近海富水软弱地层深基坑涌水处理探讨

发表时间:2020/4/23   来源:《城镇建设》2020年2月4期   作者:刘博
[导读] 沿海城市存在大量填海造陆区域

        摘要:沿海城市存在大量填海造陆区域,近海富水软弱地层深基坑施工期间的涌水问题一直是一大难题。本文以XX近海深基坑涌水问题为案例,从深基坑的水文地质、周边环境、基坑施工等方面分析涌水的成因,梳理了涌水事件处理过程,总结了近海软弱富水地层深基坑涌水防治措施。
        关键词:近海深基坑;涌水处理,防治措施
引言
         随着工程技术的进步及经济的发展,近年来近海软土地区修建的深基坑越来越多,基坑涌水事件屡见不鲜。与普通基坑相较,近海基坑的地下水问题更为复杂,易因止水设计过于经济,软弱土层基坑施工缺陷造成涌水。因此,对该类深基坑漏水的研究及应急处置经验总结是十分有必要的。
一、工程情况说明
         1、工程概况
         拟建场地位于深圳市宝安区,新圳河边。基坑南侧靠近新圳河,施工场地两侧房建工程主体已施工完成。北侧为XX大厦基坑(已回填),西侧为C节段主体,东侧为新圳河。
         匝道段基坑平面大致成六边形,面积约为3300m3,基坑深度为16.3~18.5m。基坑支护采用?1200@1000mm荤素咬合桩,桩底嵌入中风化岩1.2m,桩顶设置1200×1000mm现浇冠梁,基坑竖向设置3道1000×1000mm钢筋混凝土支撑,支撑端头设置1000×1000mm现浇腰梁。
         2、水文地质条件
         场地总体地势较为平整、开阔,场地地质条件复杂,有较厚填石层、淤泥层及砾砂层。砾砂层呈稍密~中密状,层厚0.90~18.00m,平均6.57m。水位埋深介于0.60~5.36m,平均高程为2.79m,地下水位年变化幅度约1~2m。
         3、基坑特点
         近海区域,地下水丰富。匝道基坑东侧距新圳河河堤仅13m,基坑南侧距离大海约120m。基坑地下水与海水存在水力联系,砂层面积大、厚度厚,且与大海相连,地下水含量尤为丰富,对基坑施工造成严重影响。
         基坑深度深、地质复杂。受匝道主体埋深影响,基坑深度为16.3~18.5m,基底位于砂砾层,需穿越填石层、淤泥层。在丰富的地下水作用下,砂层极易形成流砂,对基坑开挖造成困扰。
二、基坑涌水情况及险情处理
         1、基坑涌水情况
         基坑围护结构第一~三道支撑梁施工完成,在基坑开挖时,紧邻新圳河侧基坑出现漏水情况。基坑出现数个涌水点,海水涌入基坑时形成漏水通道,10小时内基坑内水位上涨了10.5m,约3万立方海水,匝道段基坑开挖中断。
         2、应急抢险处理
         涌水发生后,为避免对基坑周边建筑物造成过大的影响,采取了以下应急抢险措施:
         ①基坑内作业人员、设备立即撤离出基坑;②现场调集20辆渣土车运输渣土,从基坑上方向涌水部位堆土反压水头;③基坑西侧连接着C节段主体及XX大厦地下室部位施打双排钢板桩隔离C节段主体,在基坑坡道部位修筑土石围堰阻挡基坑涌水;④同时在C节段主体内部植筋并现浇挡水墙,防止围堰漏水涌入地下室造成淹没事故;⑤在已探明的基坑涌水点外侧设置?500mm单管旋喷桩进行封堵;⑥旋喷桩完成后进行基坑内涌水抽排, 基坑水平下降1.0m后停止抽水,观察24小时内基坑水面上涨情况,验证堵漏效果;⑦加密、加强基坑及周边地表沉降、建筑物以及地下水位的监测和巡视,为现场提供实时数据作为决策依据。
三、原因分析及漏水处理
         经过近1个月的堵漏和抽排水实践证明,基坑水面下降1.0m后停止抽水,12小时内基坑水面上涨回原水位,堵漏失败。经过持续观察发现:基坑西南角、西北角部位有新增渗漏点。


         1、基坑涌水原因分析
         ①地质条件复杂。基坑所处位置为近海软土富水区域,地下水位高,涌水点高程-10.5m,位于砾砂层中,属近海饱和软土强透水层,补给充分且水压大。
         ②咬合桩存在缺陷。基坑所在范围有较厚砾砂层,钻机在砾砂层中成孔时易塌孔,且成桩垂直度偏差较大,咬合桩局部存在咬合不良情况。
         当开挖至第三道支撑下时,靠近新圳河侧基坑内土体开挖后,不能形成有效荷载压住水头,高压地下水击穿薄弱部位土体,诱发涌水涌砂。随着涌水的持续发展,将四周砂层冲刷入基坑,最终形成漏水通道。
         2、涌水处理方案
         针对基坑涌水原因,结合水文地质情况,制定了基坑涌水综合处理方案:
         ①漏水严重的基坑东侧和南侧,在基坑外密贴灌注桩位置,增加双排?600mm双管旋喷桩加固,旋喷桩咬合200mm,桩底嵌入中风化岩0.5m。为保证成桩后能抵抗海水压力,在旋喷桩后再增设1排同等长度的?500mm单管旋喷桩组合加固。
         ②漏水较轻的基坑北侧,在基坑外密贴灌注桩位置,增加双排?600mm双管旋喷桩加固,旋喷桩咬合200mm,桩底嵌入中风化岩0.5m。
         ③基坑北段、南端分别设置3台11KW水泵抽排涌水,过程中及时进行漏水情况观察并记录。
         ④为缓解项目工期压力,当水位抽排至基坑底时,在漏水严重的东南角加设长度9.0m钢板桩,防止涌水影响北侧基坑。基坑北侧优先分块开挖,开挖至设计标高时,观察坑底管涌情况,如管涌水较大采取堵涌措施。
         ⑤开挖具备施工条件时,尽快进行基坑封底,避免基坑长期暴露。必要时调整道路结构施工顺序,分区分块布置等,合理安排施工顺序。
         ⑥主体底板需与支护结构中的临时立柱相连,极易形成渗漏水通道,要进行重点处理,该类细部构造施工时要非常细心,处置措施宁强勿弱。
         ⑦基坑涌水处理及开挖期间,在围护结构及周边地面增加沉降观测点,按照专家意见完善监测方案,按规定监测内容和频次实施监测,及时提交监测报告。
结束语
         通过制定并实施反压水头、修筑围堰、旋喷桩加固漏点、积水抽排、加设钢板桩、分段分块开挖、加强基坑监测等一系列组合措施,险情得到有效控制,最终顺利完成基坑漏水点封堵。基坑开挖顺利进行,确保了项目工期目标实现,效果良好。
         通过本次涌水处置及经验总结,在近海富水软弱地层深基坑施工中,以下问题宜引起重视须慎重处理:
         ①近海富水软弱地层深基坑设计时,要充分考虑支护结构在软弱土层中施工存在的缺陷,加强基坑止水和监测措施。
         ②加强支护结构的防渗处理。有效控制咬合桩的施工工序,特别是咬合部位的塌孔、垂直度控制和处理,必要时在围护结构外进行注浆或旋喷桩止水加固。开挖过程中应做好围护结构的查漏、堵漏工作,通过具体指标对围护结构表面湿渍、渗流水进行控制。
         ③应急预案应充分考虑细节问题。如现场应急物资储备应充足,有效的封堵措施所需的大功率水泵配防砂网、楔形木块配土工布、土方运输车辆等应配备齐全。
         ④当近海深基坑出现涌水情况后,广邀当地经验丰富专家,制定切实可行的综合堵漏措施,综合治理近海深基坑涌水问题。
         ⑤切实做好监控量测工作,各相关单位对监测数据应加强分析并提出可行的应对与处置措施,对出现异常的数据应高度重视并及时采取措施,为施工、结构安全及任务工期保驾护航。
参考文献:
[1]李义堂.富水区深基坑止水帷幕局部渗漏处理技术[J].现代隧道技术.2014(03)
[2]李星.深基坑地下连续墙的涌水涌沙事件的处理与研究[J].科学技术创新.2019(13)
[3]盛习德,李柽.深基坑围护结构涌水涌砂防止技术措施[J].现代城市轨道交通.2012(04)
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