靳 虎 聶集祥 肖克云 何逸龍 羅兵兵

黃河科技學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，河南濟(jì)源 459000

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的提高，城市化進(jìn)行的速度也在不斷加快，在城市建設(shè)的過程中出現(xiàn)了越來越多的大規(guī)模建筑，這些建筑附有較深的超大地下室。而且隨著人們對(duì)于居住環(huán)境和生活品質(zhì)的追求，很多大型建筑開始選在在河岸邊進(jìn)行施工建設(shè)。因此，對(duì)于建筑物的基礎(chǔ)施工提出了更高的要求。在深基坑的施工中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)的降水措施，例如，利用深井降水或輕型井點(diǎn)等人工降水的方式，以及通過圍護(hù)抗?jié)B等措施來達(dá)到設(shè)計(jì)和施工的要求。然而有些建筑工程會(huì)遇到地下有不透水的土層存在、不同土層在滲透系數(shù)上有較大差異、或者土層中有粉砂層夾雜，且其滲透系數(shù)比較大以及遇到人工水管在深基坑附近發(fā)生漏水等各種復(fù)雜的地質(zhì)和水位情況，這些都會(huì)有可能導(dǎo)致深基坑出現(xiàn)管涌或流砂等事故，嚴(yán)重影響施工的正常進(jìn)行。因此，相關(guān)的施工單位和技術(shù)人員應(yīng)準(zhǔn)確分析造成管涌和流砂事故的主要原因，并及時(shí)采取有針對(duì)性的處理措施加以補(bǔ)救。

1 深基坑工程發(fā)生管涌和流砂事故的主要原因

1.1 深基坑工程發(fā)生流砂事故的原因

松散的小顆粒土在飽和以后，由于動(dòng)水所產(chǎn)生的壓力作用而發(fā)生流動(dòng)懸浮，就形成了流砂。動(dòng)水壓力作用于土體顆粒，產(chǎn)生了相應(yīng)的拖拽，這種拖拽力就被稱為滲流力。如果水自下而上發(fā)生滲流，則滲流力的方向向上；反之，則滲流力的方向向下，始終與滲流的路徑保持相同。滲流力的大小和水力梯度是正比例關(guān)系。如果滲流力向上，且超過了土體的自重時(shí)，因?yàn)橥馏w飽和出現(xiàn)了軟化現(xiàn)象，降低了其抗剪強(qiáng)度，就會(huì)使顆粒間的應(yīng)力作用消失，造成土粒出現(xiàn)懸浮現(xiàn)象而產(chǎn)生移動(dòng)，土體的穩(wěn)定性減弱，因而導(dǎo)致流砂事故的發(fā)生。

1.2 深基坑工程發(fā)生管涌事故的原因

深基坑工程在施工時(shí)沒有在基底進(jìn)行碾壓并做好鋪墊層，造成底板的防滲結(jié)構(gòu)較差，就有可能在地下水的壓力作用下發(fā)生管涌。一般來說，地基土的厚度分布和顆粒粗細(xì)程度的一致性，以及其接觸的連續(xù)性與管涌的產(chǎn)生密切相關(guān)。特別是在承壓水發(fā)生垂直方向上的滲透時(shí)，各土層的滲透力和流速都存在明顯的不同，這就會(huì)帶走接觸面上的一些細(xì)小的顆粒，進(jìn)而造成接觸面發(fā)生被沖刷的現(xiàn)象。某些深基坑工程的下方存在承壓水，因此在基坑的開挖過程中，含水層上方所覆蓋的不透水層厚度在不斷降低，最終造成基坑底板被承壓水所沖破，由此而產(chǎn)生了管涌事故。發(fā)生管涌后，基底破裂，且地下水發(fā)生突涌，會(huì)使深基坑的邊坡發(fā)生失穩(wěn)的情況，同時(shí)相關(guān)的支護(hù)結(jié)構(gòu)甚至周邊建筑都會(huì)出現(xiàn)位移或沉降。這些問題不僅對(duì)地基造成了極其嚴(yán)重的破壞，也給施工帶來了更大的難度。

2 深基坑工程發(fā)生管涌和流砂事故的主要原因時(shí)的補(bǔ)救措施

2.1 發(fā)生流砂事故時(shí)的補(bǔ)救措施

一旦發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了流砂事故要立即停止開挖施工，并盡快進(jìn)行回填，也可以采取注水的辦法，直至達(dá)到地下水的浸潤(rùn)位置。同時(shí)在深基坑的周圍應(yīng)設(shè)置閉合井點(diǎn)，使地下水位盡快回落。

2.1.1 對(duì)流砂發(fā)生點(diǎn)進(jìn)行封堵

如果發(fā)現(xiàn)在深基坑的開挖作業(yè)面或者坑壁發(fā)生流砂事故時(shí)，首先應(yīng)盡快明確流砂的具體位置、流砂量和其范圍等情況，并立即用水泥以及袋裝粘土等封堵材料進(jìn)行反壓回填。通過降低動(dòng)水壓力或增加壓重的方式來封堵流砂點(diǎn)。反濾層應(yīng)在水流的連出段進(jìn)行分層鋪設(shè)。同時(shí)通過在滲流的向上地表出口覆蓋透水材料增加壓重的方式來對(duì)滲流力加以制衡，從而使溢流出口能夠保持穩(wěn)定性。如情況緊急時(shí)可以在流砂點(diǎn)采用鋪設(shè)竹席同時(shí)拋入大型石塊，以及填土或灌水等方式來進(jìn)行應(yīng)急補(bǔ)救。補(bǔ)救施工要盡量加快速度，才能有效控制住事故范圍。

2.1.2 采取應(yīng)急降水措施

可以利用井點(diǎn)或管井等措施來促使地下水位下降，回落到基坑坑底下方。還在深基坑的四周布設(shè)咬合樁或攪拌樁等設(shè)施形成止水帷幕，以降低動(dòng)水壓力，并延長(zhǎng)地下水發(fā)生滲流的路徑，從而對(duì)地下水流進(jìn)行堵截。也可以結(jié)合流砂的具體位置，在圍護(hù)墻的外通過注漿等方式來封堵流砂點(diǎn)。如果其他補(bǔ)救措施無法對(duì)流砂點(diǎn)進(jìn)行有效封堵時(shí)，可以采用液氮或者液氨來凍結(jié)流砂點(diǎn)，通過斷截水力聯(lián)系的方式來對(duì)地下水的滲流加以阻斷。

當(dāng)流砂事故發(fā)生時(shí)要對(duì)基坑周邊的水管情況進(jìn)行密切的監(jiān)測(cè)。另外，還要對(duì)地下水的水源補(bǔ)給情進(jìn)行觀察，對(duì)各種相關(guān)信息要及時(shí)進(jìn)行分析處理，以便迅速采取應(yīng)對(duì)措施。

2.2 發(fā)生管涌事故時(shí)的補(bǔ)救措施

由于管涌發(fā)生的程度并不相同，而且其相關(guān)的地質(zhì)條件也存在較大的差異，因此，補(bǔ)救措施也不一致。在實(shí)際處理時(shí)應(yīng)結(jié)合具體的管涌情況進(jìn)行相應(yīng)的疏排，并靈活采用多種補(bǔ)救方案進(jìn)行綜合性的應(yīng)急處置。

2.2.1 利用集水井進(jìn)行排水補(bǔ)救

如果管涌發(fā)生時(shí)深基坑的坑底標(biāo)高超過了不透水的土層，同時(shí)周圍未經(jīng)過施工的土體中地下水的浸潤(rùn)線也沒有超過坑底標(biāo)高，在這種情況下可以通過集水井來進(jìn)行排水處理。當(dāng)基坑在地下水的承壓作用下發(fā)生管涌事故時(shí)，要及時(shí)在管涌口覆蓋砂石來防止管涌口流失砂土，并立即在坑底位置挖掘臨時(shí)性的集水坑，通過水泵將水排出。當(dāng)搶挖作業(yè)進(jìn)行到坑底的標(biāo)高位置時(shí)，可以利用潛水泵對(duì)埋入坑底土中的集水井中的水進(jìn)行抽排。在集水井和管涌點(diǎn)將應(yīng)設(shè)置排水盲溝，從而使涌水能夠通過盲溝進(jìn)入集水井中。在管涌點(diǎn)的數(shù)量比較多的情況下，可以在坑底鋪設(shè)砂石作為墊層。

2.2.2 利用管井進(jìn)行減壓降水補(bǔ)救

發(fā)生管涌事故時(shí)可以在深基坑外采取降水措施來使水力供應(yīng)得到有效的降低，減少壓力差，從而對(duì)管涌事故進(jìn)行有效的控制。其主要的補(bǔ)救方式為在深基坑的外側(cè)對(duì)發(fā)生管涌的位置相對(duì)應(yīng)處設(shè)置井點(diǎn)，進(jìn)行降水。通過對(duì)該段的地下水進(jìn)行抽排來降低其水位，從而阻斷其供應(yīng)水力，逐步對(duì)管涌程度加以控制。但是采取井點(diǎn)降水的補(bǔ)救方式時(shí)，需要耗費(fèi)一定的時(shí)間來完成相關(guān)的施工作業(yè)，因此，在實(shí)現(xiàn)有效降水前要首先采取一些疏排或反壓等措施來緩解管涌程度，防止管涌出現(xiàn)進(jìn)一步的擴(kuò)大。另外，要在綜合分析計(jì)算承壓水的土層滲透參數(shù)和水頭高度的基礎(chǔ)上，結(jié)合深基坑的實(shí)際大小來確定井點(diǎn)的數(shù)量。

2.2.3 采用注漿法進(jìn)行應(yīng)急補(bǔ)救

如果是在深基坑工程的局部開挖時(shí)發(fā)生了管涌事故，在承壓水頭的位置位于頂面標(biāo)高以下時(shí)可以通過注漿法來進(jìn)行補(bǔ)救處理。在停止開挖作業(yè)后首先進(jìn)行土方的回填施工，回填土方高度超過承壓水頭位置，并埋沒管涌點(diǎn)。然后使用小型注漿設(shè)備進(jìn)行注漿，以加固基坑內(nèi)的回填土方。在注漿時(shí)應(yīng)在漿液中按比例加入早強(qiáng)劑或者水玻璃等成分，以提高注漿的早期強(qiáng)度，并加快其凝固速度。當(dāng)土體達(dá)到了強(qiáng)度要求時(shí)應(yīng)開挖深坑，在坑底穿過或接近了不透水的土層時(shí)，要驗(yàn)算坑底土體的抗浮穩(wěn)定性，從而對(duì)土層加固注漿的厚度加以確定。在實(shí)際的補(bǔ)救處置時(shí)可以結(jié)合實(shí)際情況綜合采用注漿和井點(diǎn)降水這兩種方法來對(duì)管涌進(jìn)行處理，以提高補(bǔ)救的效果。

2.2.4 采用濾水壓重的方式進(jìn)行補(bǔ)救

如果發(fā)生了嚴(yán)重的管涌事故，出來了大量的涌砂和涌水時(shí)，在其他的補(bǔ)救措施均無法及時(shí)采用的情況下，可以在管涌口處直接分層壓填濾水材料，其壓重顆粒應(yīng)按照由小到大的順序自下而上依次壓填，并按照管涌的具體程度來決定厚度，且每一分層的厚度都應(yīng)保持在30cm以上。

2.2.5 利用旋噴樁或攪拌樁進(jìn)行止水補(bǔ)救

造成管涌事故發(fā)生的一個(gè)主要因素是圍護(hù)結(jié)構(gòu)沒有完全閉合。如果接縫的寬度大于5cm時(shí)應(yīng)采用攪拌樁或者高壓旋噴的方式來進(jìn)行止水補(bǔ)救。實(shí)施補(bǔ)救時(shí)可以在樁間的外側(cè)進(jìn)行單根旋噴樁或攪拌樁的施作，另外，還應(yīng)在樁體外側(cè)進(jìn)行攪拌樁墻或者旋噴樁墻的施工。

3 結(jié)語

深基坑工程在施工時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到管涌和流砂事故的發(fā)生，因此，在進(jìn)行施工方案的設(shè)計(jì)時(shí)就要做好排水補(bǔ)救的應(yīng)急預(yù)案。同時(shí)，在施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)按照預(yù)案要求準(zhǔn)備好應(yīng)急處置時(shí)多需要各種材料和相關(guān)設(shè)備。某些建筑區(qū)域的土層情況較為復(fù)雜，造成地質(zhì)報(bào)告難以全面準(zhǔn)確的反映該區(qū)域的滲透參數(shù)，因此，在計(jì)算深基坑工程的涌水量時(shí)會(huì)出現(xiàn)一定誤差，進(jìn)而導(dǎo)致流砂和管涌現(xiàn)象的發(fā)生。所以，在對(duì)深基坑工程進(jìn)行降水設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要對(duì)地質(zhì)報(bào)告進(jìn)行認(rèn)真的分析，還應(yīng)開展相關(guān)的試驗(yàn)，以充分了解土層性質(zhì)。在此基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)才能制定出更有針對(duì)性的補(bǔ)救措施，保證深基坑工程的施工安全。補(bǔ)救措施的重點(diǎn)是迅速準(zhǔn)確，因此需要快速的對(duì)事故原因進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，并及時(shí)根據(jù)相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案來開展補(bǔ)救。更重要的是應(yīng)做好相關(guān)的預(yù)防措施，以減少管涌和流砂事故的發(fā)生，才能使深基坑工程更加順利的進(jìn)行施工。

[1] 嚴(yán)秀敏. 淺論深基坑開挖流砂、管涌應(yīng)急降水技術(shù)[J]. 建材與裝飾，2013 （9）：136-138.