－37.30～－32.53 m段為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖；C78A在－16.40～－13.40 m段為粉質(zhì)黏土，在－19.70～－16.40 m段為淤泥質(zhì)黏土，在－24.50～－19.70 m段為礫砂，在－28.70～－24.50 m段為礫質(zhì)黏性土，在－34.10～－28.70 m段為全風(fēng)化花崗巖，在－37.10～－34.10 m段為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。超前鉆資料顯示，F(xiàn)B27承臺(tái)開(kāi)挖至設(shè)計(jì)底標(biāo)高時(shí)，已將上部的淤泥質(zhì)黏土全部挖盡，礫砂層暴露，導(dǎo)致礫砂層中微承壓水涌出。

2）此部位承臺(tái)二次開(kāi)挖完成后未及時(shí)進(jìn)行墊層施工和底板澆筑，未進(jìn)行基坑底的封閉，基坑底開(kāi)挖完成后暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)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(xiàng)目位于人工填海區(qū)，為填海用地，鄰近海邊，基坑?xùn)|側(cè)瀕臨海岸最小距離70 m，填海前原始地貌為海濱灘涂，后經(jīng)人工填海改造，回填至現(xiàn)狀標(biāo)高。目前均存在少量地表海水，場(chǎng)地周邊地下水受海水側(cè)向補(bǔ)給，與海水存在較強(qiáng)的水力聯(lián)系。

2）基坑底含有強(qiáng)透水礫砂層。本工程水文地質(zhì)情況較為復(fù)雜，場(chǎng)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(fēng)化巖層中。其中詳勘報(bào)告揭示地下分布的礫砂層具有強(qiáng)透水性，局部具有微承壓性。基巖裂隙水主要賦存于強(qiáng)、中風(fēng)化巖節(jié)理、裂隙內(nèi)，受節(jié)理、裂隙發(fā)育程度控制，具有承壓型，強(qiáng)-中風(fēng)化巖為中等透水層。

3）地下水位埋深淺，水位高。詳勘期間實(shí)測(cè)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(dāng)下正值雨季，水位有所回升?？紤]到場(chǎng)地濱海，根據(jù)潮位站的潮汐觀測(cè)資料，鄰近海域范圍內(nèi)海水深3～5 m，受潮汐影響較大，在一個(gè)月的大部分時(shí)間內(nèi)，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(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的勘察，先在涌水點(diǎn)處附近挖設(shè)集水坑，在涌水點(diǎn)處埋設(shè)φ100 mm鍍鋅排水管進(jìn)行引水，將水引至集水坑，并澆筑混凝土進(jìn)行硬化封堵，保證涌水全部從預(yù)埋的排水管引出，待混凝土終凝后用堵漏王對(duì)混凝土進(jìn)行二次封堵，并持續(xù)觀察涌水量和水中泥砂含量。引水成功后，再進(jìn)行引水管的二次封堵。若引水不成功，對(duì)涌水點(diǎn)附近含有礫砂層的范圍進(jìn)行局部高壓注漿加固[1-2]。

4.2 雙液注漿

首先應(yīng)沿支護(hù)樁邊找準(zhǔn)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(fēng)鉆鉆孔，孔徑φ50 mm，孔深23～26 m（根據(jù)補(bǔ)勘后的礫砂層厚度調(diào)整）。成孔后立即安裝注漿管，注漿管外露長(zhǎng)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(shè)置止?jié){塞。為避免在注漿時(shí)發(fā)生串漿現(xiàn)象，應(yīng)采取隔孔鉆孔，間距2.4 m。 注漿方式采用前進(jìn)式可全孔一次壓入式。鉆孔過(guò)程中未涌水處一鉆到底，全孔一次壓入式注漿；在鉆孔過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)有水，即停止鉆孔，采取注一段鉆一段的前進(jìn)式注漿，直至達(dá)到設(shè)計(jì)段長(zhǎng)位置。

4.3 處理結(jié)果

注漿充填礫砂層，封堵滲水通道，在支護(hù)樁周圍形成隔水保護(hù)圈，防止地下水通過(guò)強(qiáng)透水性的礫砂層進(jìn)入基坑內(nèi)，使地下水位得以恢復(fù)并長(zhǎng)期保持。

5 結(jié)語(yǔ)

深基坑的施工，要做好前期的地質(zhì)勘察和設(shè)計(jì)工作、設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該充分考慮基坑支護(hù)滲漏情況。當(dāng)位于人工填海區(qū)，離海邊近，地下水和海水有較強(qiáng)的水力聯(lián)系時(shí)，應(yīng)合理選取滲流系數(shù)，埋置深度。做好開(kāi)挖前的維護(hù)結(jié)構(gòu)隱蔽驗(yàn)收工作，可以最大限度地減少深基坑涌水涌砂事故的發(fā)生。事故出現(xiàn)后應(yīng)及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，降低引發(fā)后續(xù)問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)，本工程的成功實(shí)踐，為沿海邊出現(xiàn)的類似問(wèn)題提供了可供參考的解決方法及思路。

[1] 黃文秀.深基坑涌水事故的分析與處理[J].廣東建材,2005,21(10):54-55.

[2] 王希壬.關(guān)于基坑涌水、涌沙處理方案研究[J].名城繪,2018(9):98.