闸室基坑管涌处理方案的研究

崔 超

（中建筑港集团有限公司 青岛 266032）

船闸工程基坑开挖普遍较深，且船闸工程一般紧邻河岸，工程地质含水量丰富，地下水位一般较高，对基坑止水、降水提出了很高的要求。管涌是船闸基坑开挖过程中常见的现象，管涌的发生对于船闸基坑及周边建筑物安全构成了严重威胁，对管涌的处理必须要快，不能使管涌事态发展严重。本文对发生在基坑中间位置的某处管涌的发生经过、原因进行分析，并对处理过程进行阐述，旨在对此类管涌处理提供一些思路。

1 管涌发生及处理经过

2012年2月11日，项目部按照施工计划开挖完成7号闸室基坑，此次开挖深度为－2.5～－5.6 m。2012年2月12日07：00在6号基坑与7号基坑分缝间发现涌水，根据观察，涌水含灰黑色泥沙，涌水量有逐渐增大的趋势。出水点具体位置见图1。

图1 降水井平面布置图

项目部发现涌水后，及时通知了监理部及工程办，因12日天气持续降雨，暂时调遣挖掘机到现场填筑围堰，避免涌水浸泡基坑，围堰内下放水泵进行抽排水。2月13日早，管涌部位涌水量稳定，涌水部位扩大为直径约2 m，深度约5 m的沉陷孔洞，经过与设计院等4方共同商定，提出了以下处理方案：首先在管涌位置开挖，保证管涌出水点在开挖坑底中间位置，管涌部位全部用碎石＋砂拌和后回填［1］，顶部放置油桶作为过滤箱，油桶周边全部打孔，外部包裹目布，过滤箱内放水泵将过滤后清水抽出。过滤清水并观测稳定后，用钢管引至底板外侧井管内。外侧井管采用直径300 mm的波纹管，管壁打孔包裹目布，底部采用土工布封底，四周填充碎石沙滤料。横向直径160 mm的钢管埋设完成以后，顶部全部用封底混凝土浇筑。待闸室底板封绞结束且墙后回填到位后，井内停止抽水，待内外水压平衡不再涌水，边侧降水井进行回填及压浆处理，对底板中间预埋钢管进行压浆处理

2月13日按照方案将过滤箱安装完成并顺利抽水，2 d后水质清澈，项目部连续对管涌部位进行观测，至3月7日管涌部位涌水均清澈，水量稳定，涌水量约为20 m3／h，滤料未下陷。3月7日按照既定方案，开挖沟槽下放钢管，将水引至底板外侧，并对7号底板进行了封底。

此后继续每天对管涌涌水进行观测，前期涌水一直稳定，3月底管涌部位水质突然变浑浊，项目部将引水水泵自－8.0 m提高至－6.5 m后水质变化不大，为此于4月1日将管涌部位混凝土凿除并重新开挖补充碎石，并按照设计院要求在7号闸室底板南北侧及下闸首部位共打设5口底标高为－20.0 m的深井进行降水。经过处理后水质清澈，涌水稳定。

4月17日水质再次突然变浑浊，分析原因可能与4月16日晚降水井线路故障导致基坑北侧8口降水井水泵烧坏而停抽有关。根据4月18日管涌处理专题会议要求，项目部对现场降水井线路进行重新梳理，并按要求配备了充足的备用降水设备，保证降水的连续性。同时对管涌部位滤料进行换填，并再次补打深水井，要求滤料中提高砂含量，并且于4月19日对滤料下挖2 m全部进行了换填，并于4月25日在7号底板南北侧补打3口－20.0 m深井进行降水。降水井连续降水后，根据观测，涌水量明显减少，用水量约为13.5 m3／h，但未能持续减少，并且由于滤料砂含量太高，管涌部位涌水无法自滤料中涌出，大部分从滤料和泥土接缝处涌出，并且涌水一直未能滤清，涌水部位滤料持续下沉。为此，项目部于4月29日对滤料再次进行换填（全部用小石子进行换填），至5月2日，水质逐渐清澈，涌水稳定，滤料稳定未下沉。

2 管涌原因分析

根据地质勘探报告［2］，本工程地下水类型主要为上层滞水与空隙性承压水。

场地地表Ⓐ、②层由于存在裂隙、孔隙、孔洞，透水、含水，构成场地上层滞水含水层。⑥、⑧层粘土局部分布，⑤、⑦层粉土与⑨层粉砂互相连通，⑤层室内垂直向渗透系数K＝1.9×10－5c m／s～2.4×10－4c m／s；⑦层室内垂直向渗透系数K＝1.5×10－5c m／s～7.2×10－4c m／s；⑨层室内垂直向渗透系数K＝1.2×10－5c m／s～9.7×10－4c m／s；为弱～中等透水性；⑤、⑦、⑨层共同构成了场地的第一承压含水层（微承压）。上覆②层～④层粘性土室内垂直向渗透系数K＝1.1×10－5c m／s～3.6×10－8c m／s；为微～极微透水性，构成其隔水顶板。⑩层粉质粘土室内垂直向渗透系数K＝1.2×10－8c m／s～7.8×10－8c m／s；为极微透水性，构成其隔水底板。根据地质勘探，场地承压水位为1.93 m。

根据设计图纸，闸室基坑开挖标高为－5.9 m，处于⑤层土内，其下层⑦及⑨层均含有微承压水，特别是⑨层含水层，含水层厚度大，且为粉砂土，如果⑤、⑦层内有小空隙与⑨层相通，极易出现管涌现象，且管涌前期涌出土的颜色为灰黑色粉砂土，根据地质报告，⑤、⑦层为灰黄色，只有⑨层土含有灰色粉砂。并且在基坑开挖及处理管涌开挖过程中，在管涌部位挖出木桩，推测此处原先就存在涌水通道，因此此次管涌极有可能为自⑨层土内沿原有涌水通道涌出的承压水。

3 后期处理方案

3.1 底板施工计划

根据现场安排，计划先施工8，9号底板后，再施工7号底板，最后施工10号底板，7号底板作为倒数第2块施工。

3.2 管涌混凝土封堵方案

管涌部位已经用级配碎石拌和后回填，在顶部放置油桶作为过滤箱，油桶周边全部打孔，外部包裹目布，过滤箱内放水泵将过滤后清水抽出。过滤清水并观测稳定后，用钢管引至底板外侧井管内。在底板施工前，若管涌部位出清水无变化，则对管涌部位进行封底，在挖开区域均采用30 c m的C20混凝土封底。

3.3 降水井的处理

在管涌两侧有5口深井，其中9号、补1号、补2号位于北侧，27号、补3号位于南侧，深井底标高为－20 m，经过持续降水，管涌中出的明水数量较初期有明显减少，但未能继续减少。现在9号深井中有泥砂抽出，暂不进行抽水，观察稳定后再行处理。其他深井及降水井进行持续抽水，以保证地下水位的降低，抽水时间持续到底板宽缝施工完成。

项目部对抽水线路进行专项铺设，北侧500 k VA变压器总线路与船闸发电机进行联接，南侧总线路与315 k VA变压器进行联接，保证停电后0.5 h内可实现2个变压器之间的交互送电，以确保地下降水的进行。在停电期间，在深水降水开始工作抽水之前，引水管中的水泵也不抽水，以减少地下水的水力梯度，以免扰动管涌通道中的泥砂平衡。

3.4 最终处理方案

待闸室7号底板浇筑完成，将两侧土方回填到－3.65 m后，将引出管中的水泵暂停抽水，观测依靠管涌自身水头上升能否达到内外平衡，如不再涌水，则停止引水管中的水泵抽水，并根据情况利用闸室底板预留钢管对管涌处进行压浆封堵。如仍有少量涌水，则设置小功率水泵抽除自溢的水体，并加高引水井高度，水泵上提，观测涌水是否减小，并加快6，7号一层廊道施工速度，待廊道完成后，将土方回填到1.0 m标高后，将水泵停抽，再观测管涌处的水头平衡情况，如不再涌水，即利用预留在闸室中的钢管进行压浆处理。

若7号基坑管涌处封底至底板浇筑期间管涌出现浑水，则将管涌引水水井接高，抽水水泵上提，依靠自身水头减少管涌出水量，另外加快7号底板施工速度，底板浇筑完成后按照上述方案进行处理。为避免出现底板施工期间出现问题，管涌部位封底时间尽量延后，缩短自封底至底板浇筑间隔时间，加强7号底板浇筑前降水井管理工作，确保基坑降水稳定，避免管涌部位出现异常。底板浇筑完成后水头达到平衡则尽快进行压浆处理［3］。

3.5 压浆

3.5.1 浆液配置

采用混合纯水泥浆液，即水泥－水玻璃双液快凝浆液，水泥采用P.O32.5普通硅酸水泥，水灰比为0.6，加入适量水玻璃，含量约为水泥用量的2%，浆液初凝时间控制在1～2 h，具体含量由试验室室内试验确定后现场实施［4］。

3.5.2 施工工序

（1）首先用专用钻机利用底板上预留的钢管孔向下钻孔，钻孔深度为底板底面以下5 m。

（2）利用钻机钻杆由下而上进行压浆，通过高压管将浆液压入注浆管内，此时应配合调节注浆压力、流量，以便浆液顺利压入土体内。注浆压力保持在0.3～0.4 MPa左右，在每一压浆段内灌入一定预估的浆量后（根据《地基处理手册》灌浆溶液总用量Q＝K×V×n×1 000＝1×15.7×0.44×1 000＝6 908 L，根据总量及注浆段高度预估分段注浆量），应停止压浆，待其浆液稳定（一般20 min）后，再把注浆管提起50 c m。再压浆、稳定，拔管至设计标高。压浆时应注意是否冒浆，一旦发现冒浆，应立即停止压浆，待稳定一下，水泥浆初凝后方可再次压浆。

（3）单孔注浆结束后，预留钢管顶部采用圆木塞封堵密实，防止管内浆回喷。3.5.3 质量控制措施

（1）施工期间，认真记录每个注浆孔的注浆压力、注浆时间、水泥用量等参数，并注意底板及其他注浆孔的冒浆情况。

（2）注浆期间，在9号底板上架设测量仪器，对7号底板进行沉降观测，一旦发现底板出现上浮迹象，立即停止注浆，查明原因或减小注浆压力后再进行注浆。

（3）因水泥浆内要掺加水玻璃，水玻璃掺加量应用量杯严格控制用量，水泥浆液要随拌随用，搅拌均匀，不得有结块和有衬垫的浆液待灌。

4 结语

通过以上处理方法可知，对此类基坑底部中间位置管涌的处理，采用过滤引流，后期压浆的处理方式，速度快，方法简便，费用较少，处理效果好，管涌处理过程不影响其他结构物的施工，可为其他类似管涌事故的处理提供参考。

［1］ JGJ79－2002建筑地基处理技术规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2002.

［2］ 江苏扬州水利勘测设计研究院.宝应船闸工程地质报告［R］.扬州：江苏扬州水利勘测设计研究院，2010.

［3］ JGJ120－99建筑基坑支护技术规程［S］.北京：中国建筑工业出版社，1999.

［4］ GB50666－2011混凝土结构工程施工规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2011.