某复线船闸工程深基坑涌水应急除险技术

孙腾飞

（安徽省港航建设投资集团有限公司 合肥 230051）

1 工程概况

某复线船闸位于皖北地区阜阳市颍上县沙颍河上，是某枢纽工程的重要组成部分，属大（2）型水利工程，船闸的上闸首作为挡水结构参与枢纽工程的整体防洪。根据《船闸水工建筑物设计规范》（JTJ307-2001），工程级别为Ⅳ级，复线船闸的上闸首为2 级建筑物，闸室、下闸首为3 级建筑物，导航、靠船建筑物级别为4 级，闸首围堰为4 级建筑物，其他临时建筑物级别为5 级，主要建筑物抗震设计烈度为6 度。该复线船闸属于扩建工程，与一线船闸中心相距仅62m，基坑最大开挖深度达23m。属于典型的高、大、危、深临边深基坑，按照建筑工程基坑设计规范为一级基坑，工程防渗和结构安全尤为重要。

基坑地层以粉质土和砂性土为主，河道已经渠化，水流比降大，上下游水位差常年在6m 左右。根据现场勘探及原位测试成果，闸室建基面高程9.0m，为⑥层（Qal

3）和⑥1层（Qal3）：前者为轻～中粉质壤土，灰色，可塑～硬可塑，夹薄层砂壤土，含贝类外壳，中等压缩性；层厚1.70～6.90m，层底标高12.19～6.39m。后者为砂壤土，灰色，稍密，夹薄层粉质壤土，中等压缩性。层厚1.40～3.00m，层底标高9.28～8.07m。地基承载能力满足船闸闸室基础承载能力要求。涌水险情发生后，建设单位组织专家对工程地质条件进行了论证和分析，认为地质勘察结果覆盖复线船闸建设区，符合相关规范要求，且实际地质情况与勘察结果相符。

结合原一线船闸上游左岸辅导航设计和施工资料分析，为改善闸室墙结构受力条件，一线船闸闸室墙墙后为人工回填土，并设有排水盲沟以快速降低墙后水位；通过对周边基坑附近进行了补充静探孔及物探表明，地基深层存在较大空洞现象。综合分析表明的地下渗流通道的大致位置及走向为：主要入渗点在一线船闸上闸首以上约14m 处引航道底板上，穿过一线船闸上游左岸导航墙下地基土层后，在一线船闸与复线船闸之间以平行于船闸轴线方向向下游延伸，首先在相对薄弱的4#闸室基坑附近一线船闸回填土与原状土结合部击穿出露，随着时间的推移和较长时间的持续管涌，渗流通道逐渐扩大，从而造成基坑涌水。

2 应急处置过程和措施

基坑于2015年6月1日正式开工，结合主体施工要求，基坑采用了管井降水，并制定了“自下往上、流水作业”的施工顺序，即由下游9#闸室基坑开始开挖，然后逐步向上游开挖，边开挖边浇筑底板、廊道和闸室墙，向上游流水式施工作业。在2016年3月中旬险情发生前，5#闸室底板已经浇筑完成；在4#基坑开挖至基准面时，发现基坑降水井边侧渗水，地下水位无法下降。

2016年3月21日在对4#基坑内50#降水井实施封堵后降水井周围出现大量涌水，采用钢护筒加导压管进行疏导，并在出水口处填埋级配砂石料，控制泥沙携带量；3月24日3#基坑49#降水井骤然发生大量涌水，采用沙袋封堵出水口等措施，并在4#闸室与5#闸室之间修筑围堰，并迅速撤离下游基坑作业面施工机械等措施，使得基坑水位稳定在13.5±0.3m 高程处，以保护下游施工作业面和建筑物；但封堵后涌水出水口转移到沙袋封堵与支护桩结合处，即对应原50#降水井附近位置；3月25日开始对现有降水帷幕缺口处进行补井，但是由于上游塌孔现象明显，部分补井未成功。

3月28日，结合对上游河水和出水口的水样温度、酸碱度等测定综合判定，发现涌水水源可能来自上游河水，河水经进水口沿墙后排水盲沟在土体薄弱层，击穿了一线船闸与复线船闸基坑间的土体，需要采取措施封堵一线船闸上游导航墙透水孔，共封堵透水孔21 个，其中7 个有吸力，但封堵后基坑内出水口涌水量没有明显较少；4月1日在一线船闸上游左侧导航墙与基坑之间打设截渗帷幕，对基坑涌水进行截渗，同时修筑下游围堰；4月8日晚高压旋喷桩和钢板桩截渗墙施工完成，基坑出水现象逐渐消失，截渗墙发挥截水作用，高压旋喷桩施工继续。

4月9日上午基坑出水口开始出现短暂回流现象，随后基坑水位继续上升。当天中午钢板桩合龙处上游侧补打高压旋喷桩位置突然出现地面塌陷、管涌现象。紧急在管涌位置周边小范围堆高围堰抬高水位，水位抬高至和上游水位一致时，管涌现象消失；下午在出现管涌位置（包括钢板桩下游位置）突然出现大面积塌陷、管涌，随后基坑内出水口再次开始涌浑水，施工单位机械紧急向塌陷、管涌处抛填袋装土、石块等进行堵漏，沿横向钢板桩堆高土围堰至25.5m 左右，但基坑出水口仍持续涌出大流量浑水。为减少水头差对高压旋喷施工的影响，4月11日回填了3#、4#基坑、并分级充水，在水头差较小条件下进行基坑周边的截渗处理，并对基坑周边扰动土体进行充填灌浆加固。

4月12日下午，3#基坑出水口出水量和泥沙含量急剧加大，需要对下游基坑充水以降低水位差，采用砂砾石封堵3#基坑出水口；并对上游右侧降水井充填中粗砂，基坑进行24h 不间断监测一线船闸上游导航墙的位移、沉降。经过上述措施处理后，出水口出水量稳定，一线船闸及复线船闸位移、沉降没有明显变化，现场险情得到暂时控制。

为堵塞一线船闸上游引航道可能存在的涌水进口，4月14日采用膜袋混凝土覆盖一线船闸上游引航道、压密注浆处理一线船闸上游引航道墙后土体，并将5#基坑充水到16.0m，4#基坑充水到17.0m。并进行压密注浆和高压旋喷桩施工；4月17日经水下探摸发现一线船闸上闸首上游约14m 处底板上发现涌水进口，采用充灌水泥砂浆+混凝土，膜袋混凝土施工过程中进行封堵，共计充灌约160m3，充灌开始后基坑上游降水井在短时间内溢流水泥浆，随后下游3#、4#基坑在充灌过程中出水量逐渐减少，充灌完成后基本停止出水。

3 处置范围及要求

应急处置控制住涌水后，为确保基坑后期施工安全，进一步强化了截渗加固措施，分别沿船闸上闸首周边（右侧至4#、左侧至6#）进行压密注浆，上闸首上游及左右侧采用混凝土截渗墙，同时对上闸首部位支护桩进行接高，闸室两侧（右侧至4#、左侧至6#）采用高压摆喷桩截渗墙。通过以上措施，在上游形成U 形截水帷幕。

3.1 充填灌浆

（1）灌浆范围及灌浆参数。灌浆范围包括钢板桩两侧和截渗墙轴线两侧，其中前者为钢板桩至一线船闸辅导航墙底板边缘，钢板桩下游布置两排，孔距和排距均为1.2m，呈梅花形布置，浆液为纯水泥浆，水灰比0.8，灌浆压力为0.2MPa；后者沿截渗墙轴线布置2～3 排，基坑内侧布置1～2 排，基坑外侧布置1 排，孔距和排距均为1.2m，呈梅花形布置，浆液为水泥膨润土浆，水固比为1.2，水泥占干料比例为20%～30%，灌浆压力为0.05～0.2MPa。

（2）施工工序。灌浆必须按孔分两序进行：先进行第一序孔灌浆，待第一序孔灌浆结束后，再进行第二序孔灌浆，孔口压力应控制在设计最大允许灌浆压力以内，充填灌浆宜一次灌注至设计要求。灌浆质量控制、结束标准以及其他特殊情况处理均按照执行《土坝灌浆技术规范》（SL564-2014）中相关规定。

3.2 混凝土截渗墙

截渗墙范围包括三个部位：第一个部位是1#闸室及上闸首左岸处，该处墙顶高程为19.0m，墙底高程为-3.0m，至少进入第⑦层土体以下1m，墙厚为40cm，为C25 素混凝土防渗墙体；第二个部位是上闸首上游侧，该处墙顶19.0m，墙底高程为-3.0m，至少进入第⑨层土体以下1m，墙厚为80cm，为C25 钢筋混凝土防渗墙体；第三个部位是上闸首及1#～2#闸室右岸，该处墙顶高程为20.0～22.0m，墙底高程为-3.0m，至少进入第⑨层土体以下1m，墙厚为40cm，为C25 素混凝土防渗墙体。

施工时，墙段连接选用接头管法，应保证接缝处端孔的孔斜率和接头洗刷质量，尽量减少墙段连接缝，钢筋混凝土防渗墙段的钢筋笼长度根据槽段长度确定，应急施工质量控制及其他要求均按照《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》（SL174-2014）中相关规定执行。

3.3 高压喷墙

高压摆喷墙采用三管法施工，具体工艺参数由施工前试验确定，摆喷截渗墙的浆压0.5MPa，气压0.5MPa，水压35MPa，进浆密度1.6g/cm3，回浆密度1.3g/cm3，提升速度12cm/min；高压旋喷截渗墙的浆压0.5MPa，气压0.5MPa，水压30MPa，进浆密度1.6g/cm3，回浆密度1.3g/cm3，提升速度l0cm/min。

施工过程中的质量控制及其他要求均按照执行《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-2014）中相关规定。高压旋喷墙的设计抗压强度R =0.5～2.0MPa，渗透系数K＜1×10 cm/s，墙体连续且最小墙厚不小于20cm；高压摆喷墙的设计抗压强度R =0.5～2.0MPa，渗透系数K＜1×10cm/s，墙体连续且最小墙厚12cm。

4 结论

（1）在涌水险情发生后，以成因分析为基础，应急抢险过程中先后采用了填筑围堰、压渗导水、基坑充水、上游封堵、模袋混凝土铺盖、充填灌浆、混凝土截渗墙、高喷法截渗墙等综合技术手段，有效控制了涌水险情扩展，确保了基坑后期施工安全。

（2）临近一线船闸的排水盲沟作为改善一线船闸闸室结构受力状态的构造性措施，但同时成为了渗透破坏通道，并逐渐扩大成为涌水险情，对工程基坑安全造成重大影响。因此，高、大、危、深临边船闸深基坑要充分考虑原船闸结构布置和构造的影响■