深基坑内管涌、流砂的事故原因及补救措施

靳 虎 聂集祥 肖克云 何逸龙 罗兵兵

黄河科技学院应用技术学院，河南济源 459000

随着我国经济水平的提高，城市化进行的速度也在不断加快，在城市建设的过程中出现了越来越多的大规模建筑，这些建筑附有较深的超大地下室。而且随着人们对于居住环境和生活品质的追求，很多大型建筑开始选在在河岸边进行施工建设。因此，对于建筑物的基础施工提出了更高的要求。在深基坑的施工中应根据实际情况采取相应的降水措施，例如，利用深井降水或轻型井点等人工降水的方式，以及通过围护抗渗等措施来达到设计和施工的要求。然而有些建筑工程会遇到地下有不透水的土层存在、不同土层在渗透系数上有较大差异、或者土层中有粉砂层夹杂，且其渗透系数比较大以及遇到人工水管在深基坑附近发生漏水等各种复杂的地质和水位情况，这些都会有可能导致深基坑出现管涌或流砂等事故，严重影响施工的正常进行。因此，相关的施工单位和技术人员应准确分析造成管涌和流砂事故的主要原因，并及时采取有针对性的处理措施加以补救。

1 深基坑工程发生管涌和流砂事故的主要原因

1.1 深基坑工程发生流砂事故的原因

松散的小颗粒土在饱和以后，由于动水所产生的压力作用而发生流动悬浮，就形成了流砂。动水压力作用于土体颗粒，产生了相应的拖拽，这种拖拽力就被称为渗流力。如果水自下而上发生渗流，则渗流力的方向向上；反之，则渗流力的方向向下，始终与渗流的路径保持相同。渗流力的大小和水力梯度是正比例关系。如果渗流力向上，且超过了土体的自重时，因为土体饱和出现了软化现象，降低了其抗剪强度，就会使颗粒间的应力作用消失，造成土粒出现悬浮现象而产生移动，土体的稳定性减弱，因而导致流砂事故的发生。

1.2 深基坑工程发生管涌事故的原因

深基坑工程在施工时没有在基底进行碾压并做好铺垫层，造成底板的防渗结构较差，就有可能在地下水的压力作用下发生管涌。一般来说，地基土的厚度分布和颗粒粗细程度的一致性，以及其接触的连续性与管涌的产生密切相关。特别是在承压水发生垂直方向上的渗透时，各土层的渗透力和流速都存在明显的不同，这就会带走接触面上的一些细小的颗粒，进而造成接触面发生被冲刷的现象。某些深基坑工程的下方存在承压水，因此在基坑的开挖过程中，含水层上方所覆盖的不透水层厚度在不断降低，最终造成基坑底板被承压水所冲破，由此而产生了管涌事故。发生管涌后，基底破裂，且地下水发生突涌，会使深基坑的边坡发生失稳的情况，同时相关的支护结构甚至周边建筑都会出现位移或沉降。这些问题不仅对地基造成了极其严重的破坏，也给施工带来了更大的难度。

2 深基坑工程发生管涌和流砂事故的主要原因时的补救措施

2.1 发生流砂事故时的补救措施

一旦发现出现了流砂事故要立即停止开挖施工，并尽快进行回填，也可以采取注水的办法，直至达到地下水的浸润位置。同时在深基坑的周围应设置闭合井点，使地下水位尽快回落。

2.1.1 对流砂发生点进行封堵

如果发现在深基坑的开挖作业面或者坑壁发生流砂事故时，首先应尽快明确流砂的具体位置、流砂量和其范围等情况，并立即用水泥以及袋装粘土等封堵材料进行反压回填。通过降低动水压力或增加压重的方式来封堵流砂点。反滤层应在水流的连出段进行分层铺设。同时通过在渗流的向上地表出口覆盖透水材料增加压重的方式来对渗流力加以制衡，从而使溢流出口能够保持稳定性。如情况紧急时可以在流砂点采用铺设竹席同时抛入大型石块，以及填土或灌水等方式来进行应急补救。补救施工要尽量加快速度，才能有效控制住事故范围。

2.1.2 采取应急降水措施

可以利用井点或管井等措施来促使地下水位下降，回落到基坑坑底下方。还在深基坑的四周布设咬合桩或搅拌桩等设施形成止水帷幕，以降低动水压力，并延长地下水发生渗流的路径，从而对地下水流进行堵截。也可以结合流砂的具体位置，在围护墙的外通过注浆等方式来封堵流砂点。如果其他补救措施无法对流砂点进行有效封堵时，可以采用液氮或者液氨来冻结流砂点，通过断截水力联系的方式来对地下水的渗流加以阻断。

当流砂事故发生时要对基坑周边的水管情况进行密切的监测。另外，还要对地下水的水源补给情进行观察，对各种相关信息要及时进行分析处理，以便迅速采取应对措施。

2.2 发生管涌事故时的补救措施

由于管涌发生的程度并不相同，而且其相关的地质条件也存在较大的差异，因此，补救措施也不一致。在实际处理时应结合具体的管涌情况进行相应的疏排，并灵活采用多种补救方案进行综合性的应急处置。

2.2.1 利用集水井进行排水补救

如果管涌发生时深基坑的坑底标高超过了不透水的土层，同时周围未经过施工的土体中地下水的浸润线也没有超过坑底标高，在这种情况下可以通过集水井来进行排水处理。当基坑在地下水的承压作用下发生管涌事故时，要及时在管涌口覆盖砂石来防止管涌口流失砂土，并立即在坑底位置挖掘临时性的集水坑，通过水泵将水排出。当抢挖作业进行到坑底的标高位置时，可以利用潜水泵对埋入坑底土中的集水井中的水进行抽排。在集水井和管涌点将应设置排水盲沟，从而使涌水能够通过盲沟进入集水井中。在管涌点的数量比较多的情况下，可以在坑底铺设砂石作为垫层。

2.2.2 利用管井进行减压降水补救

发生管涌事故时可以在深基坑外采取降水措施来使水力供应得到有效的降低，减少压力差，从而对管涌事故进行有效的控制。其主要的补救方式为在深基坑的外侧对发生管涌的位置相对应处设置井点，进行降水。通过对该段的地下水进行抽排来降低其水位，从而阻断其供应水力，逐步对管涌程度加以控制。但是采取井点降水的补救方式时，需要耗费一定的时间来完成相关的施工作业，因此，在实现有效降水前要首先采取一些疏排或反压等措施来缓解管涌程度，防止管涌出现进一步的扩大。另外，要在综合分析计算承压水的土层渗透参数和水头高度的基础上，结合深基坑的实际大小来确定井点的数量。

2.2.3 采用注浆法进行应急补救

如果是在深基坑工程的局部开挖时发生了管涌事故，在承压水头的位置位于顶面标高以下时可以通过注浆法来进行补救处理。在停止开挖作业后首先进行土方的回填施工，回填土方高度超过承压水头位置，并埋没管涌点。然后使用小型注浆设备进行注浆，以加固基坑内的回填土方。在注浆时应在浆液中按比例加入早强剂或者水玻璃等成分，以提高注浆的早期强度，并加快其凝固速度。当土体达到了强度要求时应开挖深坑，在坑底穿过或接近了不透水的土层时，要验算坑底土体的抗浮稳定性，从而对土层加固注浆的厚度加以确定。在实际的补救处置时可以结合实际情况综合采用注浆和井点降水这两种方法来对管涌进行处理，以提高补救的效果。

2.2.4 采用滤水压重的方式进行补救

如果发生了严重的管涌事故，出来了大量的涌砂和涌水时，在其他的补救措施均无法及时采用的情况下，可以在管涌口处直接分层压填滤水材料，其压重颗粒应按照由小到大的顺序自下而上依次压填，并按照管涌的具体程度来决定厚度，且每一分层的厚度都应保持在30cm以上。

2.2.5 利用旋喷桩或搅拌桩进行止水补救

造成管涌事故发生的一个主要因素是围护结构没有完全闭合。如果接缝的宽度大于5cm时应采用搅拌桩或者高压旋喷的方式来进行止水补救。实施补救时可以在桩间的外侧进行单根旋喷桩或搅拌桩的施作，另外，还应在桩体外侧进行搅拌桩墙或者旋喷桩墙的施工。

3 结语

深基坑工程在施工时经常会遇到管涌和流砂事故的发生，因此，在进行施工方案的设计时就要做好排水补救的应急预案。同时，在施工现场应按照预案要求准备好应急处置时多需要各种材料和相关设备。某些建筑区域的土层情况较为复杂，造成地质报告难以全面准确的反映该区域的渗透参数，因此，在计算深基坑工程的涌水量时会出现一定误差，进而导致流砂和管涌现象的发生。所以，在对深基坑工程进行降水设计时，不仅要对地质报告进行认真的分析，还应开展相关的试验，以充分了解土层性质。在此基础上结合实践经验才能制定出更有针对性的补救措施，保证深基坑工程的施工安全。补救措施的重点是迅速准确，因此需要快速的对事故原因进行准确判断，并及时根据相应的应急预案来开展补救。更重要的是应做好相关的预防措施，以减少管涌和流砂事故的发生，才能使深基坑工程更加顺利的进行施工。

[1] 严秀敏. 浅论深基坑开挖流砂、管涌应急降水技术[J]. 建材与装饰，2013 （9）：136-138.