深基坑围护结构涌水涌砂事故原因分析对策措施
摘 要:涌水涌砂现象是深基坑工程建设过程中常见的质量问题，严重危害到工程的质量安全。为此本文结合工程实例，介绍了深基坑围护工程场地周围的水位地质条件，重点就基坑开挖过程中涌水涌砂事故产生的原因进行分析，并提出有效的对策措施。 关键词:深基坑工程；水文地质；涌水涌砂；处理措施 中图分类号：tv551.4文献标识码： a 文章编号：
随着我国社会经济建设步伐的加快，城市建筑行业得到了进一步的发展，许多建筑的空间开始向地下开发，基坑开挖深度越来越大，对深基坑工程施工技术和质量提出了更高的要求。但在深基坑工程施工过程中，由于受到地质条件、周边环境、降水不到位和支护方案等因素的影响，基坑时常会产生涌水涌砂的现象，致使工程其它施工环节不能正常作业。若不及时解决好基坑涌水涌砂问题，不仅会延长工程的施工工期，增加施工成本，并且对周边建筑物及人员的安全构成了极大的威胁。因此，施工单位应重视深基坑围护结构涌水涌砂问题，积极寻找合理的、有效的解决措施，以确保深基坑工程的质量安全。 1 工程概况
某工程总用地面积约为22000m2，总建筑面积约18.7×104m2。本工程±0.000m相当于大沽标高+4.200m，场地绝对标高约为+3.500m，相对标高为－0.700m。 2 水文地质条件
该场地范围内按照地下水埋藏条件分为潜水和承压水，潜水主要指赋存于埋深15.00m以上地层中的水，水位埋深约1.70m。承压水主要指赋存于埋深20.00m以下含水层中的水，按照场地地层情况，场地45.00m深度范围内分为以下两个承压含水层。
第一承压含水层一般指埋深约25.00～31.00m段第四系上更新统第五组陆相冲积层粉砂(简称⑦层承压水)。
第二承压含水层一般指埋深约35.00～42.00m段第四系上更新统第三组陆相冲积层粉土、粉砂(简称⑨层承压水)。
根据现场抽水试验测试结果，⑦层和⑨层承压水水位埋深均在12.00m左右，大沽标高约为－8.50m。 3 基坑工程简述
该工程设整体地下室，基坑开挖面积约16600m2。不同建筑部位基坑深度不同，裙房基坑开挖相对标高为－17.40m，开挖深度为16.70m(大沽标高约－13.20m)；主楼基坑开挖相对标高为－19.50m，开挖深度为18.80m(大沽标高约－15.30m)；电梯井基坑开挖相对标高为－25.35m，开挖深度为24.65m(大沽标高约－21.15m)。采用地下连续墙作为基坑支护与止水结构，结构底埋深为33.00m(大沽标高约－28.80m)。具体基坑开挖深度与地层及地连墙的相互关系如图1所示。
图1 基坑开挖深度、地层及地下连续墙关系示意图 4 基坑支护及降水设计方案
4.1 基坑特点
工程周边环境比较复杂，基坑边线东侧距离最近的道路约12m，道路宽约40m，基坑开挖北侧有一栋六层楼，采用桩基础，距基坑边约15m；南侧有一正在建设的工程，周边管线和建筑物较多。边界工程以及周边建筑均距离基坑较近，对基坑施工尽量减少不均匀沉降的要求较高。 4.2 基坑支护方案
考虑到周围环境复杂，该工程采用厚度为1000mm、埋深33.00m的地下连续墙作为支护及止水体系。开挖过程中共设3道水平支撑，水平支撑系统均为钢筋混凝土结构，第一道支撑深度为4.20m，第二道支撑深度为8.90m，第三道支撑深度为14.30m。
电梯井支护类型采用高压旋喷桩，其底部和地下连续墙深度持平，均为33.00m。 4.3 降水设计方案 (1)设计难点
1)本工程周边环境比较复杂，管线和建筑物较多，基坑施工要尽量减少不均匀沉降，环境要求较高； 2)基坑开挖较深，容易引起基坑突涌；
3)由于地下连续墙没有隔断第⑨层承压含水层，基坑下伏高水头的承压含水层，减压降水易引起坑外承压水水头下降。 (2)应对措施
针对本工程特点，采用以下措施解决降水工程中的难点:
1)降水运行必须符合“分层降水、按需降水、动态调整”的原则； 2)坚持信息化施工管理，严格用观测井水位及周边环境监测数据，指导降水运行；
3)减压井施工结束后及时做群井抽水试验，验证降水效果和排水情况。
根据上述分析，该工程疏干井一般设计深度为24.00m、26.00m。考虑到⑨层承压水并未被隔断，经式(1)计算，当基坑开挖到22.33m时，基坑可能会产生突涌，需对⑨层承压水进行减压处理(计算时⑨层承压水顶板埋深按照最浅34.97m考虑)。 f=γshs/rwhw≥1.1(1) 式中:
f为基坑底面突涌安全系数(按《建筑地基基础设计规范》(gb50007-2002)规定取1.1)；hs为基坑底板至承压含水层顶板垂向距离(m)，计算时按承压含水层顶板的最浅埋深；hw为承压含水层顶板以上承压水水头高度(m)；γs为基坑底板至承压含水层顶板之间的土的平均重度(取20.0kn/m3)；rw为地下水的重度(取10.0kn/m3)。
为了防止电梯井开挖过程中出现涌水现象，在电梯井周围分别布设了4口⑨层减压井，并在电梯井内分别布设了2口疏干井，疏干井井深30.00m。成井后通过群井抽水试验表明，在3口减压井开启后，电梯井附近水位能够降到22.33m以下，符合抗突涌验算要求。 4.4 基坑运行状况
基坑地下连续墙施工完毕并达到养护龄期后，随即启动降水井进行降水，土方开挖也有序进行。基坑开挖到18.80m后随即浇筑垫层。但为了电梯井的开挖，在该作业面上进行了高压旋喷桩施工。施工不仅造成作业面泥泞，而且对周围30m以内的疏干井造成了严重的破坏。当电梯井开挖到设计标高时，坑内出现涌水涌砂现象，且在18.80m作业面上也出现裂缝。 3 电梯井中涌水涌砂情况
电梯井开挖前启动了坑中的减压井，但当电梯井开挖到设计标高时，坑内出现涌水涌砂现象，如图2所示。考虑到电梯井底部正好位于⑦层承压水顶板，初步判定为⑦层承压水，由于⑦层承压水被地下连续墙隔断，故施工单位采取挖盲沟、铺石子、安装集水箱等措施，但结果是水越降越多。随后只能将电梯井进行回填，当回填至22.00m时仍然出现涌水现象。施工单位便采用双液注浆，在涌水的地方进行封堵，然后再次开挖到设计标高，但坑底涌水涌砂现象依旧，而且此时在18.80m的作业面也出现了裂缝，如图3所示，施工单位对基坑再次进行回填，等待处理后再开挖。 4 事故原因分析
综合上述情况，分析电梯井出现涌水涌砂及18.80m作业面出现裂缝的原因主要有以下几点:
(1)高压旋喷桩的施工不仅导致电梯井附近30m范围内的疏干井全部破坏，而且造成⑧层相对隔水层受到扰动。电梯井开挖过程中地下水压力不能及时得到释放。
深基坑围护结构涌水涌砂事故原因分析对策措施
