软土地区超深基坑开挖应急管理案例分析*

王海俊

(上海市基础工程集团有限公司，上海 200433)

0 引言

随着城市地下空间的开发利用，各类基坑工程深度、数量、规模不断刷新纪录，但也相应带来一系列事故安全隐患，且在上海、南京、苏州等地基坑事故频发，由此带来的损失也不可估量。险情发生往往因其工程水文地质条件较为复杂，地下水变化规律难以琢磨，尤其是沿海软土地区超深基坑，地下水突涌及渗漏的预防和控制格外重要。

本文以某科学装置项目超深基坑为例，对应急管理全过程进行总结分析，并形成一部分适用于软土地区超深基坑综合抢险的相关经验，为后续类似超深基坑顺利筑底提供一定的理论依据。

1 风险预判及管理制度

1.1 致命性风险分析预判

某项目基坑开挖深度达40.6m，通过水文地质勘察得知，⑦层为第I承压含水层，⑧21层为弱含水层，⑨层为第II承压含水层。且基坑第8道支撑至基坑底部将揭露大量⑦1层砂质粉土层(见图1)，同时⑦层(⑦1和⑦2层)为上海地区第一承压含水层，且⑦1和⑦2层在一定水动力作用下易产生流砂现象，对基坑开挖非常不利。

根据以上水文地质情况并结合常年施工经验，对基坑开挖阶段可能发生的致命性风险进行识别预判，主要分为：地下连续墙接缝处渗漏、墙体渗漏、基坑底部⑨层承压水突涌等，并针对险情需要进行应急相关抢险演练。

1.2 应急管理制度

1)应急预案工作流程

制定发生紧急情况或事故的应急预案工作流程，开展应急知识教育和应急演练，提高现场操作人员应急能力。

2)监测平台使用

利用PC端监测平台及移动端APP，将超深基坑监测数据采集并上传，以供抢险阶段观察与互动，确保数据的及时性，实时了解超深基坑变形数据动态，为出现紧急情况提供保障。

3)巡视制度及通信系统

由管理人员及抢险队员分组轮班7×24h进行现场巡查，重点检查围护墙渗漏水及支撑涌砂情况，第8道支撑以上1次/2h，以下1次/1h，每日渗漏情况和资料上报至抢险群组。

现场配备12组对讲机，保证基坑上下信息无缝连接，及时同步上报险情时况，为抢险提供强有力的信息保障。

1.3 场内应急物资及机械配备

现场配备足额应急管理物资并设置专用储存站点、C200阿特拉斯引孔机、旋喷注浆机、柴油发电机、25t汽车式起重机、80t履带式挖掘机、φ800mm钢支撑、油溶性聚氨酯、水玻璃、普通硅酸盐(P32.5)水泥、双快水泥、大功率泥浆泵、大功率潜水泵、振管注浆设备、手电筒、对讲机、草包、脚手管及配套扣件、4mm厚钢板、20mm厚钢板等。

2 应急管理演练

根据险情实际需要，将险情全过程所涉及的应急管理组织保障体系、地下连续墙缝渗漏、地下连续墙渗漏坑外打孔注浆、⑨层井抱箍、承压井降水停电故障、水泵故障分别进行了抢险演练，并由专人采集影像资料，演练结束后进行数据统计，详情如下。

1)应急管理组织体系桌面推演应急演练

演练流程：启动应急管理预案→项目部管理人员电话通知业主、监理、公司相关领导和抢险专家、各公用管线单位应急联系人、抢险队及相关分包单位→确认所有应急组织体系相关人员电话正确有效。

2)承压井水泵故障应急演练

演练流程：水位自动监测系统发现承压观测井水位异常并报警→降水班组现场确认是降压井水泵故障→降水班组立即启动备用井水泵并向项目部汇报→负责人立即至现场指导督办更换备用水泵→启动备用水泵抽水至安全水位→负责人确认抽至安全水位后停止备用井抽水。

3)承压井降水期间停电故障应急演练

演练流程：人为切断承压井电源→停电报警系统报警并自动启动备用柴油发电机→降水班组现场确认降压井水泵是否正常启动→通知电工检修网电故障→网电故障排除恢复供电→承压井电源切换至网电并停止备用柴油发电机→降水班组现场确认降压井水泵是否正常启动→确认降压井水泵正常启动。

4)⑨层井破损抱箍封堵

演练流程：现场巡视人员汇报井管出现破损漏水→负责人现场确认并宣布启动⑨层井破损抱箍封堵应急管理预案→现场抢险队从应急仓库搬运相关材料设备至抢险→井管抱箍封堵作业→负责人现场确认井管抱箍封堵效果。

5)地下连续墙渗漏坑外打孔注浆应急演练

演练流程：现场巡视人员汇报地下连续墙出现渗漏水→项目部主管领导现场确认并宣布启动坑外注浆应急管理预案→现场抢险队从应急仓库搬运相关材料设备至渗漏点→渗漏点坑外注浆(双液注浆和聚氨酯注浆两种)应急管理作业→项目部主管领导现场确认坑外注浆抢险效果→应急演练结束

6)地下连续墙渗漏钢板封堵应急演练

演练流程：①现场巡视人员汇报地下连续墙出现渗漏水→生产经理现场确认并宣布启动封钢板→现场抢险队从应急仓库搬运相关材料设备至渗漏点→渗漏点封钢板→生产经理现场确认封钢板效果→应急演练结束。

钢板堵漏流程：确认渗漏位置→在渗漏点四角用冲击钻打4个深度20cm的孔→钉入4根膨胀螺栓→安装钢板并用螺丝固定钢板→钢板四周塞入快干水泥→快干水泥硬化后关闭引流管阀门。

3 开挖期间应急响应案例

1)开挖期间实际启动应急响应案例：险情发生于基坑西北角第6道混凝土支撑下，渗漏险情发生于支撑底的开挖面，该处距地面深度约22m，位于⑤1黏土层，而⑦1层顶埋深约29.9～36.2m，二者相距约7.9～14.2m，支撑底部持续冒砂，根据以往基坑经验及地质情况，判断其为⑦层承压水沿地下连续墙转角幅接缝渗漏至开挖面导致，发生后立即启动抢险预案，过程中第2次堵漏下钻杆过程中渗漏点颜色发生明显变化，基本判定漏点定位准确，最终通过双液旋喷法成功封堵墙缝外侧渗漏点。

2)利用监测平台P03围护自动测斜点在喷浆过程中的地下连续墙水平位移累计变形量差值进行监测，由监测结果可知P03水平位移变化量较小，无明显变化。在第5道支撑以下，仍有墙缝存在渗漏现象，随后采取封钢板措施。

3)在堵漏过程中第1桶双液浆喷射完毕后发生1次抱钻现象，抱钻位置位于砂层以下10～12m，注浆设备多次尝试无法起拔钻杆，随即尝试采用千斤顶起拔钻杆仍未成功，最终采用拔管机起拔钻杆成功。

后续为避免墙缝渗漏，针对8个转角幅墙缝及基坑南北两短边渗漏较大部位的墙缝进行了双液旋喷封堵，封堵范围为地面以下18～42m，过程中再次发生2次抱钻现象，8幅转角RJP接缝止水施工完成后，渗漏水明显减弱。

专家论证后一致认为抱钻主要由喷浆引起的砂层塌孔、砂土抱紧钻杆导致，而上海市常规的双液旋喷抢险设备扭矩不足，无法靠自身力量起拔钻杆，由此可以看出，上海软土地区超深基坑抢险也存在很大风险。

4 抢险耗时对比分析

由于上海地区地下承压水一旦发生渗漏突涌，其主要特点表现为水量、水压大，突涌时间短，一旦发现有渗漏突涌迹象，应将应急管理的反应时间降至最低，方能最大程度降低基坑突涌风险。

针对抢险演练与实际抢险中的各道工序进行耗时统计分析(见图1)，主要包括人员就位、引孔设备调试、注浆引孔及提钻下放、坑内渗漏封钢板工序等。

图1 演练与实际抢险耗时统计曲线

由图1可以看出，实际抢险在人员就位、引孔设备调试、注浆引孔、坑内封钢板及快干水泥调制等工序与抢险演练阶段耗时相比得到一定缩短，说明应急管理演练有利于磨合实际抢险中人员、设备、材料制备等工序，提高工效。

5 结语

1)软土地区超深基坑开挖有必要进行应急管理演练并在现场储备充足的应急物资，对可能出现的险情涉及的各工序进行熟悉磨合，从而有效提高实际抢险中的人员、机械、材料、工艺等一系列工序的反应速度，从而尽可能加强风险应对及控制能力。

2)超深基坑由于深度较深，基坑底部有可能揭露砂层，尤其在⑦层砂层以下10～12m左右很容易因喷浆导致塌孔后抱钻，故有必要提前配备可提供足够扭矩的抢险设备及零配件，确保钻杆顺利拔除。

3)软土地基超深基坑地墙接缝形式局限于铣接头，实际开挖抢险过程中，超深地墙转角幅接缝位置易发生渗漏，建议采取转角幅接缝RJP接缝止水，且在日常巡视中单独记录。