黃望來(lái) 劉兵 劉輝

摘要：本文通過(guò)對(duì)城市某深基坑止水帷幕突發(fā)流砂、突涌事故引起坑壁土體流失，坑外地面塌陷的應(yīng)急處置，分析探討了深基坑土的滲透破壞的危害及止水帷幕流砂、突涌事故的防治措施。

Abstract： This paper analyzes and discusses the hazards of the seepage damage of deep foundation pit soil and the prevention measures of quicksand and inrushing accidents through the emergency measures for soil erosion on the pit wall and ground collapse outside the pit caused by sudden quicksand and inrushing accidents of a deep foundation pit in a city.

關(guān)鍵詞：深基坑;止水帷幕;流砂;突涌;防治

Key words： deep foundation pit;water-stopping curtain;quicksand;inrushing;prevention and control

中圖分類號(hào)：TU753? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）27-0137-04

0? 引言

目前城市建設(shè)飛速發(fā)展，市中心區(qū)域土地資源越趨稀缺，建筑物地下室開挖深度越來(lái)越大，基坑止水帷幕承受的水壓力越來(lái)越大。由于基坑止水帷幕封閉不嚴(yán)發(fā)生流砂、突涌，造成周邊建（構(gòu)）筑物地基下陷沉降或基坑整體失穩(wěn)的事故時(shí)有發(fā)生，因此基坑止水帷幕流砂、突涌防治愈顯重要。

1? 工程概況

1.1 基坑止水及支護(hù)方案

昆明市某基坑支護(hù)工程位于市中心區(qū)域，基坑西側(cè)緊靠某小區(qū)開挖深度19m，支護(hù)結(jié)構(gòu)采用Φ1800@2300、L=46000旋挖鉆孔混凝土灌注樁;旋挖支護(hù)樁靠基坑外側(cè)采用三軸深攪止水帷幕樁3Φ850@1200、L=32m，支護(hù)樁間為Φ1200、L=32m三重管高壓旋噴止水樁，施工完成時(shí)間2017年08月08日。本工程設(shè)三層鋼筋混凝土內(nèi)支撐（四個(gè)角撐+中間對(duì)撐），已于2018年1月全部施工完成。（圖1）

基坑西側(cè)外部為車道，開挖深度6.0m，詳見C-C、D-D平面及剖面圖。車道基坑支護(hù)樁采用？準(zhǔn)1000@1500、L=13m旋挖鉆孔混凝土灌注樁，支護(hù)樁間為Φ1000、L=13m三重管高壓旋噴止水，施工完成時(shí)間2017年09月05日。主樓19m深基坑止水帷幕發(fā)生流砂、管涌時(shí)尚未開挖，主樓深基坑回填后施工，采用一層雙拼槽鋼傳力梁支撐支護(hù)。（圖3、圖4）

1.2 地質(zhì)及水文情況

1.2.1 地質(zhì)情況

勘察報(bào)告揭示基坑側(cè)壁土層分布如下：

①層-素填土：褐黃、褐紅、褐灰色，局部深灰色，濕，以粘性土為主，可塑狀態(tài)為主，局部硬塑狀態(tài)，中～高壓縮性。含少量風(fēng)化礫石、腐植物等，局部含少量有機(jī)質(zhì)。該層填土?xí)r間15年以上，自重固結(jié)已基本完成，整體狀態(tài)較好，但結(jié)構(gòu)性、均勻性較差。

①1層-雜填土：褐紅、灰褐、褐黃等色，稍濕，為回填建筑垃圾，包括磚塊、砼塊、碎塊石等，少量粘性土充填物，該層為場(chǎng)地拆遷整平的新近堆填土，結(jié)構(gòu)松散，固結(jié)差，均勻性差。

②層-粉質(zhì)粘土：褐黃、褐灰、褐灰夾黃色，濕，可塑狀態(tài)為主，局部硬塑狀態(tài)，中壓縮性。該層稍有光澤，無(wú)搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等，間夾少許風(fēng)化礫石及植物根須。

③層-粉土：褐灰、蘭灰色，濕～很濕，中密～密實(shí)，中壓縮性。該層搖振反應(yīng)迅速，無(wú)光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度低，韌性低。夾少許腐質(zhì)物，均勻性及顆粒級(jí)配差，局部含5～20%粒徑2～20mm強(qiáng)風(fēng)化砂巖、玄武巖礫石，局部漸變?yōu)榉凵啊?/p>

③1層-圓礫：褐灰、蘭灰色，局部蘭灰夾褐黃色，飽和，稍密。礫石含量50～60%，礫徑2～10mm為主，少量10～30mm，顆粒級(jí)配差，外形呈圓形、亞圓形，母巖成分以中風(fēng)化砂巖及玄武巖為主，粉土、粉砂充填。該層均勻性較差，含礫量及粒徑變化較大，部分地段漸變?yōu)榈[砂。

③2層-粘土：灰、褐灰色，局部淺蘭灰色，很濕，可～軟塑狀態(tài)，高壓縮性。該層稍有光澤，無(wú)搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等。含少量腐植物及有機(jī)質(zhì)。

④層-粘土：蘭灰、灰夾蘭、褐灰色，濕，可塑狀態(tài)為主，局部硬塑狀態(tài)，中壓縮性為主，局部高壓縮性。該層稍有光澤，無(wú)搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性高。含少量腐植物，局部夾有機(jī)質(zhì)土薄層。

④1層-粉砂：褐灰、蘭灰色，飽和，中密，中壓縮性。含少量腐植物，均勻性及顆粒級(jí)配差，局部含10～20%粒徑2～10mm強(qiáng)風(fēng)化砂巖、玄武巖礫石，局部漸變?yōu)榉弁痢⒅猩啊?/p>

1.2.2 地基土工程性質(zhì)評(píng)價(jià)

③層粉土：平均厚度，2.92m;其自穩(wěn)定性一般，透水層及富水性弱～中等。

③1層圓礫：平均厚度，3.16m;其自穩(wěn)定性較差，為強(qiáng)含水層及透水層。

④1層粉砂：平均厚度，2.29m;其自穩(wěn)定性較差，透水性及富水性強(qiáng)?；娱_挖過(guò)程中應(yīng)采取相應(yīng)工程措施防止以上土層可能出現(xiàn)的流砂、突涌現(xiàn)象。

1.2.3 水文條件

表部主要為賦存于地表人工填土層的上層滯水，其透水性與富水性弱;中部主要賦存于③層粉土、③1層圓礫、④1層粉砂的孔隙水型潛水，分布厚度、范圍較大，為強(qiáng)含水層及透水層。且③層粉土、④1層粉砂為可液化土層，地基液化指數(shù)ILE=0.42～14.03，綜合判定地基的液化等級(jí)為中等。下部主要為賦存在⑤1、⑥1、⑨1層粉土及⑦1、⑧1層粉砂中的孔隙水型潛水，⑤1、⑥1、⑨1層粉土及⑦1、⑧1層粉砂分布范圍廣，有一定厚度，尤其⑦1、⑧1層粉砂分布穩(wěn)定，厚度大，透水性及富水性強(qiáng)，水量大。中下部含水層上均分布有一定厚層的相對(duì)隔水粘性土層，本場(chǎng)地地下水具微承壓性。

基坑地下水穩(wěn)定水位（混合水位）埋深在現(xiàn)地表下0.95～2.20m之間，地下水豐富。粉土、圓礫與粉砂層厚度大，最大達(dá)11m，含水豐富，滲透性強(qiáng)，補(bǔ)給條件好，涌水量大。根據(jù)勘察報(bào)告提供的抽水試驗(yàn)，水位降深19.8m，綜合滲透系數(shù)12.3m/d，降水影響半徑在314.2m，涌水量為9022.3m3/d。

1.3 周邊環(huán)境狀況

基坑西側(cè)為某住宅小區(qū)，4-4剖面對(duì)應(yīng)2層配電室及儲(chǔ)物間。經(jīng)第三方房屋安全鑒定單位鑒定為：Csu級(jí)，已屬于臨近危房標(biāo)準(zhǔn)，抗震性及抗干擾性極差，且距離基坑開挖線最近為：11.0m。小區(qū)圍墻與19m深基坑之間設(shè)計(jì)為后期開挖的車道，車道基坑止水樁、支護(hù)樁與冠梁已提前施工，土方尚未開挖。作為基坑支護(hù)與主體施工的臨時(shí)施工通道。

2? 流砂、突涌發(fā)生經(jīng)過(guò)

2.1 流砂、突涌發(fā)生

2018年11月21日14∶35，基坑西側(cè)4-4剖面第三層支撐梁底以下1.2m處，地下深度16m。4-4剖面角部支護(hù)樁間位置開始出現(xiàn)滲漏水，該部位基坑土方已于2018年9月26日開挖至坑底1869.70m標(biāo)高。15∶50坑壁漏水加大，導(dǎo)致此處坑底位置護(hù)壁內(nèi)側(cè)噴射混凝土面層鼓裂，伴隨流砂、突涌，呈間歇性質(zhì)，每隔40～60分鐘帶壓沖出2m以外。如不及時(shí)封堵處置，土體流空擴(kuò)大將引起周邊圍墻及建（構(gòu)）物的下沉坍塌，并導(dǎo)致基坑支撐結(jié)構(gòu)位移開裂甚至傾覆，后果不堪設(shè)想。

2.2 應(yīng)急處置

①應(yīng)急方案：現(xiàn)場(chǎng)值班技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情后，立即報(bào)告啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，及時(shí)抽調(diào)搶險(xiǎn)物資及人員組織搶險(xiǎn)堵水止漏。在流砂、突涌險(xiǎn)情發(fā)生后，采取了內(nèi)堵外封的處置措施。

②分工及實(shí)施：搶險(xiǎn)組根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)涌砂量判斷，坑壁外側(cè)涌砂量約有50立方，坑底涌水部位附近主體單位開挖的集水坑及基礎(chǔ)筏板工作面已被泥砂掩埋，坑壁涌砂口直接可以聽到上部不時(shí)有土體塌落的聲音，坑壁以外很可能已形成較大的空洞。應(yīng)急處置人員分成二組：第一組在涌水部位上面破除坑頂硬化道路，由上至下探測(cè)坑外孔洞;第二組在突涌處擊入注漿鋼花管，外裹草席對(duì)洞口進(jìn)行砂水分離引流、封閉注漿與積水抽排。

第一組：4-4剖面坑頂區(qū)域原施工有一口9m深Φ630鋼管回灌井，后被硬化道路覆蓋。采用破碎錘破除硬化道路，露出井口，再使用挖掘機(jī)將臨近坑邊鋼管回灌井井管拔出，發(fā)現(xiàn)井底部位已與坑壁外側(cè)滲漏空洞區(qū)域連通。隨即從井口部位回填袋裝水泥+速凝劑+草席混合料封底止水，然后回填約50立方C20早強(qiáng)混凝土封堵空洞。

第二組：將坑內(nèi)護(hù)壁樁間漏水涌砂位置，先破除已施工掛網(wǎng)噴射砼面層，水平打入端部開孔Φ48鋼花管引流。然后樁間碼砌袋裝水泥，豎向打入Φ48超前鋼管錨桿支擋，并在支護(hù)樁上植筋（Φ25鋼筋）固定面層鋼筋網(wǎng)片，然后噴射混凝土封閉，養(yǎng)護(hù)到70%強(qiáng)度后采用水泥、水玻璃雙液注漿封堵水平Φ48鋼花管止水。

③應(yīng)急處置。由于土體漏空部分及時(shí)回填，坑壁涌砂、突涌成功封堵，坑外土體變形穩(wěn)定及基坑支撐結(jié)構(gòu)安全。11月22日5：30基坑邊壁基本不再涌砂，只有引流鋼花管漏出少量清水，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示基坑周邊建（構(gòu)）筑物變形穩(wěn)定，地下水位無(wú)明顯變化。

④加固措施。

1）基坑4-4剖面及3-3剖面局部坑頂沿三軸深攪止水樁外側(cè)施工一排連續(xù)咬合的Φ1200@800、L=27m三重管高壓旋噴樁。加強(qiáng)止水的同時(shí)對(duì)基坑西側(cè)（包括車道位置）已經(jīng)擾動(dòng)的土體進(jìn)行灌漿加固，以減弱或消除坑外動(dòng)水的影響，保證后期車道基坑開挖支護(hù)安全。

2）4-4剖面支護(hù)樁內(nèi)側(cè)重新植筋，掛設(shè)鋼筋網(wǎng)片后噴射100厚 C20混凝土面層，縱橫設(shè)Φ16加強(qiáng)鋼筋與支護(hù)樁縱向鋼筋焊接，增強(qiáng)此區(qū)域護(hù)壁面層剛度。

3）坑壁其他滲漏處預(yù)埋Φ48鋼花管進(jìn)行素水泥+水玻璃雙液注漿封堵。

4）原回灌井損壞，靠西側(cè)適合位置增設(shè)2棵Φ89鋼管水位觀測(cè)井及回灌井。

3? 原因分析

①根本原因：土中（水的）滲透破壞有兩種基本形式，即流土和管涌。我國(guó)的工程地質(zhì)界經(jīng)常將砂土的流土叫流砂，而將黏土的流土叫突涌[1]。土中水及其滲流是工程失事及發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的重要原因，土木工程不應(yīng)忽視土中水的滲流問題[1]。在動(dòng)水作用下坑壁或坑底液化土層易形成流砂、突涌事故。

本工程地下水豐富，坑壁水壓大?；又邢虏亢畬由暇植加幸欢ê駥拥南鄬?duì)隔水粘性土層，本場(chǎng)地地下水具微承壓性。且坑外存在地下暗河，排水管道長(zhǎng)期滲漏帶來(lái)的動(dòng)水壓力，導(dǎo)致③層粉土、④1層粉砂可液化土層在承壓水及坑外動(dòng)水的作用下，通過(guò)基坑護(hù)壁上薄弱位置（水頭差達(dá)13m）滲漏進(jìn)入基坑。盡管基坑做了三軸深攪止水樁及旋挖鉆孔支護(hù)樁樁間三重管高壓旋噴樁止水處理，但不可避免在坑外旋挖鉆孔樁與三重管高壓旋噴樁接縫及等薄弱位置間產(chǎn)生了滲漏通道，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的地下污水腐蝕，在流砂、突涌位置坑內(nèi)外水頭差達(dá)13m，大量地下水夾帶砂粒在動(dòng)水作用下，通過(guò)基坑下部薄弱位置逐漸向基坑內(nèi)涌入，導(dǎo)致護(hù)壁面層在開挖至基底近2個(gè)月后被鼓裂產(chǎn)生流砂、突涌。

②直接原因：止水帷幕施工質(zhì)量缺陷。本次坑壁突水涌砂事故直接原因?yàn)橹ёo(hù)結(jié)構(gòu)樁間三管高噴及三軸止水帷幕施工質(zhì)量缺陷造成;而地下水水質(zhì)異常是影響止水樁質(zhì)量的重要原因。

根據(jù)基坑西側(cè)某小區(qū)住戶調(diào)查反映，此位置在60年代初期的確存在河溝，后被掩埋。從滲漏出的水質(zhì)帶有強(qiáng)烈的刺激性氣味，說(shuō)明在此處坑頂附近排污管道滲漏可能。由于地下滲漏污水與三軸深攪止水樁與高壓旋噴樁水泥土發(fā)生不良反應(yīng)，大量動(dòng)水稀釋沖走水泥漿，局部水泥土存在薄弱位置。

③管理原因：地下水位巡視監(jiān)測(cè)未及時(shí)發(fā)現(xiàn)滲漏點(diǎn)?？禹敾毓嗑谑褂闷趦?nèi)已進(jìn)行井口封堵硬化上部路面，回灌井施工完后未進(jìn)行定期清洗疏通，搶險(xiǎn)拔出后下部4m被土填埋，導(dǎo)致坑外水位長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)不準(zhǔn)確或無(wú)法監(jiān)測(cè)，坑外水位未控制在設(shè)計(jì)水位，保證滲透壓力穩(wěn)定。坑壁開挖后一直滲水，未引起高度重視，如分析原因采取預(yù)防措施。

4? 預(yù)防措施

①環(huán)境調(diào)查與設(shè)計(jì)方案選型：開工前應(yīng)對(duì)特殊環(huán)境地質(zhì)水文情況進(jìn)行現(xiàn)狀與歷史調(diào)查核實(shí)，針對(duì)地下管道滲漏等不利部位提前采取加強(qiáng)措施，如采取三軸深攪樁或高壓旋噴樁水泥漿中摻加早強(qiáng)劑或增加水泥用量。

針對(duì)地下水豐富地段，盡量不采用外錨結(jié)構(gòu)，避免在止水帷幕上開孔。外錨結(jié)構(gòu)鉆孔擾動(dòng)坑外土層，錨孔封堵不嚴(yán)造成地下水土流失，引發(fā)坑壁流砂、突涌事故。

②滯水與承壓水：在基坑工程中，人們往往重視潛水，忽略上層滯水和下層承壓水。上層滯水成因復(fù)雜，比如附近各類輸水管線，當(dāng)基坑開挖時(shí)（尤其是土釘墻支護(hù)）會(huì)由于地基土位移而開裂漏水，或者使原來(lái)漏水管線的損害進(jìn)一步加劇，嚴(yán)重危及工程。而降水如果不處理下部承壓水，即使不發(fā)生滲透破壞，也可能影響土中有效應(yīng)力而使支護(hù)結(jié)構(gòu)失效[1]。尤其是回填土、飽和軟粘土中的上層滯水流失導(dǎo)致土體固結(jié)沉降，將引起基坑周邊建（構(gòu)）筑物與地下管線的不均勻沉降、開裂及滲漏。

③施工質(zhì)量過(guò)程控制：4-4剖面三軸深攪樁、旋挖鉆孔支護(hù)樁、樁間高壓旋噴樁等施工過(guò)程照片、施工記錄資料應(yīng)及時(shí)反映噴漿量、冒漿量、樁身砼充盈系數(shù)、返渣及返水等異常情況，采取預(yù)防措施，不留質(zhì)量隱患與安全風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)市中心城區(qū)拆舊建新場(chǎng)地，特別注意地下障礙的挖除并回填密實(shí)，防止偏樁現(xiàn)象發(fā)生。

④基坑監(jiān)測(cè)巡視及回灌：基坑開挖后發(fā)現(xiàn)支護(hù)樁垂直度偏差較大，且樁間高壓旋噴樁身不完整未與支護(hù)樁有效搭接，應(yīng)提高警惕。特別注意回灌井回灌水量大小及流失下落速度與坑壁滲漏水的關(guān)系，保證坑外水位穩(wěn)定。

發(fā)現(xiàn)基坑底周邊坑壁噴射砼面層有滲水漏砂現(xiàn)象，必須查找分析原因，對(duì)薄弱部位進(jìn)行引流或加固封堵，杜絕冒砂現(xiàn)象，坑外水位等各項(xiàng)基坑監(jiān)測(cè)至少觀測(cè)至底層地下室基礎(chǔ)筏板澆灌，基坑回填完成為止。

⑤坑邊坑、坑中坑加固：在城市深基坑支護(hù)止水帷幕施工過(guò)程中，由于坑邊坑或坑中坑加深開挖造成坑底流砂、突涌事故也屢見不鮮。本工程電梯井坑中坑深達(dá)3m，預(yù)防措施為設(shè)計(jì)先根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-2012）進(jìn)行坑底土體突涌穩(wěn)定性驗(yàn)算，并及時(shí)進(jìn)行坑邊坑或坑中坑止水加深及坑底封閉施工，然后進(jìn)行坑邊坑或坑中坑的開挖支護(hù)，未發(fā)生坑底流砂、突涌事故。

參考文獻(xiàn)：

[1]李廣信.巖土工程20講-巖壇漫話[M].北京：人民交通出版社，2007.

[2]陸軍.獨(dú)特環(huán)境下的深基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)及施工[J].建筑施工，2016（09）.

[3]周紅波，蔡來(lái)炳.軟土地區(qū)深基坑工程承壓水風(fēng)險(xiǎn)與控制[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015（01）.

作者簡(jiǎn)介：黃望來(lái)（1973-），男，湖南醴陵人，本科，畢業(yè)于鄭州工業(yè)大學(xué)工業(yè)與民用建筑專業(yè)，現(xiàn)任昆明軍龍巖土工程有限公司咨詢總監(jiān)，注冊(cè)一級(jí)建造師與注冊(cè)一級(jí)造價(jià)師，主要從事工程項(xiàng)目技術(shù)與造價(jià)管理。