劉 波 付 磊

（瀏陽(yáng)經(jīng)開(kāi)區(qū)投資發(fā)展有限公司，湖南 瀏陽(yáng) 410331）

大部分基坑事故與地下水控制不當(dāng)有關(guān)，故地下水控制是深基坑工程成功的關(guān)鍵。武漢市區(qū)某深基坑工程開(kāi)挖深度最大達(dá)到28.8 m，是武漢地區(qū)開(kāi)挖較深的基坑。盡管該深基坑在施工過(guò)程中出現(xiàn)了一些問(wèn)題，但通過(guò)深入分析原因，采取合理有效的措施，在保證施工安全的前提下節(jié)省投資和工期。

1 工程概況

1.1 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件

該深基坑工程場(chǎng)區(qū)原為武漢王家墩機(jī)場(chǎng)，場(chǎng)區(qū)較為開(kāi)闊，周邊無(wú)明顯建筑物。擬建場(chǎng)地屬于漢口區(qū)長(zhǎng)江I級(jí)階地地貌，地層條件比較復(fù)雜，其土層概化如圖1所示，屬于典型的二元相結(jié)構(gòu)。場(chǎng)地內(nèi)的上層滯水主要賦存于自然地面下4.5～12.1 m范圍內(nèi)，其水量受氣候和周?chē)a(bǔ)給影響較大。粉質(zhì)黏土夾粉土、粉砂層及含圓礫中砂層中含有承壓水，與長(zhǎng)江、漢江存在水力聯(lián)系，且承壓含水層厚度比較大。

基坑總開(kāi)挖面積約21 700 m2，基坑開(kāi)挖深度20.2～28.8 m（坑中坑），基坑呈不規(guī)則多邊形，工程樁采用鉆孔灌注樁。

1.2 基坑降水設(shè)計(jì)方案

基坑降水的目的是疏干和減壓，降水的目的層是粉質(zhì)黏土夾粉土、粉砂以及粉細(xì)砂與粉質(zhì)黏土互層。對(duì)該互層土中的承壓水采用深井降水，該降水方案按穩(wěn)定流承壓非完整井考慮，采用大井法對(duì)基坑最大涌水量進(jìn)行計(jì)算。最后設(shè)計(jì)結(jié)果為，在普挖區(qū)布置57口普通降水井和2口觀(guān)測(cè)井，單井抽水量50 t/h；塔樓區(qū)需布置20口深井降水井和2口觀(guān)測(cè)井，單井抽水量80 t/h，降水井布置如圖3所示。

圖1 降水井結(jié)構(gòu)與地層概化復(fù)合圖

2 基坑工程降水施工過(guò)程中遇到的問(wèn)題

2.1 基坑西側(cè)和南側(cè)放坡段發(fā)生明顯變形和滑塌

基坑的-10.1～-20.2 m標(biāo)高段采用樁錨支護(hù)，基坑的0～-10.1 m標(biāo)高段采用SMW工法樁加放坡噴錨支護(hù)，由于勘察報(bào)告中該地層淤泥質(zhì)土層厚度比實(shí)際厚度小1～2 m，據(jù)此設(shè)計(jì)的SMW工法樁不能滿(mǎn)足基坑開(kāi)挖的要求，在基坑西側(cè)和南側(cè)該支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生變形破壞。事故發(fā)生后進(jìn)行施工變更，西側(cè)和南側(cè)采用二級(jí)放坡加土釘噴錨支護(hù)，在坑內(nèi)采用深井降水的同時(shí)，南側(cè)局部放坡段仍發(fā)生滑塌，其他部位及西側(cè)放坡段坡頂裂隙寬度最大達(dá)20 cm，并有下滑之勢(shì)，且發(fā)展速度加快。鑒于此，采用打木樁和坡底沙袋反壓將其下滑速度控制，并在坡面土釘噴錨掛網(wǎng)支護(hù)和坡底設(shè)排水溝來(lái)排水，但隨著基坑工程的進(jìn)行，滑塌仍緩慢進(jìn)行，且其影響范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。

2.2 基坑周邊沉降明顯

根據(jù)基坑北側(cè)、東側(cè)、南側(cè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)繪制沉降曲線(xiàn)圖2，可知，隨著降水的進(jìn)行，基坑周邊沉降量較明顯。

圖2 沉降曲線(xiàn)圖

從圖2可以看出，由于基坑開(kāi)挖，在基坑未抽水階段，基坑周邊已存在4～20 mm不等的地層沉降。進(jìn)入降水階段，沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降量開(kāi)始增大，且隨著日降水量的增加，監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降速度開(kāi)始提高，這基本與基坑的水位降同步，但在時(shí)效上滯后基坑降水；降水井投入使用的順序是由普挖區(qū)轉(zhuǎn)向塔樓區(qū)，這使得三處沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降呈現(xiàn)出異步性，且由于互層土水位降的滯后性，故基坑周邊沉降也表現(xiàn)出一定的滯后性和異步性。從圖2可以看出，基坑?xùn)|側(cè)和南側(cè)的最大沉降量分別為7.5 cm和8.2 cm，沉降比較大。

2.3 部分降水井出水不連續(xù)且出水量比較小

當(dāng)基坑開(kāi)挖至-6 m時(shí)，降水井開(kāi)始投入工作，但降水井運(yùn)行一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)，部分降水井出水不連續(xù)且出水量比較小，這在降水井?dāng)?shù)量沒(méi)有一定的安全儲(chǔ)備的情況下，對(duì)深基坑進(jìn)行降水施工構(gòu)成一定的威脅。

3 原因分析及解決措施

3.1 基坑西側(cè)和南側(cè)放坡段發(fā)生滑塌的原因分析及解決措施

該基坑工程施工期大多為雨季，水量來(lái)源豐富，地下水位過(guò)高，且上層滯水因黏土層的阻隔而與承壓水水力聯(lián)系微弱?；油林械纳蠈訙荒芎芎玫叵聺B至砂土中隨基坑深井降水而抽排，上層滯水只能從側(cè)向滲出，所以這才致使基坑的西側(cè)和南側(cè)的放坡段在噴錨掛網(wǎng)、打木樁及坡底反壓的情況下仍發(fā)生滑坡。

鑒于此，在基坑內(nèi)水位得到有效控制的前提下，據(jù)宜疏不宜堵的原則，在基坑的西南側(cè)CDE段坡頂增加了7口疏導(dǎo)井 （SD1-SD7）兼作觀(guān)測(cè)井，疏導(dǎo)井結(jié)構(gòu)和布置分別如圖1和圖3所示，以將上層滯水和互層土中的微承壓水導(dǎo)流至地層深處透水性強(qiáng)的砂土層中以通過(guò)深井降水加快上層滯水的抽排，從而達(dá)到標(biāo)本兼治的目的。該場(chǎng)地原上層滯水水位-4.5～-12.1 m，但通過(guò)設(shè)置疏導(dǎo)井后，其水位下降至-14.6～-19.4 m。同時(shí)，基坑的西側(cè)和南側(cè)坡頂?shù)淖畲笏搅芽p穩(wěn)定在20 cm，且其變形范圍得以控制，其效果明顯。

圖3 降水井及沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置圖

3.2 開(kāi)放式基坑降水導(dǎo)致周邊沉降的原因分析及沉降控制

該基坑采用開(kāi)放式降水，對(duì)基坑周邊環(huán)境無(wú)法避免地造成不利影響，其中地面沉降最為突出。在施工降水過(guò)程中如何將地面沉降降至最低成為亟待解決的問(wèn)題。被疏干的含水層及其相鄰的可釋水、欠固結(jié)的部分地層是基坑降水真正引起地面沉降的地層。本工程的上層黏土和粉質(zhì)黏土層釋水困難，且含水量小，對(duì)降水引起的地面沉降貢獻(xiàn)較小，引起沉降的主要地層是賦存承壓水的粉砂及粉細(xì)砂層，故控制好承壓水的抽排量可減少沉降量。信息化施工，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)水位，分區(qū)抽水，按需抽水，是控制基坑周邊沉降的關(guān)鍵。

在基坑開(kāi)挖至地下室底板澆注完畢這個(gè)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)南北二區(qū)觀(guān)測(cè)井的水位監(jiān)測(cè)結(jié)果分別繪制出基坑降水抽水量時(shí)程圖和觀(guān)測(cè)井水位時(shí)程圖如圖4所示，以此來(lái)指導(dǎo)基坑施工。

圖4 觀(guān)測(cè)井水位時(shí)程圖

本基坑施工面積大且開(kāi)挖深，為了將抽水量降至最低，根據(jù)基坑施工面位置和水位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果調(diào)整開(kāi)啟降水井的數(shù)量。觀(guān)測(cè)井G1和G3的水位時(shí)程曲線(xiàn)見(jiàn)圖4，根據(jù)圖4可知，當(dāng)普挖區(qū)降水井開(kāi)始運(yùn)行至20 d的時(shí)候，基坑整體地下水位下降較緩慢，塔樓區(qū)水位降幅較普挖區(qū)小。隨著降水時(shí)間的延長(zhǎng)和降水井開(kāi)啟數(shù)量緩慢增加，普挖區(qū)地下水水位降速變慢并趨于穩(wěn)定，并最終維持在-23 m左右。綜上可知，塔樓區(qū)在普挖區(qū)大量降水的基礎(chǔ)上，并在塔樓區(qū)開(kāi)挖前15 d就啟動(dòng)該區(qū)域布置的降水井，當(dāng)降水至第35 d到第45 d期間，塔樓區(qū)啟動(dòng)的降水井?dāng)?shù)明顯增加，該區(qū)域地下水位也迅速下降，其水位最終維持在-29 m左右，其地下水位在南區(qū)剛開(kāi)始挖土?xí)r就已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的水位。這在一定程度上減少了總抽水量，從而達(dá)到按需抽水，節(jié)約工期的目的。

3.3 部分降水井出水不連續(xù)且出水量比較小的原因分析及解決措施

通過(guò)對(duì)降水井出水問(wèn)題進(jìn)行分析，其原因有以下三點(diǎn)：

（1） 場(chǎng)地的含水層中粉細(xì)砂與黏土層互層，且土層分布不均，設(shè)計(jì)和施工將其簡(jiǎn)化為均勻土層處理，以至運(yùn)行降水井的時(shí)候其黏土層粉質(zhì)顆粒黏附在濾網(wǎng)上，堵塞了濾孔，且互層土中的黏性土層作為相對(duì)隔水層使其越流水量減小，導(dǎo)致出水量變小，從而引起“掉泵”。

（2） 深井濾料的顆?？紫侗绕∏壹?jí)配連續(xù)，施工時(shí)，濾料未填到指定高度，影響深井的出水量。

（3） 洗井不夠及時(shí)和充分，致使成井過(guò)程中護(hù)壁泥皮逐漸老化難以破壞和過(guò)濾層中夾雜的黏性土阻礙滲流路徑，影響滲水效果，以致水量反應(yīng)不靈敏。

針對(duì)上述問(wèn)題提出以下措施： （1） 在互層土地區(qū)，當(dāng)土層釋水速度慢時(shí)，宜通過(guò)增大降水井管徑和井周濾料厚度來(lái)增大降水井的出水速度和出水量，且濾料厚度要均勻。 （2）為了防止堵塞井管而影響出水量，施工過(guò)程中嚴(yán)格控制濾料級(jí)配，濾料圍填完畢后經(jīng)測(cè)量符合設(shè)計(jì)標(biāo)高后方可使用優(yōu)質(zhì)黏土圍填，不得使用大塊黏土。 （3） 改善泥漿指標(biāo)，增加洗井時(shí)間，降水井投入使用前進(jìn)行試抽，當(dāng)出水量和出水速度符合要求時(shí)方可投入使用。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）對(duì)于上層滯水補(bǔ)給充足，放坡深度范圍內(nèi)分布有淤泥質(zhì)黏土或工程性質(zhì)不良的黏土?xí)r，據(jù)宜疏不宜堵的原則，宜在放坡段坡頂設(shè)置疏導(dǎo)井，將其上層滯水疏導(dǎo)至降水井的降水目的層，這對(duì)于控制邊坡變形作用明顯。

（2）對(duì)于采用開(kāi)放式降水的大面積和大降深的深基坑，信息化施工，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)水位，分區(qū)分層抽水以及按需抽水是控制基坑周邊沉降的關(guān)鍵。

（3）對(duì)于基坑周邊環(huán)境比較敏感的地區(qū)，當(dāng)基坑采用開(kāi)放式降水時(shí)，應(yīng)該設(shè)置必要的隔水帷幕輔助基坑降水。

（4）由于黏土夾層水位降的滯后性，使得互層土中的水位降敏感性降低，所以對(duì)于地層條件類(lèi)似于本工程的基坑工程，降水要比基坑開(kāi)挖提前20～30 d進(jìn)行，這有利于縮短水位下降時(shí)間而節(jié)省工期。